超声检测方法分类与特点及通用技术
第5章 超声检测方法分类及特点
一.纵波法
使用纵波直探头进行检测的方法，称为纵波直探头法。 波束垂直入射至工件检测面，以不变的波型和方向透入工件， 所以又称垂直入射法，简称垂直法
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Xi' an Polytech楔块、水等介质倾斜入射至试件探测面，利用波型转换 得到横波进行检测的方法，称为横波法。
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第5章 超声检测方法分类及特点
主讲教师：王秋萍
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主要内容
5.1 按原理分类 5.2 按缺陷显示类型分类 5.3 按波型分类 5.4 按探头数目分类 5.5 按探头接触方式分类
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5.1 按原理分类
脉冲反射法
穿透法 共振法 衍射时差法
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一.脉冲反射法
1. 缺陷回波法
根据示波屏上显示的缺陷波进行判断的方法叫作缺陷回波 法。该方法以回波传播的时间对缺陷进行定位，以回波幅度对
缺陷进行定量，是脉冲反射法的基本方法
5.5 按探头接触方式分类
接触法 液浸法 电磁耦合法
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一.接触法
接触法：探头与工件检测之间，涂有很薄的耦合剂层，因此可以
看作两者是直接接触的，这种检测方法称为直接接触法，或简称接触 法。
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常用超声分类
超声检查是一种无创性的诊断方法，利用高频声波在人体组织中的反射、散射和衰减等特性，形成图像以观察和评估组织结构和功能。
根据成像原理和技术的不同，超声检查可分为以下几种类型：1. A型超声（A-mode ultrasound）：最早发展的超声检查技术，通过在屏幕上显示组织界面反射回来的声波振幅和时间（即波形图）来观察组织结构。
A型超声主要用于测量距离和评估脏器大小，如测量胎儿大小、观察心脏结构等。
2. B型超声（B-mode ultrasound）：B型超声又称二维超声，通过计算机处理回声信号，将组织界面反射回来的声波转化为灰度不同的二维图像。
B型超声广泛应用于临床，可用于观察脏器形态、结构和血流，如观察肝脏、胆囊、胰腺、肾脏、脾脏、甲状腺等。
3. M型超声（M-mode ultrasound）：M型超声将A型超声显示的连续波形记录在一条直线上，以观察组织界面的运动情况。
M型超声主要用于观察心脏结构和功能，如测量心脏瓣膜活动、评估心脏泵血功能等。
4. 多普勒超声（Doppler ultrasound）：多普勒超声利用多普勒效应，即声波在运动中的组织中反射回来的频率与组织运动速度有关，将组织血流信息转化为彩色编码的二维图像或频谱图。
多普勒超声广泛应用于心血管系统、脑血管系统和外周血管系统的血流评估。
5. 三维超声（3D ultrasound）：三维超声通过计算机处理大量二维超声图像，重建出立体的三维图像，有助于更直观地观察和评估组织结构，特别是在产科领域，可以用于观察胎儿结构和发育情况。
6. 四维超声（4D ultrasound）：四维超声在三维超声的基础上增加了时间维度，形成了动态的三维图像，可以更直观地观察脏器或胎儿的运动情况，如观察胎儿在子宫内的活动、评估心脏功能等。
超声波检测方法分类与特点
• 垂直法主要用于铸造、锻压、轧材及其制 品的检测, 该法对于与检测面平行的缺陷检 出效果最佳。由于垂直法检测时, 波型和传 播方向不变, 所以缺陷定位比较方便。
2．纵波斜探头法 将纵波倾斜入射至工件检测面，利用折射纵波
进行检测的方法，称为纵波斜探头法。此时，入射 角小于第一临界角a一，工件中既有纵波也有横波 ，由于纵波传播速度快，几乎是横波的两倍，因此 可利用纵波来识别缺陷和定量，但注意不要与横波 信号混淆。
• 相控阵可实现多种扫描成像方式，如前 所述的B、C.D扫描成像，较为特殊的是还可 形成S扫描成像，即在某入射点形成一定角
度的扇形扫查范围，又称扇形扫描成像， 如图5-21所示。
超声相控阵技术的优势在于: (1)由于可采用电子控制方法控制声束进行扫查，可在不移
动或少移动探头的情况下进行快速线扫查或扇形扫查， 从而大大提高了检测效率。
(2)由于可对声束角度进行控制，具有良好的声束可达性， 通过多个检测角度的设定， 可以进行复杂形状和在役 零件的检测。如核反应堆压力容器管嘴和其他接头、摩 擦焊发动机组件、发动机盘件及叶片的根部和叶盘结合 部的检测。
(3)通过动态控制声束的偏转和聚焦，可以实现焦点位置 的动态控制，避免了普通聚焦探头为实现全深度聚焦检 测而对不同深度范围频繁更换探头的麻烦。
• 阵元探头相位控制, 合成声束技术（移动, 转 角, 聚焦, 采样相控阵技术（SAMPLING PHASED ARRAY ）
1.B、C.D扫描成像
– 扇形B扫描 – 线形B扫描 – 组合B扫描
• B型显示（亮度-时间扫查记录）
• B型显示(斜探头PE平行扫查)
• B型显示(TOFD非平行扫查)
• 5.1.4 共振法
• 依据试件的共振特性来判断缺陷情况和工 件厚度变化情况的方法称为共振法。常用 于试件测厚。共振法测厚的原理见4.1.6, 目 前已很少使用
超声检测方法分类与特点
5.1.1按原理分类的超声检测方法-脉冲反射法
底波高度法--当工件的材质和厚度不变时，底面回波高度应是基本不
变的。如果工件内存在缺陷，底面回波高度会下降甚至消失， 如 图所示 多次底波法 --依据多次底面回波的变化，判断工件有义缺陷的方法 ， 如图所示
5.1.3按原理分类的超声检测方法--穿透法
• 穿透法是采用一发一收双探头分别放置在工件相对的两 端面，依据脉冲波或连续波穿透工件之后的能量变化来 检测工件缺陷的方法。
5.3按波型分类的超声检测方法
• 根据检测采用的波型，超声检测方法可分为纵波法、横 波法、表面波法、板波法、爬波法等。
• 纵波法使用纵波进行检测的方法，称为纵波法。在同一介质中传播
5.4按探头数目分类的超声检测方法
单探头法操作方便，可检出大多数缺陷，是目前最常用的一种方法。单探头法 检测，对于与波束轴线垂直的面状缺陷和立体型缺陷的检出效果最好。与波束 轴线平行的面状缺陷难以检出。当缺陷与波束轴线倾斜时，则根据倾斜角度的 大小，能够收到部分回波或者因反射波束全部反射在探头之外而无法检出。
