超声波探伤仪探头分类
超声波检测—超声波探伤技术(无损检测课件)
1.4 工件对定位精度的影响
工件温度
• 当检测的工件温度 发生变化时，工件 中的声速发生变化， 探头折射角也随之 发生变化。
温度对折射 角的影响
1.5 缺陷对定位精度的影响
• 工件内缺陷方向也会 影响缺陷定位精度。
• 缺陷倾斜时，扩散波 束入射至缺陷时回波 较高，而定位时就会 误认为缺陷在轴线上， 从而导致定位不准。
• 当工件尺寸较小， 缺陷位于3N以内 时，利用底波调 灵敏度并定量， 将会使定量误差 增加。
2.5 缺陷状态对定量精度的影响
① 缺陷形状的影响
• 缺陷的形状：圆片形、球形和圆柱形 • 缺陷距离一定，缺陷波高随缺陷直径的变化：圆片形缺陷最快，长圆
柱形缺陷最慢； • 缺陷直径一定，缺陷波高随距离的变化：圆片形和球形缺陷较快，长
2.2 仪器及探头性能对定量精度的影响
④ 探头K值的影响
• 不同K值的探头的灵敏度不同。 • 当K=0.7－1.5（=35°~55°）时，回波较高。 • 当K=1.5~2.0（=55°~63°）时，回波很低，容易引起漏检。
2.3 耦合与衰减对定量精度的影响
耦合的影响
• 耦合层厚度等于半波长的整数倍时，声强 透射率与耦合剂性质无关。
时，声波在有机玻璃内反射回到 晶片，也会引起一些杂波。 • 更换探头的方法来鉴别探头杂波。
3.1 纵波探头非缺陷回波的判别
② 工件轮廓回波
• 当超声波射达工件的
台阶、螺纹等轮廓时
轮
廓
在示波屏上将引起一
回
些轮廓回波。
波
3.1 纵波探头非缺陷回波的判别
③ 幻象波 • 当重复频率过高时，在示波屏上就会产生幻象波，
2.2 穿透法
优 不存在探测盲区，判定缺陷方法简单，适用于连续的自动化 点 探测较薄的工件。
超声波探伤仪、探头及试块
第二章 超声波探伤仪、探头及试块第一节 超声波探伤仪一、超声波探伤仪的种类和A 型探伤仪工作原理1. 超声波探伤仪的分类和A 型探伤仪特点超声波探伤仪种类繁多、分类方法不一。
常见的分类方法如下：在脉冲反射式超声波探伤仪中，以A 型显示、单通道工作的携带式探作仪应用最为广泛，它常作为造船、石油、化工、机械、冶金、铁道和国防工业部门产品和设备现场探伤的重要工具。
归纳起来，它有以下特点：(1) A 型显示屏以横坐标(时间轴)刻度表示超声往复传播时间(传播距离)，纵座标表示脉冲回波高度，该高度与反射体返回声压成正比。
(2) 可用单探头(或双探头)进行探伤，以单通道方式工作。
(3) 对缺陷定位准确，发现微小缺陷的能力(灵敏度)较高。
(4) 在声束复盖区域内，可同时显示不同声程上的多个缺陷；对相邻缺陷有一定分辨能力。
(5) 适用性较广，配以不同探头可对工件作纵波、横波、表面波、板波等探伤。
(6) 一般来说，设备轻便、便于携带和现场使用。
(7) 只能以回波高低来表示反射体的反射量，因而缺陷量值显示不直观、探伤结果不连续，且不易记录和存档。
按声源能动性分(缺陷是否为能动声源)能动声源探伤仪(缺陷为能动声源如声发射) 被动声源探伤仪(缺陷为被动声源) 按发射波连续性分连续波探伤仪 脉冲波探伤仪一般连续波探伤仪 共振式探伤仪 调频式探伤仪 按缺陷显示方式分 A 型显示探伤仪 B 型显示探伤仪 C 型显示探伤仪 直接成像 按声通道分 按发射脉冲频带范围分 单通道探伤仪 多通道探伤仪 窄频带探伤仪 宽频带探伤仪(8) 结果判断受人为因素影响较多，故对操作者技术水平要求较高。
本节主要介绍单通道工作的A 型脉冲反射式超声波探伤仪(以下简称超声波探伤仪)的一般工作原理、基本组成、性能测试和使用方面的知识。
2. 超声探伤仪的一般工作原理和基本组成超声探伤仪的工作原理类似于无线电雷达，因此，它有固体雷达之称号。
图2–1为该类探伤仪最简单的电路方框图。
超声波探伤培训教程
超声波探伤培训教程超声波探伤技术是一种通过超声波在材料内部传播和反射的方式来检测材料中存在的缺陷或者异物的非破坏性检测技术。
在工业领域得到了广泛应用，尤其是在航空、航天、核能、石油等行业。
本教程将系统介绍超声波探伤的原理、设备以及操作技巧，帮助读者全面了解和掌握超声波探伤技术。
一、原理1. 超声波的生成和传播超声波是指频率超过20kHz的声波。
其生成通常是通过压电晶体的压电效应来实现，当施加电压时，压电晶体会振动并产生超声波。
超声波在材料中的传播是一种机械波的传播方式，它具有直线传播、可传递到深层、能量损失小等特点。
2. 超声波的反射和散射当超声波遇到材料中的缺陷或者界面时，会发生反射和散射。
根据反射和散射的信号，可以判断材料中的缺陷类型、位置、尺寸等信息。
常用的探伤方法包括脉冲回波法和相位数组法。
二、设备1. 超声波探伤仪超声波探伤仪是进行超声波探伤的核心设备，它包括发射装置、接收装置、信号处理系统等部分。
发射装置用于产生超声波信号，接收装置用于接收反射和散射的信号，信号处理系统则对接收到的信号进行处理和显示。
2. 探头探头是超声波探伤仪的重要部件，其质量和性能直接影响到探伤的效果。
常见的探头类型有直探头、斜探头、浸润式探头等。
