第六章-脉冲反射法超声检测通用技术只是分享
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❖ 仪器的选择
❖ 仪器和各项指标要符合检测对象标准规定的要求。 ❖ 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。 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
强，易清洗 声阻抗大，应尽量和被检工件接近 对人体无害，对工件无腐蚀作用 来源广，价格低廉 性能稳定
6.3.3影响声耦合的主要因素
耦合层厚度d 工件表面粗糙度 耦合剂声阻抗 工件表面形状
6.3.3影响声耦合的主要因素
❖ 耦合层厚度d
❖
d n 2
即半波长整数倍时声压透射率为1，几乎无反射，声
6.4 纵波直探头检测技术
❖ 6.4.1 仪器调整
时基线的调整，又叫扫描线比例调节，俗称定标。
实际是扫描速度和零偏调整两步，仪器自动校准，是两 步并作一步走，手动校准可分步校准。
Leabharlann Baidu
扫描速度调整的实质是声速校准。
声速校准正确的标志是：荧光屏上两次底波之间的距离 等于板厚（扫描线比例1∶1）或等于n分之一板厚（扫描 线比例1∶n） 。如：板厚为50mm，一二次底波在荧光 屏4格和9格（扫描线比例1∶1）；板厚为100mm，一二 次底波在荧光屏3格和5.5格（扫描线比例1∶4）。
能全部透射。好象耦合层不存在。
❖
d（2n1） 即四分之一波长奇数倍时，声压透射率最低，反射 4
率最高。
❖ d→0,最好。
6.3.3影响声耦合的主要因素
❖工件表面粗糙度
1、同一耦合剂，随粗糙度增大，耦合效果差，反射回波低。 2、声阻抗低的耦合剂，随粗糙度增大，耦合效果降低的更快。 3、表面太光滑，耦合效果降不会显著增加，但探头移动困难。
声速校准完成后，把一次底波在荧光屏板厚位置，或把 二次底波在荧光屏2倍板厚位置，零偏调整完毕。荧光屏 0刻度即为工件表面0点，时基线的读数直接表示反射回 波深度。
先校声速，后调零偏。
t T c
6.4.1 仪器调整
1 xn
xn
6.4.1 仪器调整
检测灵敏度调整 1）试块法
将探头对准标准试块上人工缺陷探测使波高达 到某基准波高，再根据工件厚度、要求、调节衰 减器达到要求的灵敏度。
①试块和工件材质不同，衰减不同的补偿。
② 试块和工件表面粗糙度不同的补偿。
第六章-脉冲反射法超声检测通 用技术
6.1 检测面的选择和准备
➢ 根本原则：根据被检测缺陷的位置、取向， 使入射声束尽可能垂直于缺陷反射面；
➢ 缺陷的最大可能取向应根据 被检工件材质、 坡口形式、焊接工艺等判断；
➢ 粗糙度应≤6.3μm，表面应清除杂物、松动 氧化 皮、毛刺、油污等；
6.2 仪器与探头的选择
头
6.2 仪器与探头的选择
➢ 探头频率选择
➢ 标准： 0.5~10MHz，常用2.5~5MHz。
1、超声波检测灵敏度λ/2，对钢用2.5~5MHz，λ为：纵波 2.36~1.18，横波1.29~0.65，则纵波检测缺陷最小值为： 0.6~1.2mm，横波检测缺陷最小值为：0.3~0.6mm。
2、频率高，脉冲宽度小，分辨率高。
3、频率高，半扩散角小，指向性好，发现小缺陷能力强。
4、频率高，近场区大，对检测不利。
5、频率高，衰减大，厚工件、粗晶材料选用低频。
0arc1.s2iD 2 narc1.s2iD 2 n c f
D2 D2 f
N
a3 c2Fd3f4
4 4c
6.2 仪器与探头的选择
➢带宽的选择：
➢ 带宽：超声脉冲频率具有无数个频率，在主频率附近可利 用的频率有一个范围，称带宽。
余量高，信噪比高，低频性能好的仪器。 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、室外现场检测，重量轻、荧光屏亮度高、抗干扰能力好的
仪器。
6.2 仪器与探头的选择
❖探头的选择 型式选择：原则为根据检测对象和检测目的
决定
➢ 焊缝——横波斜探头、纵波斜探头 ➢ 钢板、铸件——纵波直探头 ➢ 钢管、水浸板材——聚焦探头（线、点聚焦） ➢ 近表面缺陷——双晶探头 ➢ 表面缺陷——表面波探头 ➢ 螺栓端面检测及检测面较小——小角度纵波斜探
1、晶片大，半扩散角小，指向性好，声束轴线附近缺陷检 出能力强。
2、晶片大，近场区大，对检测不利；辐射的超声波能量大， 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。
0arc1.s2iD 2 narc1.s2iD 2 n c f
6.3 耦合剂的选用
❖ 耦合—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。
❖ 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。常用：水，机油、甘油、水 玻璃、化学浆糊，纤维素、洗洁精等
❖ 对耦合剂的要求 对工件表面和探头表面有足够浸润性，并有流动性，附着力
❖ 耦合剂声阻抗
同一检测面，耦合剂声阻抗越大耦合效果越好。 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。
6.3.3影响声耦合的主要因素