层，因此可以看作为两者直接接触，这种检测方法称为直接接触体作耦合 剂逬行检测的方法，称为液浸 法。耦合剂可以是水，也可以 是油。当以水为耦合剂时，称 为水浸法。探头不直接接触工 件，所以此方法适用于表面粗 粧的工件，探头也不易磨损， 耦合稳定，检测结果重复性好， 便于实现自动化检测
• 单探头法 ：使用一个探头兼作发射和接收超声波的检测方法称为单探头法。
双探头法 ：使用两个探头 （一个发射，一个接收）进 行检测的方法称为双探头法。 主要用于发现单探头法难以 检出的缺陷，双探头法又可 根据两个探头排列方式和工 作方式，进一步分为并列式、 交叉式、V形串列式、K形串 列式、串列式等，如图5-49 所示
超声检查方法
超声检查是一种常见的医学影像技术，利用超声波的特性来观察和评估人体内部的结构和器官。
下面是常见的超声检查方法：
1. 腹部超声检查：用于评估腹腔内脏器官，如肝脏、胆囊、胰腺、脾脏、肾脏、胃肠道等。
可以检测肿块、囊肿、结石、血管疾病等问题。
2. 心脏超声检查（心脏超声、超声心动图）：通过超声波观察和评估心脏的结构和功能，包括心腔大小、心壁运动、心瓣膜功能等。
常用于心脏疾病的诊断和监测。
3. 妇科超声检查：用于评估女性生殖器官，如子宫、卵巢、输卵管等。
可以检测妇科疾病、囊肿、肿瘤、妊娠等情况。
4. 乳腺超声检查：用于评估乳腺组织，检测乳腺肿块、囊肿、结节等问题。
常用于乳腺癌筛查和诊断。
5. 超声引导下穿刺：在超声引导下进行组织或细胞的穿刺采样，用于病理学检查。
常见的应用包括细针穿刺活检、细胞学检查等。
6. 血管超声检查：用于评估血管的结构和功能，检测动脉狭窄、血栓形成、动脉瘤等问题。
常用于血管疾病的诊断和监测。
7. 骨骼超声检查：用于评估骨骼系统，检测骨折、关节疾病、骨质疏松等问题。
常用于儿童骨骼发育评估和妊娠期骨质监测。
超声检查是一种无创、无辐射的检查方法，操作简便、安全，可以在实时观察中获取图像，对多种疾病进行初步评估。
超声检测特点及基础知识之一
超声检测特点及基础知识之一超声波检测主要用于探侧试件的内部缺陷，它的应用十分广泛。
超声波检测属于反射波检测法，即根据反射波的强弱和传播时间来判断缺陷的大小和位置。
超声波检测的频率范围为0.4-25MHz，其中用得最多的是1~5 MHz。
一、超声波检测的分类及特点超声波检测有多种分类方法：1、按原理分类超声波检测按原理来分：有脉冲反射法、穿透法和共振法三种。
目前用得最多的是脉冲反射法。
2、按显示方式分类按超声波探伤图形的显示方式分：有A型显示、B型显示、C型显示等。
目前用得最多的是A型显示探伤法。
3、按探伤波型分类按超声波的波型来分，脉冲反射法大致可分为直射探伤法(纵波探伤法)、斜射探伤法(横波探伤法)、表面波探伤法和板波探伤法4种。
用的较多的是纵波和横波探伤法。
4、按探头数目分类按探伤时使用的探头数目分：有单探头法，双探头法，多探头法3种。
用得最多的是单探头法。
5、按接触方法分类按接触方法分类有直接接触法和水浸法两种。
直接接触法的操作要领是，在探头和试件表面之间要涂上耦合剂，以消除空隙，让超声波能顺利地进入被检工件。
耦合剂可以用机油、水、甘油和水玻璃等。
用水浸法时，探头和试件之间有水层，超声通过水层传播，受表面状态影响不大，可以进行稳定的探伤。
在金属的探测中，超声波检测具有如下特点：（1）面积型缺陷的检出率较高，体积型缺陷的检出率较低；（2）适宜检验厚度较大的工件，例如直径达几米的锻件，厚度达几百毫米的焊缝。
不适宜检验较薄的工件，例如对厚度小于8nm的焊缝和6mm的板材的检验是困难的；（3）适用于各种试件，包括对接焊缝、角焊、板材、管材、棒材、锻件，以及复合材料等；（4）检验成本低、速度快、检测仪器体积小、重量轻，现场使用较方便；（5）无法得到缺陷直观图象、定性困难，定量精度不高；（6）检测结果无直接见证记录；（7）对缺陷在工件厚度方向上定位较准确；（8）材质、晶粒度对探伤有影响，例如铸钢材料和奥氏体不锈钢焊缝，因晶粒粗大不宜用超声波进行探伤。
超声波检测检测方法检测方法(“检测”文档)共10张
8.1 超声检测仪
➢ 脉冲反射法具有检测灵敏度高，可对缺陷精确定位，操作方 便，只需单面接近试件，适用于各种形状等优点，在近表面 分辨力和灵敏度满足要求的情况下，脉冲法是最好的选择；
➢ 穿透法的优势在于不存在盲区，缺陷的取向对穿透衰减影响 不大，同时，仅在试件中通过一次，比反射法减少一半的材 质衰减。因此，穿透法适用于薄板类，要求检测缺陷尺寸较 大的试件，以及衰减较大的材料，如复合材料薄板及蜂窝结 构。
8.1 超声检测仪
（3）按探伤波型分类。脉冲反射法大致可分为纵波探伤法 （直射探伤法）、横波探伤法（斜射探伤法）、表面波探伤 法和板波探伤法4种。用的较多的是纵波和横波探伤法。
（4）按探头数量：单探头、多探头 （5）按接触方法：直接接触、水浸
8.1 超声检测仪
➢ 1.脉冲反射法
超声波探头发射脉冲波到被检试件内，根据反射波的情况来
超声波探伤有多种分类方法：
波F距发射脉冲的距离，可得到缺陷的埋藏深度。 使声束轴线垂直于检测面进入试件进行检测的方法。
通过观察F的高度可对缺陷的大小进行评估，通过观察回 波F距发射脉冲的距离，可得到缺陷的埋藏深度。 共振法 若声波（频率可调的连续波）在被检工件内传播，当试件的厚度为超声波的半波长的整数倍时，将引起共振，仪器显示出共振频率。 将探头和试件全部或部分浸于液体中，以液体作为耦合剂，声波通过液体进入试件进行检测的方法。 单晶直探头脉冲反射法、双晶探头脉冲反射法、穿透法。 脉冲反射法具有检测灵敏度高，可对缺陷精确定位，操作方便，只需单面接近试件，适用于各种形状等优点，在近表面分辨力和灵敏度满足要求 的情况下，脉冲法是最好的选择； 目前用得最多的是A型显示探伤法。
8.1 超声检测仪
➢ 2.穿透法
穿透法是依据脉冲波或连续波穿透试件之后的能量变化来判
第四章 超声波探伤方法和通用探伤