不同类型的探头适用于不同的检测对象和环境。
三、操作技巧1. 检测准备在进行超声波探伤之前，需要对设备和探头进行校准和检查，确保其正常工作。
同时，还需要根据待检测材料的类型和要求选择合适的探头，并对材料表面进行清洁和处理。
2. 检测步骤（1）将探头与被检测材料紧密接触，确保超声波能够传播到材料内部。
（2）调节探测范围和增益，以保证检测到的信号具有足够的强度。
（3）进行扫描或者点检测，记录检测到的信号并分析。
（4）根据检测结果判断材料的质量，如果发现缺陷，需进一步分析和评估。
四、应用案例超声波探伤技术在各个行业都有广泛的应用。
以下是几个实际案例：1. 航空领域在航空器制造和维修过程中，通过超声波探伤可以检测飞机结构中的隐蔽缺陷，如裂纹、孔洞等。
医用超声探头的种类
医用超声探头的种类
医用超声探头是医学影像诊断中常用的一种设备，它能够通过
超声波来成像人体内部的器官和组织，帮助医生进行诊断和治疗。
根据不同的应用和需要，医用超声探头有多种不同的种类，每种都
有特定的用途和优势。
1. 线阵探头（Linear array transducer），线阵探头适用于
浅表部位的超声检查，如甲状腺、乳腺、肾脏等。
它具有高分辨率
和较宽的成像范围，适合于观察细小结构和进行定位测量。
2. 凸阵探头（Convex array transducer），凸阵探头适用于
深部器官的超声检查，如心脏、肝脏、膀胱等。
它具有较大的成像
深度和较宽的扫描范围，适合于观察大范围的解剖结构和进行动态
观察。
3. 阵列探头（Phased array transducer），阵列探头适用于
需要快速成像和动态观察的情况，如心脏超声检查和血管超声检查。
它具有快速成像和多普勒功能，可以观察心脏和血管的运动和血流
情况。
4. 便携式探头（Portable transducer），便携式探头适用于临床急救和移动医疗的场合，如急诊科、卫生院和野外医疗。
它具有小巧轻便、易于携带和操作的特点，可以在不同场合进行快速的超声检查和评估。
以上是一些常见的医用超声探头种类，它们在临床诊断和治疗中发挥着重要的作用。
随着科技的不断进步，医用超声探头的种类和功能还在不断地发展和完善，为医学影像诊断提供了更多的选择和可能。
金属超声波探伤仪的相关选择介绍
金属超声波探伤仪的相关选择介绍金属超声波探伤仪是工业界常见的非破坏性检测仪器，通过超声波测试金属材料内部结构的缺陷和损伤情况。
随着工业技术的发展，金属超声波探伤仪也逐渐实现了数字化、自动化和智能化。
在选择金属超声波探伤仪时，需要考虑以下几个方面。
选择探头探头是金属超声波探伤仪的核心部件，直接影响仪器的探测性能。
一般来说，探头的频率越高，对材料内部小型缺陷的探测能力就越强，但深度会受到影响；反之，频率越低，深度越深，但是探测灵敏度就会变差。
因此，在选择探头时需要根据被测物料的具体情况综合考虑。
此外，还要考虑探头的形状、材料和使用方法。
常见的探头形状有直探型、斜探型和环形探头，探头材料一般为铝合金和不锈钢。
使用方法可以分为手持式和固定式两种。
手持式探头灵活性大，可以检测更多位置；固定式探头适合连续自动检测。
选择显示器显示器是金属超声波探伤仪的重要组成部分，负责将探测到的数据转化为可视化的信号展示出来。
在选择显示器时，需要考虑以下因素。
首先是分辨率。
高分辨率的显示器可以呈现更清晰的图像、更细致的细节，有利于识别探测到的缺陷。
其次是屏幕尺寸。
大屏幕可以让操作者更加舒适地查看结果，但也会增加仪器的重量和体积。
此外还要考虑显示器的耐久性和防护措施，以保护显示器不受到尘埃、震动和水分的影响。
选择操作方式金属超声波探伤仪有多种不同的操作方式，根据个人需求和工作场景的不同选择适合的操作方式。
常见的操作方式有以下几种：•物理按键操作：这是最传统、也是最简单的操作方式。
其优点是操作简单直观，但缺点在于物理按键易损坏，不能进行复杂操作。
•触摸屏操作：触摸屏操作相对于物理按键更加灵活方便，而且可以支持复杂操作。
但相应的，触摸屏操作也容易产生误触。
•遥控器操作：遥控器作为远程操作的手段，可以使得对被测物体进行探测时，操作人员可以在安全距离内进行操作。
选择附件金属超声波探伤仪的附件包括数据线、电池、充电器等多种设备。
在选择附件时，需要确保它们可以与主机配合工作，并且符合相关的标准。
数字式超声波探伤操作课件
按GB11345－89规定，根据质量要求，检验等级分为A、 B、C三级。
⑵探伤灵敏度的选定
Ⅲ ⅠⅡ
是指在确定的探测范围内的 最大声程处发现规定大小缺 陷的能力。
判废线 根据有关标准或技术要求确 定。如：GB11345－89规定
定量线 距离波幅曲线如下;
距离mm 2021/4/14 星期三
评定线
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波幅
Hale Waihona Puke 检验区域l应为:l>1.25P(一次反射法)
l>0.25P(直射法)