第四章超声波探伤方法和通用探伤技术By adan第四章超声波探伤方法和通用探伤技术超声波探伤方法虽然很多，各种方法地操作也不尽相同，但它们在探测条件、耦合与补偿、仪器地调节，缺陷地定位、定量、定性等方面却存在一些通用地技术同题，掌握这些通用技术对于发现缺陷并正确评价是很重要地.第一节超声波探伤方法概述一、按原理分类超声波探伤方法按原理分类，可分为脉冲反射法、穿透法和共振法.1.脉冲反射法超声波探头发射脉冲波到被检试件内，根据反射波地情况来检测试件缺陷地方法，称为脉冲反射法.脉冲反射法包括缺陷回波法、底波高度法和多次底波法.(1)缺陷回法：根据仪器示波屏上显示地缺陷波形进行判断地方法，称为缺陷回波法，该方法是反射法地基本方法.图4.l是缺陷回波探伤法地基本原理；当试件完好时，超声波可顺利传播到达底面，探伤图形中只有表示发射脉冲T及底面回波B两个信号，如图4.1(a)所示.若试件中存中缺陷，在探伤图形中，底面回波前有表示缺陷地回波F如图4.1(b)所示.(2)底波高度法：当试件地材质和厚度不变时，底面回波高度应是基本不变地.如果试件内存在缺陷，底面回波高度会下降甚至消失，如图4.2所示.这种依据底面回波地高度变化判断试件缺陷情况地探伤方法，称为底波高度法.底波高度法地特点在于同样投影大小地缺陷可以得到同样地指示，而且不出现盲区，但是要求被探试件地探测面与底面平行，耦合条件一致.由于该方法检出缺陷定位定量不便，灵敏度较低，因此，实用中很少作为一种独立地探伤方法，而经常作为一种辅助手段，配合缺陷回波法发现某些倾斜地和小而密集地缺陷.(3)多次底波法：当透入试件地超声波能量较大，而试件厚度较小时，超声波可在探测面与底面之间往复传播多次，示波屏上出现多次底波B1、B2、B3…….如果试件存在缺陷，则由于缺陷地反射以及散射而增加了声能地损耗，底面回波次数减少，同时也打乱了各次底面回波高度依次衰减地规律，并显示出缺陷回波，如图4.3所示.这种依据底面回波次数.而判断试件有无缺陷地方法，即为多次底波法.多次底波法主要用于厚度不大、形状简单、探测面与底面平行地试件探伤，缺陷检出地灵敏度低于缺陷回波法.2.穿透法穿透法是依据脉冲波或连续波穿透试件之后地能量变化来判断缺陷情况地一种方法，如图4.4所示.穿透法常采用两个探头，一个作发射用，一个作接收用，分别放置在试件地两侧进行探测，图4.4(a)为无缺陷时地波形，图4.4(b)为有缺陷时地波形.3.共振法若声波(频率可凋地连续波)在被检工件内传播，当试件地厚度为超声波地半波长地整数倍时，将引起共振，仪器显示出共振频率，用相邻地两个共振频率之差.由以下公式算出试件厚度.（4.1）式中 f0——工件地固有频率；fn、fn-1——相邻两共振频率；C——被检试件地声速；λ——波长；σ——试件厚度.当试件内存在缺陷或工件厚度发生变化时，将改变试件地共振频率.依据试件地共振特性，来判断缺陷情况和工件厚度变化情况地方法称为共振法.共振法常用于试件测厚.二、按波形分类根据探伤采用地波形，可分为纵波法、横波法、表面波法、板波法、爬波法等.1.纵波法使用直探头发射纵波，进行探伤地方法，称为纵波法.此法波束垂直入射至试件探测面，以不变地波型和方向透入试件，所以又称为垂直入射法.简称垂直法，如图4.5所示.垂直法分为单晶探头反射法、双晶探头反射法和穿透法.常用地是单晶探头反射法.垂直法主要用于铸造、锻压、轧材及其制品地探伤，该法对与探测面平行地缺陷检出效果最佳.由于盲区和分辨力地限制，其中反射法只能发现试件内部离探测面一定距离以外地缺陷.在同一介质中传播时，纵波速度大于其它波型地速度，穿透能力强，晶界反射或散射地敏感性较差，所以可探测工件地厚度是所有波型中最大地，而且可用于粗晶材料地探伤.由于垂直法探伤时，波型和传播方向不变，所以缺陷定位比较方便.2.横波法将纵波通过楔块、水等介质倾斜入射至试件探测面，利用波型转换得到横波进行探伤地方法，称为横波法.由于透入试件地横波束与探测面成锐角，所以又称斜射法；如图4.6所示.此方法主要用于管材、焊缝地探伤.其它试件探伤时，则作为一种有效地辅助手段，用以发现垂直探伤法不易发现地缺陷.3.表面波法使用表面波进行探伤地方法，称为表面波法.这种方法主要用于表面光滑地试件.表面波波长比横波波长还短，因此衰减也大于横波.同时，它仅沿表面传播，对于表面上地复层、油污、不光洁等，反应敏感，并被大量地衰减.利用此特点可以通过手沾油在声束传播方向上进行触摸并观察缺陷回波高度地变化，对缺陷定位.4.板波法使用板波进行探伤地方法，称为板波法.主要用于薄板、薄壁管等形状简单地试件探伤，板波充塞于整个试件，可以发现内部地和表面地缺陷.但是检出灵敏度除取决于仪器工作条件外，还取决于波地形式.5.爬波法爬波是指表面下纵波，它是当第一介质中地纵波入射角位于第一临界角附近时在第二介质中产生地表面下纵波.这时第二介质中除了表面下纵波外，还存在折射横波.这种表面下纵波不是纯粹地纵波，还存在有垂直方向地位移分量.爬波对于检测表面比较粗糙地工件地表层缺陷，如铸钢件、有堆焊层地工件等，其灵敏度和分辨力均比表面波高.三、按探头数目分类l.单探头法使用一个探头兼作发射和接收超声波地探伤方法称为单探头法.单探头法操作方便，大多数缺陷可以检出，是目前最常用地一种方法.单探头法探伤，对于与波束轴线垂直地片状缺陷和立体型缺陷地检出效果最好.与波束轴线平行地片状缺陷难以检出.当缺陷与波束轴线倾斜时，则根据倾斜角度地大小，能够受到部分回波或者因反射波束金部反射在探头之外而无法检出.2.双探头法使用两个探头(一个发射，一个接收)进行探伤地方法称为双探头法.主要用于发现单探头法难以检缝地缺陷.双探头又可根据两个探头排列方式和工作方式进一步分为并列式、交叉式、V型串列式、K型串列式、串列式等.(1)并列式：两个探头并列放置，探伤时两者作同步向移动.但直探头作并列放置时，通常是一个探头固定，另一个探头移动，以便发现与探测面倾斜地缺陷，如图4.7(a)所示.分割式探头地原理，就是将两个并列地探头组合在一起，具有较高地分辨能力和信噪比，适用与薄试件、近表面缺陷地探伤.(2)交叉式：两个探头轴线交叉，交叉点为要探测地部位，如图4.7(b)所示.此种探伤方法可用来发现与探测面垂直地片状缺陷，在焊缝探伤中，常用来发现横向缺陷.(3)V型串列式；两探头相对放置在同一面上，一个探头发射地声波被缺陷反射，反射地回波刚好落在另一个探头地入射点上，如图4.7(c)所示.此种探伤方法主要用来发现与探测面平行地片状缺陷.(4)K型串列式：两探头以相同地方向分别放置于试件地上下表面上.一个探头发射地声缺陷反射，反射地回波进入另一个探头，如图4.7(d)所示.此种探伤方法主要用来发现与探测面垂直地片状缺陷.(5)串列式：两探头一前一后，以相同方向放置在同一表面上，一个探头发射地声波被缺陷反射地回波，经底面反射进入另一个探头，如图4 .7(e)所示.此种探伤方法用来发现与探测面垂直地片状缺陷(如厚焊缝地中间未焊透).两个探头在一个表面上移动，操作比较方便，是一种常用地探测方法.3.多探头法使用两个以上地探头成对地组合在～起进行探伤地方法，称为多探头法.多探头法地应用，主要是通过增加声束来提高探伤速度或发现各种取向地缺陷.通常与多通道仪器和自动扫描装置配合，如图4.8所示.四、按探头接触方式分类依据探伤时探头与试件地接触方式，可以分为接触法与液浸法.1.直接接触法探头与试件探测面之间，涂有很薄地耦合剂层，因此可以看作为两者直接接触，这种探伤方法称为直接接触法.此方法操作方便，探伤图形较简单，判断容易，检出缺陷灵敏度高，是实际探伤中用得最多地方法.但是，直接接触法探伤地试件，要求探测面光洁度较高.2.液浸法将探头和工件浸于液体中以液体作耦合剂进行探伤地方法，称为液浸法.耦合剂可以是水，也可以是油.当以水为耦合剂时，称为水浸法.液浸法探伤，探头不直接接触试件，所以此方法适用于表面粗糙地试件，探头也不易磨损，耦合稳定，探测结果重复性好，便于实现自动化探伤.液浸法按探伤方式不同又分为全浸没式和局部浸没式.(1)全浸没式：被检试件全部浸没于液体之中，适用于体积不大，形状复杂地试件探伤，如图4.9(a)所示.(2)局部浸没式：把被检试件地一部分浸没在水中或被检试件与探头之间保持一定地水层而进行探伤地方法，使用于大体积试件地探伤.局部浸没法又分为喷液式、通水式和满溢式.1喷液式：超声波通过以一定压力喷射至探测表面地液流进入试件，称为喷液式如图4.9(b)所示.2通水式：借助于一个专用地有进水、出水口地液罩，以使罩内经常保持一定容量地液体.这种方法称为通水式，如图4.9(c).3满溢式：满溢罩结构与同水式相似，但只有进水口，多余液体在罩地上部溢出，这种方法称为满溢式，如图4.9(d)所示.根据探头与事件探测面之间液层地厚度，液浸法又可分为高液层法和低液层法.第二节仪器与探头地选择探测条件地选择首先是指仪器和探头地选择.正确选择仪器和探头对于有效地发现缺陷，并对缺陷定位、定量和定性是至关重要地；实际探伤中要根据工件结构形状、加工工艺和技术要求来选择仪器与探头.一、探伤仪地选择超声波探伤仪是超声波探伤地主要设备.目前国内外探伤仪种类繁多，性能各异，探伤前应根据探测要求和现场条件来选择探伤仪.一般根据以下情况来选择仪器：(l)对于定位要求高地情况，应选择水平线性误差小地仪器.(2)对于定量要求高地情况，应选择垂直线性好，衰减器精度高地仪器.(3)对于弋型零件地探伤，应选择灵敏度余量高、信噪比高、功率大地仪器.(4)为了有效地发现近表面缺陷和区分相邻缺陷，应选择盲区小、分辨力好地仪器.(5)对于室外现场探伤，应选择重量轻，荧光屏亮度好，抗干扰能力强地携带式仪器.此外要求选择性能稳定、重复性好和可靠性好地仪器.二、探头地选择超声波探伤中，超声波地发射和接收都是通过探头来实现地.探头地种类很多，结构型式也不一样.探伤前应根据被检对象地形状、衰减和技术要求来选择探头.探头地选择包括探头型式、频率、晶片尺寸和斜探头K值地选择等.1.探头型式地选择常用地探头型式有纵波直探头、横波斜探头表面波探头、双晶探头、聚焦探头等.一般根据工件地形状和可能出现缺陷地部位、方向等条件来选择探头地型式，使声束轴线尽量与缺陷垂直.纵波直探头只能发射和接收纵波，束轴线垂直于探测面，主要用于探测与探测面平行地缺陷，如锻件、钢板中地夹层、折叠等缺陷.横波斜探头是通过波形转换来实现横波探伤地.主要用于探测与深测面垂直或成一定角地缺陷.如焊缝生中地未焊透、夹渣、未溶合等缺陷.表面波探头用于探测工件表面缺陷，双晶探头用于探测工件近表面缺陷.聚焦探头用于水浸探测管材或板材.2.探头频率地选择超声波探伤频率在O.5～10MHz之间，选择范围大.一般选择频率时应考虑以下因索.(1)由于波地绕射，使超声波探伤灵敏度约为，因此提高频率，有利于发现更小地缺陷.(2)频率高，脉冲宽度小，分辨力高，有利于区分相邻缺陷.(3)可知，频率高，波长短，则半扩散角小，声束指向性好，能量集中，有利于发现缺陷并对缺陷定位.(4)可知，频率高，波长短，近场区长度大，对探伤不利.(5)可知，频率增加，衰减急剧增加.由以上分析可知，频率地离低对探伤有较大地影响.频率高，灵敏度和分辨力高，指向性好，对探伤有利.但频率高，近场区长度大，衰减大，又对探伤不利.实际探伤中要全面分析考虑各方面地因索，合理选择频率.一般在保证探伤灵敏度地前提下尽可能选用较低地频率.对于晶粒较细地锻件、轧制件和焊接件等，一般选用较高地频率，长用2.5～5.0MHz.对晶粒较粗大地铸件、奥氏体钢等宜选用较低地频率，常用O.5～2.5MHz.如果频率过高，就会引起严重衰减，示波屏上出现林状回波，信噪比下降，甚至无法探伤.3.探头晶片尺寸地选择探头圆晶片尺寸一般为φ10～φ30mm，晶片大小对探伤也有一定地影响，选择晶片尺寸时要考虑以下因素.(l)可知，晶片尺寸增加，半扩散角减少，波束指向性变好，超声波能量集中，对探伤有利.(2)由N=等可知，晶片尺寸增加，近场区长度迅速增加，对探伤不利.(3)晶片尺寸大，辐射地超声波能量大，探头未扩散区扫查范围大，远距离扫查范围相对变小，发现远距离缺陷能力增强.以上分析说明晶片大小对声柬指向性，近场区长度、近距离扫查范围和远距离缺陷检出能力有较大地影响.实际探伤中，探伤面积范围大地工件时，为了提高探伤效率宜选用大晶片探头.探伤厚度大地工件时，为了有效地发现远距离地缺陷宜选用大晶片探头.探伤小型工件时，为了提高缺陷定位定量精度宜选用小晶片探头.探伤表面不太平整，曲率较大地工件时，为了减少耦合损失宜选用小晶片探头.4.横渡斜探头K值地选择在横波探伤中，探头地K值对探伤灵敏度、声束轴线地方向，一次波地声程(入射点至底面反射点地距离)有较大地影响.由图l.39可知，对于用有机玻璃斜探头探伤钢制工传，βs=40°(K=O.84)左右时，声压往复透射率最高，即探伤灵敏度最高.由K=tgβs可知，K值大，βs大，一次波地声程大.因此在实际探伤中，当工件厚度较小时，应选用较大地K值，以便增加一次波地声程，避免近场区探伤.当工件厚度较丈时，应选用较小地K值，以减少声程过大引起地衰减，便于发现深度较大处地缺陷.在焊缝探伤中，还要保证主声束能扫查整个焊缝截面.对于单面焊根部未焊透，还要考虑端角反射问题，应使K=O.7～l.5，因为K<O.7或K>l.5，端角反射率很低，容易引起漏检.第三节耦合与补偿一、耦合剂超升耦合是指超声波在探测面上地声强透射率.声强透射率高，超声耦合好.为了提高偶合效果，在探头与工件表面之间施加地一层透声介质称为耦合剂.耦合剂地作用在于排除探头与工件表面之间地空气，使超声波能有效地传入工件，达到探伤地目地.此外耦合剂还有减少摩擦地作用.一般耦合剂应满足以下要求：(1)能润湿工件和探头表面，流动性、粘度和附着力适当，不难清洗.(2)声阻抗高，透声性能好.(3)来源广，价格便宜.(4)对工件无腐蚀，对人体无害，不污染环境.(5)性能稳定，不易变质，能长期保存.超声波探伤中常用耦合剂有机油、变压器油、甘油、水、水玻璃等.它们地声阻抗Z如下：耦合剂机油水水玻璃甘油Z×106kg/m2·s 1.28 1.5 2.17 2.46由此可见，甘油声阻抗高，耦合性能好，常用于一重要工件地精确探伤，但价格较贵，对工件有腐蚀作用.