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⑵单探头扫查方式 ①锯齿形扫查
检测焊缝及其热影响区的纵向缺陷 一般在初始检测中使用
小于晶 片直径
转动（约±10－150） 锯齿形扫查
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②基本扫查
转角扫查 环绕扫查 左右扫查 前后扫查 斜探头基本扫查法
主视图
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九、三条曲线生成后，按“增益”键，使用方向键调节曲 线的高底，使判废线达到屏幕的８０％高度，在按“闸门” 键进入探伤界面，进行探伤检测
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超声仪器使用要点
(1) 开启电源 (3) 测入射点 (5) 扫描比例 (7) 粗探在先 (9) 指示长度 (11) 关机清场
(2) 工件测厚 (4) 测折射角 (6) DAC曲线 (8) 细探在后 (10) 平行检查
超声波探伤
(2) 倾斜入射异质界面时的反射、折射、波型转换和聚焦
从式(4-3)知，当入射角增大时，折射角和反射角随之增大。 从图4-5可知，当纵波L2折射角为90°时，在第II介质内只传播
横波，这时声波入射角称第一临界角； 当横波S2折射角为90°时，在第I介质和第Ⅱ介质界面上产生 表面波的传播，这时的声波入射角称第二临界角。 在进行焊缝超声波探伤时，第I介质为探头的有机玻璃或环氧 树脂，第Ⅱ介质为钢材，由式(4-3)得：
利用压电效应使探头(压电晶片)发 射或接收超声波，就使发现缺陷成 为可能。因此，探头(压电晶片)是 理想的电声换能器。
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二、超声波的性质
探伤中所用超声波的性质： 有良好的指向性； 能在弹性介质中传播，不能在真空中传播； 界面的透射、反射、折射和波型转换; 具有可穿透物质和在物质中有衰减特性。
实际探伤中，奥氏体钢焊缝晶粒 粗大(达数毫米)，衰减很严重，在 示波屏上形成 “草状回波”，显 著降低探伤时的信噪比(图4-6)。
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超声波的衰减的三个原因：
2) 吸收引起的衰减 超声波传播时，介质质点间产生相对运动，互相
摩擦使部分声能转换为热能，通过热传导引起衰减。 金属介质的吸收衰减与散射衰减相比，几乎略去不计, 但液体介质的吸收衰减则是主要的。 3) 声束扩散引起的衰减
(4) 匹配电感 对于压电陶瓷晶片制成的探头，其电气 阻抗匹配很重要。加入与晶片并联的匹配电感(或电阻) 可使探头与仪器的发射电路匹配，以提高发射效率。 它也可装在仪器内部。
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超声波的产生和接收机理
当高频电压加在晶片两面电极时，由于逆压电效应，晶 片会在厚度方向产生伸缩变形的机械振动。晶片与工件 表面有良好耦合时,机械振动就以超声波形式传播进去, 这就是发射。反之，当晶片受到超声波作用(遇到异质界 面反射回来)而发生伸缩变形时，正压电效应又会使晶片 两表面产生不同极性电荷，形成超声频率的高频电压， 这就是接收。
角焊缝探伤检测方法
角焊缝探伤检测方法？一、角焊缝探伤检测方法？步骤/方式1射线探伤方法(RT)目前应用较广泛的射线探伤方法是利用(X、γ)射线源发出的贯穿辐射线穿透焊缝后使胶片感光，焊缝中的缺陷影像便显示在经过处理后的射线照相底片上，能发现焊缝内部气孔、夹渣、裂纹及未焊透等缺陷。
步骤/方式2超声波探伤(UT)超声波比射线探伤灵敏度高，灵活方便，周期短、成本低、效率高、对人体无害，但显示缺陷不直观，对缺陷判断不精确，受探伤人员经验和技术熟练程度影响较大。
步骤/方式3磁性探伤(MT)磁性探伤主要用于检查表面及近表面缺陷。
该方法与渗透探伤方法比较，不但探伤灵敏度高、速度快，而且能探查表面一定深度下缺陷。
步骤/方式4渗透探伤(PT)液体渗透探伤主要用于检查坡口表面、碳弧气刨清根后或焊缝缺陷清除后的刨槽表面、工卡具铲除的表面二、超声波探伤仪探头的介绍超声波探伤仪探头目前最多常见的是德国KK的产品，由于德国KK被美国GE收购以后，所以现在这类探头也叫美国GE德国KK探头。
主要应用于一般焊缝检测，大尺寸，厚部件的检测。
三、什么情况下使用超声波探伤？它与射线探伤有何区别？在不能破坏加工表面的要求下可以使用超声波仪器或设备来进行检测。
一、方式不同1、超声波探伤：是利用超声能透入金属材料的深处，并由一截面进入另一截面时，在界面边缘发生反射的特点来检查零件缺陷的一种方法。
2、射线探伤：是利用某种射线来检查焊缝内部缺陷的一种方法。
二、原理不同1、超声波探伤：波束自零件表面由探头通至金属内部，遇到缺陷与零件底面时就分别发生反射波，在荧光屏上形成脉冲波形，根据这些脉冲波形来判断缺陷位置和大小。