水玻璃地声阻抗高，耦合性能好，常用于表面粗糙地工件探伤，但清洗不太方便，且对工件有腐蚀作用.水地来源广，价格低，常用于水浸探伤，但使工件生锈.机油和变压器油粘度、流动性、附着力适当，对工件无腐蚀、价格也不贵，因此是目前应用最广地耦合剂.二、影响声耦合地主要因素影响声耦合地主要因素有：耦合层地厚度，耦合剂地声阻抗，工件表面粗糙度和工件表面形状.1.耦合层厚度地影响如图4.10所示，耦合层厚度对耦合有较大地影响.当耦合层厚度为地奇数倍时，透声效果差，耦合不好，反射回波低.当耦合层厚度为地整数倍或很薄时，透声效果好，反射回波高2.表面粗糙度地影响由图4.11可知，工件表面粗糙度对声耦合有明显地影响.对于同一耦合剂，表面粗糙度高，耦合效果差，反射回波低.声阻抗低地耦合剂，随粗糙度地变差，耦合效果降低得更快.但粗糙度也不必太低，因为粗糙度太低，耦合效果无明显增加.而且使探头因吸附力大而移动困难.一般要求工件表面粗糙度Ra不高于6.3μm.3.耦合剂声阻抗地影响由图4.11还可以看出，耦合剂地声阻抗对耦合效果也有较大地影响.对于同一探测面，耦合剂声阻抗大，耦合效果好，反射回波高，例如表面粗糙度Rz=100 μm 时，Z=2.4地甘油耦合回波比Z=l.5地水耦合回波高6～7dB.4.工件表面形状地影响工件表面形状不同，耦合效果不一样．其中平面耦合效果最好，凸曲面次之，凹曲面最差.因为常用探头表面为平面，与曲面接触为点接触或线接触，声强透射率低.特别是凹曲面，探头中心不接触，因此耦合效果更差.不同曲率半径地耦合效果也不相同，曲率半径大，耦合效果好.三、表面耦合损耗地测定和补偿在实际探伤中，当调节探伤灵敏度用地试块与工件表面粗糙度、曲率半径不同时，往往由于工件耦合损耗大而使探伤灵敏度降低.为了弥补耦合损耗，必须增大仪器地输出来进行补偿.1.耦合损耗地测定为了恰当地补偿耦合损耗，应首先测定工件与试块表面耦合损耗地分贝差.一般地测定耦合损耗差地方法为：在表面耦合状态不同，其他条件(如材质、反射体、探头和仪器等)相同地工件和试块上测定二者回波或穿透波高分贝差.下面以横波斜探头为例来说一、二次波探伤时耦合损耗地测定方法.一次波探伤又称直射法，二次波探伤又称一次反射法.一、二次波对应地水平距离为一倍跨距，常用IS表示.首先制作两块材质与工件相同、表面状态不同地试块.一块为对比试块、粗糙度同试块，另一块为待测试块，表面状态同工件.分别在两试块同深度处加工相同地长横孔反射体，然后将探头分别置于两试块上，如图4.12所示，测出二者长横孔回波高度地△dB差，此△dB即为二者耦合损耗差.以上是一次波探伤时耦合损耗差地测定法.当用二次波探伤时，常用一发一收地双探头穿透法测定.当工件与试块厚度、底面状态相同时，只需在同样探测条件下用穿透法测定二者反射波高地△dB即可当工件厚度小于试块厚度时，如图4.13所示.图中R1、R2分别为工件上一倍跨距离(1S)和两倍跨距(2S)测试点地底面反射波高，R为试块上一倍跨距(1S)测试点底面反射波高，在R1、R2两波峰之间连一直线，则用[衰减器]测得地R与R1R2连线高度差,△dB即为二者地表面耦合差补偿量.当工件厚度大雨试块时，如图4.14所示.图中R1、R2分别为试块上1S和2S测试点上地底面反射波高，R为工件上1S测试点上地面反射波高，则R1R2连线与R地高度差即为二者地耦合差补偿量.2补偿方法设测得地工件与试块表面耦合差补偿是△dB.具体补偿方法如下：先用“衰减器”衰减△dB，将探头置于试块上调好探伤灵敏度．然后再用“衰减器”增益△dB即减少△dB衰减量)，这时耦合损耗恰好得到补偿，试块和工件上相同反射体回波高度相同.第四节探伤仪地调节在实际探伤中，为了在确定地探测范围内发现规定大小地缺陷，并对缺陷定位和定量，就必须在探测前调节好仪器地扫描速度和灵敏度.一、扫描速度地调节仪器示波屏上时基扫描线地水平刻度值τ与实际声程χ(单程)地比例关系，即τ:χ=1：n称为扫描速度或时基扫描线比例.它类似于地图比例尺，如扫描速度l:Z表示仪器示波屏上水平刻度lmm表示实际声程2mm.探伤前应根据探测范围来凋节扫描速度，以便在规定地范围内发现缺陷并对缺陷定位.调节扫描速度地一般方法是根据探测范围利用已知尺寸地试块或工件上地两次不同反射波地前沿分别对准相应地水平刻度值来实现.不能利用一次反射波和始波来调节，因为始波与一次反射波地距离包括超声波通过保护膜、耦合剂(直探头)或有机玻璃斜楔(斜探头)地时间，这样调节扫描速度误差大.下面分别介绍纵波、横波、表面波探伤时扫描速度地调节方法.1.纵波扫描速度地调节纵波探伤一般按纵波声程来调节扫描速度.具体调节方法是：将纵波探头对准厚度适当地平底面或曲底面，使两次不同地底波分别对准相应地水平刻度值.例如探测厚度为4OOmm工件，扫描速度为1:4，现利用IIW试块来调节.将探头对准试块上厚为lOOmm地底面，调节仪器上“深度微调”、“脉冲移位”等旋钮，使底波B2、B4分别对准水平刻度50、lOO，这时扫描线水平刻度值与实际声程地比例正好为1:4，如图4.15(a).2.表面波扫描速度地调节表面波探伤一般也是按声程调节扫描速度，具体调节方法基本上与纵波相同.只是表面波不能在同一反射体上形成多次反射.调节时要利用两个不同地反射体形成地两次反射波分别对准相应地水平刻度值来调节.如图4.l5(b)，探头置于图示位置，调节仪器使棱边A、B地反射波A波和B波分别对准水平刻度值40、65，这时表面波扫描速度为1:1.3.横波扫描速度地调节如图4.16所示，横波探伤时，缺陷位置可由折射角β和声程χ来确定，也可由缺陷地水平距离l和深度d来确定.一般横波扫描速度地调节方法有三种：声程调节法、水平调节法和深度调节法.(1)声程调节法：声程调节法是使示波屏上地水平刻度值r与横波声程χ成比例.即r：χ=l:n.这时仪器示波屏上直接显示横波声程.按声程调节横波扫描速度可在IIW、CSK一IA、IIW2、半圆试块以及其它试块或工件上进行.1利用IIW试块调节：IIW试块R100圆心处未切槽，因此横波不能在Rl00圆弧面上形成多次反射，这样也就不能直接利用R100来调节横波扫描速度.但IIW试块上有91mm尺寸，钢中纵波声程91mm相当于横波声程50mm地时间.因此利用91mm可以调节横波扫描速度.下面以横波1:1为例说明之.如图4.17所示，先将直探头对准91mm底面，调节仪器使底波B1、B2分别对准水平刻度50、100，这时扫描线与横波声程地比例正好1:1.然后换上横波探头，并使探头入射点对准R100圆心，调“脉冲移位”使R100圆弧面回波B1对准水平刻度100，这时零位才算校准.即这时水平刻度“0”对于斜探头地入射点，始波地前沿位于“0”地左侧.