2、射线探伤：射线通过被检查的焊缝时，因焊缝缺陷对射线的吸收能力不同，使射线落在胶片上的强度不一样，胶片感光程度也不一样，这样就能准确、可靠、非破坏性地显示缺陷的形状、位置和大小。
三、优缺点不同1、超声波探伤：穿透能力强，探测深度可达数米，要由有经验的人员谨慎操作。
第4章 超声波探伤设备简介
第4章超声波探伤设备简介超声波探伤仪是利用超声波反射或透射原理检查工件缺陷的电子设备。
它的作用是产生电振荡并加于探头晶片，激励晶片发射超声波；同时将探头接收回来的电信号进行放大，通过一定的形式显示出来，从而得到被探工件内部有无缺陷及缺陷的位置和大小等信息。
超声波探伤仪的种类很多，分类的方法各不相同，若按缺陷的显示方式主要可分为以下两种：(一) A型显示通常所说的超声波探伤仪，就是指A型显示的脉冲反射式探伤仪。
它是以水平基线（X轴）表示距离和时间，用垂直于基线的偏转（Y轴）表示幅度的一种信号显示方式。
对同一种均匀介质而言，由于超声波传播时间与缺陷的埋藏深度成正比，因此，可以根据缺陷回波在荧光屏水平线上的位置确定缺陷的深度，用回波幅度的高低来衡量缺陷的大小。
（二）B型显示这是一种能够显示被检工件的横截面的图像，指示反射体的大致尺寸及其相对位置的超声信息显示方法,如图4-1 B型扫描示意图。
这种显示方法是将荧光屏上横坐标代表探头移动距离，纵坐标代表声波传播时间（或距离），基线随探头的移动和回波时间而变化，可直观了解探头移动下方横断面的缺陷分布和离探测面的深度，获得在探头扫查方向的断面图。
图4-1 B型扫描示意图1—探头；2—试件；3—缺陷；4—表面反射；5—底面反射；6—缺陷反射；7 -示波屏4.1 常用超声波探伤仪上海目前具有420公里的投入使用线路里程，但是目前上海地铁运营公司工务分公司只负责1～4号线四条线路的探伤检测工作，共148.53公里，只占上海地铁总里程的35%，其他的线路目前都委托外单位负责探伤检测，所以目前拥有的探伤设备数量不多，但是今后新线的陆续开通，外单位负责线路的接管，地铁工务负责的探伤里程会快速增加，对于钢轨探伤工作量增加的这种预期压力，上海地铁工务放弃增加设备和人员的做法，探讨研究使用大型钢轨探伤车，改变探伤模式，在不大幅增加设备和人员的情况下，提高探伤效率，以满足将来日常的对钢轨探伤检测要求。
超声检测探伤仪探头及系统性能
超声检测探伤仪探头及系统性能18.1探伤仪采用A型脉冲反射式探伤仪，其工作频率范围为1MH Z～10MH Z。
仪器至少在荧光屏满刻度的80%范围内呈线性显示。
探伤仪应具有80dB以上的连续可调衰减器，步进级每档小于或等于2dB，其精度为任意相邻12dB误差在±ldB以内，最大累计误差不超过1dB。
水平线性误差不大于1%，垂直线性误差不大于5%。
其余指标应符合JB/T 10061的规定。
本条来源于JB4730标准，与原标准相比某些指标做了调整，即超声波工作频率范围由原来的1MH Z～5MH Z，修改为1MH Z～10MH Z，衰减器总调节量由原来的60dB，修改为80dB。
目前随着我国超声波检测设备技术水平的提高，数字化超声波检测设备不断成熟，以上技术指标现有设备完全能够满足。
为简化操作、提高工作效率，推荐采用数字式超声波检测设备。
其它指标符合JB/T 10061的规定。
18.2 探头18.2.1 探头应按ZBY344的规定作出标志。
因为探头上的标志是探头生产厂对探头主要性能的一种说明和保证，无损检测人员借助这些标志能够直观的了解探头的基本性能。
ZBY344对探头的标志用探头型号组成项目和排列来表示：基本频率晶片材料晶片尺寸探头种类特征基本频率：用阿拉伯数字表示，单位为MHz。
晶片材料：用化学元素缩写符号表示，见表05。
表05 晶片材料代号压电材料代号锆钛酸铅陶瓷P钛酸钡陶瓷 B钛酸铅陶瓷T铌酸锂单晶L碘酸锂单晶I石英单晶Q其它压电材料N 晶片尺寸：用阿拉伯数字表示，单位为㎜。
其中圆晶片用直径表示；方晶片用长×宽表示；分割探头晶片用分割前的尺寸表示。
探头种类：用汉语拼音缩写字母表示，见表6。
直探头也可不标出。
表6 探头种类代号种类代号直探头Z 斜探头（用K值表示）K斜探头（用折射角表示）X分割探头FG水浸探头SJ表面波探头BM可变角探头KB 探头特征：斜探头在钢中可用折射角正切值（K值）表示。
如何选择超声波探伤仪探头
用于发射和接收表面波的探头。表面波是沿工件表面传播的波，幅值随表面下的深度迅速减少，传播速度是横波的0.9倍，质点的振动轨迹为椭圆。表面波探头在被检工件的表面和近表面产生表面波。型号中列明的角度为有机玻璃斜块的倾斜角(入射角)。
5、超声波探伤仪可拆式斜探头
斜探头的一种特殊类型，将斜探头分成斜块、探头芯两个部分，使用时将两者组合起来。常用的规格2.5P20的探头芯、不同K值的斜块(1.0、1.5、2.0、2.5、3.0等等)。接受定制其他规格的可拆式斜探头。
如何选择超声波探伤仪探头？下面给出最常用的超声波斜探头的选择方案参考：
1.斜探头K值与角度的对应关系
NO.
K值
对应角度
1
K1
对应45度
2
K1.5
对应56.3度
3
K2
对应63.4度
4
K2.5
对应68.2度
5
K3
对应71.6度
2.焊缝探伤超声波探头的选择方案参考
编号
被测工件厚度
选择探头和斜率
选择探头和斜率
1、超声波探伤仪直探头
进行垂直探伤用的单晶片探头，主要用于纵波探伤。直探头由插座、外壳、保护膜、压电晶片、吸声材料等组成，头接触面为可更换的软膜，用于检测表面粗糙的工件。
2、超声波探伤仪斜探头
进行斜射探伤用的探头，主要用于横波探伤。斜探头由斜块、压电晶片、吸声材料、外壳、插座等组成，斜探头的声束与探头表面倾斜，因此可用于检测直声束无法到达的部位、或者缺陷的方向与检测面之间存在夹角的区域。
8、超声波水浸式探头
用于半自动或者自动化探伤系统中。当探头发射的声束轴线垂直于检测面时，纵波直声束扫查工件；调节探头声束轴线与检测面成一定的夹角，声束在水和工件这两种介质的界面折射，可在工件中产生倾斜的横波声束来扫查工件。将探头晶片前面的有机玻璃或者固化的环氧树脂加工成一定弧度(球面或者圆柱面)，可得到点聚焦或者线聚焦的水浸式探头。
超声波检测时探头选择原则
超声波探头角度过大，应该如何调整1.老师您好，我们的超声波探头的视角是60度的，现在想调整角度的话，如何调整为40度角的话，要加喇叭形状的还是直筒形状的结构呢，加的高度有什么计算原则，还有应该选择什么材质的呢 ?超声波探伤中，超声波的发射和接收都是通过探头来实现的。
探头的种类很多，结构型式也不一样。
探伤前应根据被检对象的形状、衰减和技术要求来选择探头。
探头的选择包括探头型式、频率、晶片尺寸和斜探头K值的选择等。
1.探头型式的选择常用的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。
一般根据工件的形状和可能出现缺陷的部位、方向等条件来选择探头的型式，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的缺陷，如锻件、钢板中的夹层、折叠等缺陷。
横波斜探头是通过波形转换来实现横波探伤的。
主要用于探测与深测面垂直或成一定角的缺陷。
如焊缝生中的未焊透、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.探头频率的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)由于波的绕射，使超声波探伤灵敏度约为，因此提高频率，有利于发现更小的缺陷。
(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，频率的离低对探伤有较大的影响。
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的因索，合理选择频率。
一般在保证探伤灵敏度的前提下尽可能选用较低的频率。
对于晶粒较细的锻件、轧制件和焊接件等，一般选用较高的频率，长用2.5～5.0MHz。
超声探伤技术
超声探伤技术3.1无损探伤3.1.1无损探伤种类及特点无损探伤是在不损坏工件或原材料工作状态前提下，对被检验部件的表面和内部质量进行检查一种测试手段。
常用的无损探伤方法有射线探伤、超声探伤、磁粉探伤、渗透探伤和涡流探伤。
下面分别介绍。
(1) 射线探伤射线探伤（RT）是利用电磁波穿透工件，完好部位与缺陷部位透过剂量有差异，其程度与这两部分的材质、射线强度和透过方向与缺陷尺寸有关，从而形成缺陷影像。
射线探伤的主要特点如下：1）图片上有完好部位与缺陷部位的黑度差形成的缺陷平面投影影象，一般无法测量缺陷的深度；2)基本不受焊缝厚度限制；3)要求焊缝双面靠近，检验成本高，时间长；4)对操作人员有射线损伤射线探伤有利于检验出夹渣、气孔等体积形缺陷。
对平行于射线方向的开口性缺陷有检出能力(2) 超声探伤超声探伤是利用弹性波在缺陷部位形成反射或衍射的方法提取缺陷信号，其信号强度与波的类型、探伤频率，缺陷的尺寸、取向及其表面状态以及完好部位和缺陷部位的材质有关。
超声探伤的主要特点如下：1)显示器屏幕上缺陷波的幅度与位置代表缺陷的尺寸与深度，一般较难测量缺陷真实尺寸，只有采用衍射波法可测缺陷高度；2)厚度小于8mm时，要求特殊检验方法；3)焊缝只须单面靠近，检验时间短，成本低；4)对操作人员无损害。
超声探伤有利于检出裂纹类面积形缺陷。