以上调节方法比较麻烦，针对这一情况，我国地CSK—IA试块在R100圆弧处增加了一个R50地同心圆弧面这样就可以将横波探头直接对准R50和R100圆弧面，使回波B1(R50)对50，B2(R100)对 100，于是横波扫描速度1:1和“0”点同时调好校准.2利用IIW2和半圆试块调节：当利用IIW2和半圆试块调横波扫描速度时，要注意它们地反射特点.探头IIW2试块R25圆弧面时，各反射波地间距为25、75、75……，对准R50圆弧面时，各反射波间距为50、75、75…….探头对准R50半圆试块(中心不切槽)地圆弧面，各反射波地距离为50、100、100…….下面说明横波1:1扫描速度地调整方法.利用IIW2试块调：探头对准R25圆弧面，调节仪器使B1、B2分别对准水平刻度25、100即可，如图4.18(a).利用R50半圆试块调：探头对准R50圆弧面，调节仪器使B1、B2分别对准水平刻度0、100，然后调“脉冲移位”使B1对准50即可，如图4.18(b).(2)水平调节法：水平调节法是指示波屏上水平刻度值τ与反射体地水平距离l成比例，即τ:l=1:n.这时示波屏水平刻度值直接显示反射体地水平投影距离(简称水平距离)，多用子薄板工件焊缝横波探伤.探水平距离调节横波扫描速度可在CSK—IA试块、半圆试块、横孔试块上进行.①利用CSK—IA试块调节：先计算R50、R100对应地水平距离11、12：（4.2）式中 K——斜探头地K值(实测值).然后将探头对准R50、R100，调节仪器使B1、B2分别对准水平刻度11、12.当K=1.0时，11=35mm，12==70mm，若使B1一35，B2—70，则水平距离扫描速度为1:1.②利用R50半圆试块调节：先计算B1、B2对应地水平距离11、12：(4.3)然后将探头对准R50圆弧，调节仪器使使B1、B2分别对准水平刻度值11、12.当K=1.0时，11=35mm，12=105mm.先使B1、B2、分别对准0、70，再调“脉冲移位”使B1一35，则水平距离扫描速度为1:1.③利用横孔试块调节：以CSK一ⅢA试块为例说明之.设探头地K=1.5，并计算深度为20、60地φl×6对应地水平距离11、12：11=Kd1=1.5×20=3012=Kd2=1.5×60=90调节仪器使深度为20、60地φl×6地回波H1、H2分别对准水平刻度3O、90，这时水平距离扫描速度1:1就调好了.需要指出地是，这里H1、H2不是同时出现地，当H1对准30时.H2不一定正也对准90、因此往往要反复调试，直至H1对准3O，H2正好对准90.(3)深度调节法：深度调节法是使示波屏上地水平刻度值r与反射体深度d成比例，即τ:d=1:n，这时示波屏水平刻度值直接显示深度距离.常用于较厚工件焊缝地横波探伤.按深度调节横波扫描速度可在CSK—IA试块、半圆试块和横孔试块等试块上调节.①利用CSK—IA试块调节：先计算R50、R100圆弧反射波B1、B2对应地深d1、d2：(4.4)然后调节仪器使B1、B2分别对准承平刻度值d1、d2.当K=2.0时，d1=22.4mm.d2=44.8mm，调节仪器使B1、B2分别对准水平刻度22.4、44.8，则深度l：l就调好了.2利用R50半圆试块调节：先计算半圆试块B1、B2对应地深度d1、d2：(4.5)然后调节仪器使B1、B2分别对准水平刻度值d1、d2即可，这时深度1:l调好.③利用横孔试块调节：探头分别对准深度d=40，d=80地CSK—IA试块上地l×6横孔，调节仪器使d1、d2对应地φl×6回波H1、H2分别对准水平刻度40、80，这时深度1:1就调好了.这里同样要注意反复调试.使H1对准40时地H2正好对准80. 二、探伤灵敏度地调节探伤灵敏度是指在确定地声程范围内发现规定大小缺陷地能力，一般根据产品技术要求或有关标准确定.可通过调节仪器上地[增益]、[衰减器]、[发射强度]等灵敏度旋钮来实现.调整探伤灵敏度地目地在于发现工件中规定大小地缺陷，并对缺陷定量.探伤灵敏度太高或太低都对探伤不利.灵敏度太高，示波屏上杂波多，判伤困难.灵敏度太低，容易引起漏检.实际探伤中，在粗探时为了提高扫查速度而又不致引起漏检，常常将探伤灵敏度适当提高，这种在探伤灵敏度地基础上适当提高后地灵敏度叫做搜索灵敏度或扫查灵敏度.调整探伤灵敏度地常用方法有试块调整法和工件底波调整法两种.l.试块调整法根据工件对灵敏度地要求选择相应地试块，将探头对准试块上地人工缺陷，调整仪器上地有关灵敏度旋钮，使示波屏上人工缺陷地最高反射回波达基准高，这时灵敏度就调好了.例如，压力容器用钢板是利用φ5平底孔来调整灵敏度地.具体方法是：探头对准φ5平底孔，[衰减器]保留一定地衰减余量，[抑制]至“0”，调[增益]使φ5平底孔最高回波达示波屏满幅度80%或6O%，这时灵敏度就调好了.又如，超声波探伤厚度为100mm地锻件，探伤灵敏度要求是：不允许存在φ2平底孔当量大小地缺陷.探伤灵敏度地调整方法是：先加工一块材质、表面光洁度、声程与工件相同地φ2平底孔试块，将探头对准φ2平底孔，仪器保留一定地衰减余量，[抑制]至“O”，调[增益]使φ2平底孔地最高回波达80%或60%高，这时探伤灵敏度就调好了.2.工件底波调整法利用试块调整灵敏度，操作简单方便，但需要加工不同声程不同当量尺寸地试块，成本高，携带不便.同时还要考虑工件与试块因耦合和衰减不同进行补偿.如果利用工件底波来调整探伤灵敏度，那么既不要加工任何试块，又不需要进行补偿.。
超声检测方法分类特点
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5.4.3 多探头法
使用两个以上的探头组合在一起进行检测的方法，称为多探 头法。 多探头法的应用，主要是通过增加声束来提高检测速度或发 现各种取向的缺陷。 通常与多通道仪器和自动扫查装置配合
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5.5 按探头接触方式分类的检测方法
接触法、液浸法和电磁耦合法。
5.5.1 接触法和液浸法 探头与试件探测面之间，涂有很薄的耦合剂层，因此可以看作为 两者直接接触，这种检测方法称为直接接触法，或简称接触法。 将探头和工件浸于液体中以液体作耦合剂进行检测的方法，称为 液浸法。耦合剂可以是水，也可以是油。当以水为耦合剂时，称 为水浸法。 液浸法检测，探头不直接接触试件，所以此方法适用于表面粗糙 的试件，探头也不易磨损，耦合稳定，探测结果重复性好，便于 实现自动化检测。
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1．B、C、D扫描成像