（3）磁粉探伤磁粉探伤是将焊缝磁化利用缺陷部位的漏磁通可吸附磁粉的现象得以形成缺陷痕迹以达到探伤效果的检测手段。
磁粉探伤限于检验铁磁材料，要完全接近与工件表面，缺陷性质容易辨认，油漆与电镀面基本不影响检验灵敏度，但应做层膜厚度对灵敏度影响的试验。
磁粉检测可以用来检表面与近表面缺陷。
（4）渗透探伤渗透探伤的原理是利用毛细作用将带有颜色的渗透液喷涂在焊缝表面上，使其渗入缺陷内，清洗后施加显象剂显示缺陷彩色痕迹。
渗透检测适用于各种金属工件，不要电源，缺陷性质容易辨认，渗透操作到显示缺陷约半小时。
轨道检测技术—钢轨探伤
四、焊缝超声波探伤作业
钢轨焊缝缺陷-气压焊
焊
接 方
缺陷名称
特征
产生部位
形成原因
危害性
式
光斑
断口表面呈银灰 色却平滑，手感 不涩手
焊缝的轨头和 轨底部位
温度低或顶锻力不足，造成钢 轨接触面的不连续性。火焰不 正常，出现回火、放炮等导致 端面污染和氧化
减少钢轨的有效截 面积，在其缺陷边 缘应力集中，极易 折断
第五章 轨道检测技术 第2节 钢轨探伤
CONTENTS
钢轨探伤
一、钢轨伤损 二、超声波设备 三、钢轨超声波探伤仪使用方法
四、钢轨焊缝超声波探伤作业
四、焊缝超声波探伤作业
钢轨焊缝一般知识
目前钢轨焊接方式主要有接触焊、气压焊和铝热焊三种， 其中接触焊又分为工厂焊和现场焊两种。这些焊接方式在 无缝线路中各占钢轨焊缝比例不同，以接触焊焊缝为最多， 铝热焊其次，移动气压焊随着现场接触焊技术成熟，占有 的比例会越来越少。
70定°通义道及探伤
• 检测部位：检测轨头、轨墙部位（螺栓孔以上）的核伤和裂纹,钢轨焊缝轨头的夹碴、 气孔和裂纹等。
• 探伤方法：采用横波在钢轨轨头内进行反射式探伤，采用斜70°探头（轨面与钢轨纵 向呈一定的偏角扫查，使入射钢轨中的横波经轨颚反射来扩大扫查范围）和直70度 探头相结合，对轨头部位进行一次全覆盖扫查。
一、钢轨伤损
伤损分5大类
1.钢轨核伤 2.钢轨接头伤损
3.钢轨纵向水平和垂直裂纹 4.钢轨轨底裂纹 5.钢轨焊缝缺陷
一、钢轨伤损
钢轨核伤
钢轨核伤
一、钢轨伤损
钢轨核伤
钢轨核伤
鱼鳞下核伤
一、钢轨伤损
钢轨核伤
钢轨核伤
超声波探伤仪常见的几种探头
超声波探伤仪常见的几种探头超声波探伤仪是一种便携式工业无损探伤仪器，它能够快速、便捷、无损伤、地进行工件内部多种缺陷（裂纹、疏松、气孔、夹杂等）的检测、定位、评估和诊断。
既可以用于实验室，也可以用于工程现场。
广泛应用在锅炉、压力容器、航天、航空、电力、石油、化工、海洋石油、管道、军工、船舶制造、汽车、机械制造、冶金、金属加工业、钢结构、铁路交通、核能电力、高校等行业。
超声波探伤仪探头种类繁多，日常使用中常见的探头种类有以下几种：A、超声波探伤仪直探头进行垂直探伤用的单晶片探头，主要用于纵波探伤。
直探头由插座、外壳、保护膜、压电晶片、吸声材料等组成，头接触面为可更换的软膜，用于检测表面粗糙的工件。
B、超声波探伤仪斜探头进行斜射探伤用的探头，主要用于横波探伤。
斜探头由斜块、压电晶片、吸声材料、外壳、插座等组成，斜探头的声束与探头表面倾斜，因此可用于检测直声束无法到达的部位、或者缺陷的方向与检测面之间存在夹角的区域。
C、超声波探伤仪小径管探头单晶微型横波斜探头，用于小直径薄壁管焊接接头的检验。
检测标准参照电力行业标准DL/T8202002《管道焊接接头超声波检验技术规程》，适合检测管径≥32mm、小于等于159mm，壁厚≥4mm、小于14mm的小直径薄壁管；也可适用于其他行业类似管道的检测。
探头外形尺寸小,前沿距离≤5mm，始脉冲占宽≤1、5mm(相当于钢中深度)，分辨力大于等于20dB。
根据被检测管道外径的不同，检测面被加工成对应管径的弧度。
D、超声波探伤仪表面波探头用于发射和接收表面波的探头。
表面波是沿工件表面传播的波，幅值随表面下的深度迅速减少，传播速度是横波的0、9倍，质点的振动轨迹为椭圆。
表面波探头在被检工件的表面和近表面产生表面波。
型号中列明的角度为有机玻璃斜块的倾斜角(入射角)。
E、超声波探伤仪可拆式斜探头斜探头的一种特殊类型，将斜探头分成斜块、探头芯两个部分，使用时将两者组合起来。
常用的规格2、5P20的探头芯、不同K值的斜块(1、0、1、5、2、0、2、5、3、0等等)。
超声波斜探头结构及工作原理
超声波探头根据不同的用途分为许多种类，有纵波直探头、纵波斜探头、横波斜探头、表面波探头、爬坡探头等等。
其中纵波直探头和横波斜探头在工作检测中最为常见。
直探头与横波斜探头在结构与工作原理等方面有诸多相似之处，本文介绍横波斜探头的结构、探头工作原理以及影响探头性能的主要因素。
1、探头结构超声波斜探头由吸声材料、外壳、阻尼块、斜楔块和产生超声波的压电晶片等原件组成。
如图1为超声波斜探头结构示意图。
图1.超声波斜探头结构示意图吸声材料作用是吸收晶片背面、斜块四周发散的超声波噪声；探头外壳有金属外壳和塑料外壳，外壳起到支撑固定、保护以及电磁屏蔽等作用。
探头阻尼对压电晶片的振动起阻尼作用，一是可使晶片起振后尽快停下来，减少晶片余震，减小超声波脉冲宽度，提高超声检测分辨力；二是吸收晶片向背面发射的超声波，减少始脉冲杂波；三是同样起到支撑晶片的作用。
斜楔块一般采用机玻璃制成，其作用是改变晶片产生的声束角度。
压电晶片是整个探头的“心脏”，是探头产生超声波的最关键的元件，一般压电晶片采用石英、压电陶瓷等具有压电效应的材料制作而成。
2、工作原理超声波仪器电路产生的电脉冲作到具有压电效应的晶片，使压电晶片产生逆压电效，晶片发生轴线方向和垂直轴线的径向振动，如图2所示。
晶片径向振动产生杂波被吸声材料吸收，而轴向振动产生的超声波声束才是有用的声束。
晶片振动方向即为超声波质点振动方向，质点振动方向与超声波声束传输方向相同，则可推断出晶片轴向振动产生的有用声束为纵波声束，斜楔块的超声波声速为有机玻璃的纵波声速。
当晶片接收到一个电脉冲完成一次逆压电效应，将被固定在晶片上的阻尼块阻止余震，减少超声波余波，从而较小超声波脉冲宽度。
图2.压电晶片轴向和径向振动示意图晶片产生的纵波声束通过具有一定角度的斜楔块和耦合剂层进入工件，声束在耦合剂与工件接触界面发生波形转换。
当纵波声束以小于第一临界角的角度进入工件，工件的声束为纵波和横波，且纵波声束的角度大于横波。
超声波探伤仪探头的分类
超声波探伤仪探头的分类超声波探伤仪探头主要由压电晶片组成。
探头可发射及接收超声波。
探头由于其结构的不同可分为直探头（纵波）、斜探头（横波）、表面波探头（表面波）、兰姆波探头（兰姆波）、可变角探头（纵波、横波、表面波、兰姆波）、双探头（一个探头发射，另一个探头接收）、聚焦探头（将声波聚集为一细束）、水浸探头（可浸在液体中）以及其它专用探头（如探高压瓷瓶的S型或扁平探头或探人体用的医用探头）等。
1.超声波探伤仪探头之一：直探头直探头也称平探头，可发射及接受纵波。
直探头主要由压电晶片、阻尼块（吸收块）及保护膜组成。
（1）压电晶片压电晶片的厚度与超声频率成反比。
例如锆钛酸铅（PZT-5）的频率厚度常数为1890千赫/毫米，晶片厚度为1毫米时，自然频率为1.89兆赫，厚度为0.7毫米时，自然频率约2.5兆赫。
电压晶片的直径与扩散角成反比。
电压晶片两面敷有银层，作为导电的极板，晶片底面接地线，晶片上面接导线引至电路上。
（2）保护膜直探头为避免晶片与工件直接接触而磨损晶片，在晶片下粘合一层保护膜，有软性保护和硬性保护两种。
软性的可用塑料薄膜（厚约0.3毫米），与表面粗糙的工件接触较好。
硬性可用不锈钢片或陶瓷片。
保护膜的厚度为二分之一波长的整数倍，声波穿透率最大。
厚度为四分之一波长的奇数倍时，穿透率最小。
晶片与保护膜粘合后，探头的谐振频率将降低。
保护膜与晶片粘合时，粘合层应尽可能的薄，不得渗入空气。
粘合剂的配方为618环氧树脂：二乙烯三胺：邻苯二甲酸二丁酯=100：8：10 粘合后加一定的压力，放置24小时，再在60℃~80℃温度下烘干4小时。
（3）阻尼块阻尼块又名吸收块，其作用为降低降低晶片的机械品质系数，吸收声能量。
如果没有阻尼块，电振荡脉冲停止时，压电晶片因惯性作用，仍继续振动，加长了超声波的脉冲宽度，使盲区增大，分辨力差。
吸收块的声阻抗等于晶片的声阻抗时，效果最佳，常用的吸收快配方如下钨粉：环氧树脂：二乙烯三胺（硬化剂）：邻苯二甲酸二丁酯（增塑剂）=35克：10克：0.5克：1克为使晶片和阻尼块粘合良好，在灌浇前先用丙酮清洗晶片和晶片座表面，并加热至60℃~80℃再行灌浇。
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超声波探伤仪探头分类
资料整理：无损检测资源网
超声波探伤仪探头的分类
超声波探伤仪探头主要由压电晶片组成。
探头可发射及接收超声波。