B、C、D扫描成像设备较简单、操作容易，已成为最普及的三种超声成
像方法。其中的B扫描广泛用于医疗诊断，俗称B超。现在用于无损检测
也取得了良好的效果。
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2. P扫描成像
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3. ALOK超声成像
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4 相控阵和S扫描成像 相控阵技术(2009年3级复试）.ppt
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5.5.1 接触法和液浸法
接触法和液浸法特点比较： （1）接触法优点： （2）接触法缺点： （3）液浸法优点： （4）液浸法缺点： 在实际检测时，应根据应用的对象、目的和 场合，结合两种方法的优缺点综合选择。
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5.5.2 电磁耦合法
5 超声检测方法分类与特点PPT课件
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TOFD局限性
（1）由于TOFD的直通波和底面反射波均有一 定的宽度，处于此范围的缺陷波难以被发现， 因此在扫查面和底面存在几毫米的表面盲区；
（2）TOFD信号较弱，易受噪声影响； （3）倾向于“过分夸大”中壁缺陷和部分良性
缺陷，比如气孔、夹层等；
（4）TOFD数据分析对检测人员要求高。
Lack of root fusion defect
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TOFD technique
9、根部凹陷
Root Concavity defect
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TOFD technique
10、根部过厚
Over penetration defect
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TOFD优点
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5.1.2 超声成像方法
与脉冲反射法超声检测和射线检测相比，TOFD的 主要优点在于： （1）能探测不利取向的缺陷，缺陷检出率高； （2）超声波束覆盖区域大； （3）缺陷高度测量精确； （4）实时成像，快速分析； （5）非基于波幅，波幅影响小； （6）快速、安全、方便。
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荷兰焊接协会的对比试验
POD 缺陷检出率 FCR 误报率 R可靠性
移动方向 Y－
X Y+
非平行扫查
发射探头 移动方向
接收探头 探头架 X
Y－
Y+
平行扫查
发射探头
接收探头 探头架
移动方向
X
Y－
Y+
偏置非平行扫查
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第4章超声检测技术分类与特点
第4章超声检测技术的分类与特点超声检测技术分类的方式有多种，较常用的有以下几种：1．按原理分类：脉冲反射法、穿透法、共振法、衍射时差法等；2．按显示方式分类：A型显示、B型显示、C型显示；3．按声束入射方向分类：直射声束法、斜射声束法（横波法、斜射纵波法、瑞利波法、兰姆波法）；4．按探头数目分类：单探头法、双探头法、多探头法；5．按耦合方式分类：接触法、液浸法；6．按人工干预的程度分类：手工检测、自动检测。
每一个具体的超声检测技术都是上述不同分类方式的一种组合，如最常用的单探头纵波垂直入射脉冲反射接触法（A型显示）。
在日常工作中，人们常说的纵波探伤往往就是指这种技术。
每一种检测技术都有其特点与局限性，针对每一检测对象所采用的不同的检测技术，是根据检测的目的及被检件的形状、尺寸、材质等特征来进行选择的。
4.1 按检测原理分类按检测原理分类，超声检测可分为脉冲反射法、穿透法和衍射时差法（TOFD）、共振法等。
4.1.1脉冲反射法脉冲反射法是由超声波探头发射脉冲波到工件内部，通过观察来自工件的缺陷或工件底面反射波的情况来对工件进行检测的方法。
脉冲反射法又分为缺陷回波法、底波高度法、多次底波法等。
一．缺陷回波法缺陷回波法就是根据缺陷的反射回波情况来判断缺陷的检测方法。
该方法以回波的传播时间来确定缺陷的位置，以回波的幅度来确定缺陷的大小，是脉冲反射法的基本方法。
1．方法简介：如图4-1所示，当工件中不存在缺陷时，A型显示的波形中仅有始脉冲（T）和底面回波（B）两个信号。
而当工件中存在缺陷时，在始脉冲与底面回波之间将出现来自缺陷的回波（F）。
缺陷回波的高度与缺陷的反射面大小、取向、形状、缺陷性质及其距探头的距离有关，通过观察缺陷回波（F）的高度可对缺陷的大小进行评估，通过观察缺陷回波（F）在时基线上的位置，可得到缺陷的埋藏深度。
图4-1 缺陷回波法2．缺陷回波法的优缺点：（1）缺陷回波法的主要优点：①当材质条件较好且选用探头适当时，脉冲回波法可观察到非常小的缺陷回波，达到很高的检测灵敏度。
超声检测方法分类与特点
② 灵敏度调整：以直角棱边作为参考信号。
5.3.3 表面波检测
❖ 表面波的应用
a) 强度法检测表面裂纹 ③ 定量：相同长度，不同高度的裂纹只与以λ 为单位裂纹
高度有关。
5.3.3 表面波检测
❖ 表面波的应用
b) 时延法法测量表面裂纹的纵向尺寸：利用裂纹 开口处的反射信号和裂纹尖端处的反射信号在 传播时间上的差值。测得是裂纹的纵向尺寸h， 而不是裂纹高度。
平行扫查
几种扫查扫查方式特点：
❖非平行扫查：快速检测和测定缺陷长度； 可大致测定缺陷的深度；无法测定缺陷距 焊缝中心线的偏移量。
❖偏置非平行扫查：增大检测范围；提高缺 陷深度的测量精度；改进缺陷定位，并有 助于降低下表面盲区。
❖平行扫查：改进缺陷定位和缺陷深度（高 度）测定的准确性。
5.1.2 衍射时差法（TOFD）
5.3.3 表面波检测
❖表面波的应用 • 频率：5MHz； • 耦合剂：甘油、粘度较大的机油； • 表面要求：光洁度要高一些，除油、污、
除锈蚀，露出金属光泽；
5.3.3 表面波检测
❖ 表面波的应用
a) 强度法检测表面裂纹：适用于裂纹高度小于2 λ。
① 扫描速度调整
5.3.3 表面波检测
❖ 表面波的应用
sin L
A B
cL cp
5.3.4 板波检测
3、兰姆波的传播特点：
1）、相速度和群速度是f·d的函数。
5.3.4 板波检测
3、兰姆波的传播特点：
2）、衰减非单调变化：A1S1单调变化，其它波型非单调变 化。
5.3.4 板波检测
3、兰姆波的传播特点：
3）、板上有水或油时衰减显著增大；
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• ②其次考虑检测目的，有利于发现缺陷， 如工件较薄，则晶片尺寸可小些，此时N小。 铸件、厚工件则晶片尺寸可大些，N大、θ0 小。发现远距离缺陷能力强。
• ③考虑检测面的结构情况
• 如对小型工件，曲率大的工件复杂形状工 件为便于耦合要用小晶片，对平面工件， 晶片可大一些。
• 4. 斜探头K值选择：
• 4、对近表面缺陷检测要求高时，可选择盲 区小，近区分辨好的仪器。
• 5、室外探伤时，选重量轻、亮度好、抗干 扰力强的便携仪器。
• 主要考虑：灵敏度、分辨力、定量要求， 定位要求和便携、稳定等方面。
• 二、探头选择 • 1. 型式选择：原则为根据检测对象和检测目的决
定：
• 如：焊缝——斜探头 • 钢板、铸件——直探头 • 钢管、水浸板材——聚焦探头（线、点聚集） • 近表面缺陷——双晶直探头 • 表面缺陷——表面波探头
•
• 2. 探头频率选择
• 超声波检测灵敏度一般是指检测最小缺陷 的能力，从统计规律发现当缺陷大小为
2
• 时，可稳定地发现缺陷波，对钢工件用 2.5~5MHZ，λ为：纵波2.36~1.18，横波 1.29~0.65，则纵波可稳定检测缺陷最小值 为：0.6~1.2mm之间，横波可稳定检测缺 陷最小值为：0.3~0.6之间。
• 耦合就是实现声能从探头向工件的传递， 它可用探测面上声强透过率来表示耦合的 好坏，声强透过率高，表示声耦合好。
• 一、耦合剂——在工件与探头之间表面，涂敷液 体、排除空气，实现声能传递该液体即耦合剂。
• 实际耦合剂声阻抗在1.5~2.5×106公斤/米2，而 钢声阻抗为45×106公斤/米2。所以靠耦合剂是 很难补偿曲面和粗糙表面对探测灵敏度的影响。
• 水银耦合效果最好，声阻抗为：19.8×106kg/m2 与钢接近，但有毒、很贵，故不推荐。
• 对耦合剂的要求： • ①对工件表面和探头表面有足够浸润性，
并既有流动性，又有附着力强，且易清洗。
• ②声阻抗大，应尽量和被检工件接近。 • ③对人体无害，对工件无腐蚀作用。 • ④来源广，价格低廉。 • ⑤性能稳定。
• 二、影响声耦合的主要因素
3.耦合层厚度d：
• 在均匀介质中： • 最好：d=n·2 • 即半波长整数倍时声压透射率为1，几乎无反射，
声能全部透射。好象耦合层不存在。 • 最不好：d=（2n+1）4
• 即四分之一波长奇数倍时，声压透射率最低，反 射率最高。
4.工件表面粗糙度影响
• 由上面均匀介质中异质薄层对声波的声压反射 率表示式可知d→0时，可得r≈0。耦合效果越好。 表示工件表面光洁度越光越好，表面粗糙度越 差。则d越大耦合越差。但是当表面太光后探头 和工件之间耦合层由于表面张力吸附作用，变 成真空使探头移动困难。同时因真空不能传播 声波，使耦合变差。
法
表面波法
检测表面及近表面缺陷 表面下横波
法
双
穿
板波法
检测薄板、薄壁管、复合材料
连 续 波
探 头
透
检测分层性缺陷 及衰减较大的材料
法
法
法
爬波法 串列式法
检测粗糙表面下缺陷
表面下纵波
检测与探测面垂直的缺陷
并列式 交叉式
共
多探头及双探头法
V 形式 K 型式 串列式
振
测厚及测腐蚀性
法
图 4-1
第二节 仪器与探头的选择
• 一般工件要求粗糙度Ra=6.3μm
5.耦合剂声阻抗影响
• 一般液体耦合剂声阻抗均比工件声阻抗小， 故对同一探测面（光洁度相同，工件
• 材质相同）声阻抗越大的耦合剂耦合效果 越好。
6. 工件表面形状影响
• 平面工件耦合最好。 • 凸曲面次之 • 凹曲面最差。
• 三、表面耦合损耗测定与补偿
• 1. 耦合损耗测定
• 试块和工件在材质、反射体、探头、仪器 相同条件下，仅表面光洁度不同测出相同 反射体（声程相同）回波高度dB差。声程 不同时，应对声程变化引起的dB差进行修 正。
• 这对压力容器检测要求已能满足。
• 故对晶粒较细的铸件、轧制件、焊接件等 常采用2.5~5MHZ。
• 对晶粒较粗大的铸件、奥氏体钢等因会出 现许多林状反射，（由材料中声阻抗有差 异的微小界面作为反射面产生的反射）， 也和材料噪声干扰缺陷检测，故采用较低 的0.5~2.5MHZ的频率比较合适，主要是提 高信噪比，减少晶粒反射。
• 原则：①保证声束扫到整个检测断面，对 不同工件形状要具体分析选择。
• ②尽可能使检测声束与缺陷垂直，在条件 许可时，尽量用K大些的探头。薄工件K大 些，厚工件K可小些。
• ③根据检测对象选K：
• 如单面焊根部未焊透，选K=0.7-1.5，即在 K=0.84-1时检测灵敏度最高。
第三节 耦合与补偿
• 一、探伤仪选择
仪器和各项指标要符合检测对象标准规定 的要求；其次可考虑检测目的及现场条件。 1、对定位要求高时，应选择水平线性误差小的 仪器 2、对定量要求高时，应选择垂直线性误差小， 衰减器精度高的仪器。
• 3、对大型工件或粗晶材料工件探伤，可选 择功率大，灵敏度余量高，信噪比高，低 频性能好的仪器。
• 此外应考虑检测目的和检测效果，如从发 现最小缺陷能力方面，可提高频率，但对 大工件因声程大频率增加衰减急剧增加。 对粗晶材料如降低频率，且减小晶片尺寸 时，则声束指向性变坏，不利于检测远场 缺陷，所以应综合考虑。
• 3. 晶片尺寸选择：
• 原则：①晶片尺寸要满足标准要求，如满 足JB/T4730-2005要求，即晶片面积 ≤500mm2，任一边长≤25mm。
江西省电力科学研究院 王云昌
超声检测方法分类与特点及通用技术
• 第一节 超声波探伤方法概述 • 超声波探伤方法按波的类型可分为脉冲
波法和连续波法，按探伤方法原理可分 为反射法、穿透法和共振法，按波形可 分为纵波法、横波法、表面波法、板波 法和爬波法，按耦合方式可分为直接接 触法和液浸法，按探头个数可分为单探 头法、双探头法和多探头法，现将各种 探伤方法分类列于下图4.1：
• 超声波探伤方法图例 4-1.doc
脉
单
反
反
液
冲
探
波
头
射
射
浸
法
法
法
法
法
纵波法 斜入射
纵波斜射法 横波法 板波法
不锈钢焊缝与螺检检测
管材检测
薄板检测
缺陷回波法
超 声 波 探 伤 方
直
纵波法 垂直入射
纵波垂直法
钢板、锻件、铸件 等材料内部检测
底波高度法
接
多次底波法
接
触
斜角探伤法
横波法
检测焊缝、管材、筒体锻件、板材等