探头由于其结构的不同可分为直探头（纵波）、斜探头（横波）、表面波探头（表面波）、兰姆波探头（兰姆波）、可变角探头（纵波、横波、表面波、兰姆波）、双探头（一个探头发射，另一个探头接收）、聚焦探头（将声波聚集为一细束）、水浸探头（可浸在液体中）以及其它专用探头（如探高压瓷瓶的S型或扁平探头或探人体用的医用探头）等。
1.超声波探伤仪探头之一：直探头
直探头也称平探头，可发射及接受纵波。
直探头主要由压电晶片、阻尼块（吸收块）及保护膜组成。
（1）压电晶片压电晶片的厚度与超声频率成反比。
例如锆钛酸铅（PZT-5）的频率厚度常数为1890千赫/毫米，晶片厚度为1毫米时，自然频率为1.89兆赫，厚度为0.7毫米时，自然频率约2.5兆赫。
电压晶片的直径与扩散角成反比。
电压晶片两面敷有银层，作为导电的极板，晶片底面接地线，晶片上面接导线引至电路上。
（2）保护膜直探头为避免晶片与工件直接接触而磨损晶片，在晶片下粘合一层保护膜，有软性保护和硬性保护两种。
软性的可用塑料薄膜（厚约0.3毫米），与表面粗糙的工件接触较好。
硬性可用不锈钢片或陶瓷片。
保护膜的厚度为二分之一波长的整数倍，声波穿透率最大。
厚度为四分之一波长的奇数倍时，穿透率最小。
晶片与保护膜粘合后，探头的谐振频率将降低。
保护膜与晶片粘合时，粘合层应尽可能的薄，不得渗入空气。
粘合剂的配方为 618环氧树脂：二乙烯三胺：邻苯二甲酸二丁酯=100：8：10 粘合后加一定的压力，放置24小时，再在60℃~80℃温度下烘干4小时。
（3）阻尼块阻尼块又名吸收块，其作用为降低降低晶片的机械品质系数，吸收声能量。
如果没有阻尼块，电振荡脉冲停止时，压电晶片因惯性作用，仍继续振动，加长了超声波的脉冲宽度，使盲区增大，分辨力差。
吸收块的声阻抗等于晶片的声阻抗时，效果最佳，常用的吸收快配方
如下钨粉：环氧树脂：二乙烯三胺（硬化剂）：邻苯二甲酸二丁酯（增塑剂）=35克：10克：0.5克：1克为使晶片和阻尼块粘合良好，在灌浇前先用丙酮清洗晶片和晶片座表面，并加热至60℃~80℃再行灌浇。
无损检测资源网环氧树脂和钨粉应充分混合均匀。
灌浇后把探头倾斜，使阻尼块上表面倾斜20°左右，这样可消除声波在吸收块上的发射，使荧光屏上杂波减少。
2.超声波探伤仪探头之二：斜探头
超声波探伤仪斜探头可发射及接收横波。
斜探头主要由压电晶片、阻尼块和斜楔块组成。
晶片产生纵波，经斜楔倾斜入射到被测工件中，转换为横波。
斜楔为有机玻璃，被测工件为钢，斜探头的角度（即入射角）在28°~61°之间时，在钢中可产生横波。
斜楔的形状应使声波在斜楔中传播时不得返回晶片，以免出现杂波。
直探头在液体中倾斜入射工件时，也能产生横波。
3.超声波探伤仪探头之三：表面波探头
表面探头波可发射和接收表面波。
表面波探头是斜探头的一个特例。
当入射角增大到某一角度，使在工件中横波的折射角为90°时，在工件中可产生表面波，直探头在液体中倾斜入射工件时，也能产生表面波。
4.超声波探伤仪探头之四：兰姆波探头
可发射和接收兰姆波，也是斜探头的一个特例。
当入射角达到一定角度时，在工件中产生兰姆波，直探头在液体中倾斜入射工件时，也能产生兰姆波。
5.超声波探伤仪探头之五：可变角探头
可变角探头可连续改变入射角，以产生纵波，横波，表面波和兰姆波。
压电晶片固定在半圆楔块上，半圆楔快又置于大楔块的圆洞内，空隙处注有油，以作导声耦合剂。
半圆楔块转动时，入射角即改变。
6.超声波探伤仪探头之六：双晶探头
超声波探伤仪双双晶探头，又称组合探头，两块压电晶片装在一个探头架内，无损检测资源网一个晶片发射，另一个接收。
双探头发射及接收纵波，晶片下的延迟块使声波延迟一段时间后射入工件，这样可探测近表面的缺陷并可提高分辨力。
两块晶片有一倾角（一般约3°~18°），两晶片声场重合部分（阴影部分），是探伤灵敏度较高的部位。
7.超声波探伤仪探头之七：水浸探头
可在水中探伤，其结构与直探头相似，只是探头较长，以便浸在水中，保护膜也可去掉。
8.超声波探伤仪探头之八：聚焦探头
可将超声波聚集成一细束（线状或点状），在焦点处声能集中，可提高探伤灵敏度及分辨力。
聚焦探头多用于液浸法自动化探伤。
探头发射纵波，但在液体中倾斜入射到工件时，由于入射角的不同，在工件中可产生横波、表面波或兰姆波，根据需要而定。
超声聚焦有二种方法：一种是将压电晶片做成凹面，发射的声波直接聚焦。
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