❖工件表面形状 平面工件耦合最好。 凸曲面次之，点或线接触、 凹曲面均耦合不好，中心不接触。 曲率半径越大，耦合效果越好。
D2 D2 f N
4 4c
6.2 仪器与探头的选择
❖探头K值的选择
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， 声程大，避免近场检测；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=0.7-1.43，检测灵敏度最高。
➢ 宽带探头：脉冲短，即脉冲宽度小，深度分辨率好，盲区 小，灵敏度较低，信噪比好，适合粗晶材料探伤。
➢ 窄带探头：脉冲长，即脉冲宽度大，深度分辨率差，盲区 大，灵敏度高，穿透力强。
6.2 仪器与探头的选择
➢ 晶片尺寸选择
➢ 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。
❖ 仪器和各项指标要符合检测对象标准规定的要求。 ❖ 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。 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
强，易清洗 声阻抗大，应尽量和被检工件接近 对人体无害，对工件无腐蚀作用 来源广，价格低廉 性能稳定
6.3.3影响声耦合的主要因素
耦合层厚度d 工件表面粗糙度 耦合剂声阻抗 工件表面形状
6.3.3影响声耦合的主要因素
❖ 耦合层厚度d
❖
d n 2
即半波长整数倍时声压透射率为1，几乎无反射，声
6.4 纵波直探头检测技术
❖ 6.4.1 仪器调整
时基线的调整，又叫扫描线比例调节，俗称定标。
实际是扫描速度和零偏调整两步，仪器自动校准，是两 步并作一步走，手动校准可分步校准。
Leabharlann Baidu
扫描速度调整的实质是声速校准。
声速校准正确的标志是：荧光屏上两次底波之间的距离 等于板厚（扫描线比例1∶1）或等于n分之一板厚（扫描 线比例1∶n） 。如：板厚为50mm，一二次底波在荧光 屏4格和9格（扫描线比例1∶1）；板厚为100mm，一二 次底波在荧光屏3格和5.5格（扫描线比例1∶4）。
能全部透射。好象耦合层不存在。
❖
d（2n1） 即四分之一波长奇数倍时，声压透射率最低，反射 4
率最高。
❖ d→0,最好。
6.3.3影响声耦合的主要因素
❖工件表面粗糙度
1、同一耦合剂，随粗糙度增大，耦合效果差，反射回波低。 2、声阻抗低的耦合剂，随粗糙度增大，耦合效果降低的更快。 3、表面太光滑，耦合效果降不会显著增加，但探头移动困难。
声速校准完成后，把一次底波在荧光屏板厚位置，或把 二次底波在荧光屏2倍板厚位置，零偏调整完毕。荧光屏 0刻度即为工件表面0点，时基线的读数直接表示反射回 波深度。
先校声速，后调零偏。
t T c
6.4.1 仪器调整
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6.4.1 仪器调整
检测灵敏度调整 1）试块法
将探头对准标准试块上人工缺陷探测使波高达 到某基准波高，再根据工件厚度、要求、调节衰 减器达到要求的灵敏度。
①试块和工件材质不同，衰减不同的补偿。
② 试块和工件表面粗糙度不同的补偿。
第六章-脉冲反射法超声检测通 用技术
6.1 检测面的选择和准备
➢ 根本原则：根据被检测缺陷的位置、取向， 使入射声束尽可能垂直于缺陷反射面；
➢ 缺陷的最大可能取向应根据 被检工件材质、 坡口形式、焊接工艺等判断；
➢ 粗糙度应≤6.3μm，表面应清除杂物、松动 氧化 皮、毛刺、油污等；
6.2 仪器与探头的选择
头
6.2 仪器与探头的选择
➢ 探头频率选择
➢ 标准： 0.5~10MHz，常用2.5~5MHz。
1、超声波检测灵敏度λ/2，对钢用2.5~5MHz，λ为：纵波 2.36~1.18，横波1.29~0.65，则纵波检测缺陷最小值为： 0.6~1.2mm，横波检测缺陷最小值为：0.3~0.6mm。
2、频率高，脉冲宽度小，分辨率高。
3、频率高，半扩散角小，指向性好，发现小缺陷能力强。
4、频率高，近场区大，对检测不利。
5、频率高，衰减大，厚工件、粗晶材料选用低频。
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6.2 仪器与探头的选择
➢带宽的选择：
➢ 带宽：超声脉冲频率具有无数个频率，在主频率附近可利 用的频率有一个范围，称带宽。
余量高，信噪比高，低频性能好的仪器。 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、室外现场检测，重量轻、荧光屏亮度高、抗干扰能力好的
仪器。
6.2 仪器与探头的选择
❖探头的选择 型式选择：原则为根据检测对象和检测目的
决定
➢ 焊缝——横波斜探头、纵波斜探头 ➢ 钢板、铸件——纵波直探头 ➢ 钢管、水浸板材——聚焦探头（线、点聚焦） ➢ 近表面缺陷——双晶探头 ➢ 表面缺陷——表面波探头 ➢ 螺栓端面检测及检测面较小——小角度纵波斜探
1、晶片大，半扩散角小，指向性好，声束轴线附近缺陷检 出能力强。
2、晶片大，近场区大，对检测不利；辐射的超声波能量大， 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。
0arc1.s2iD 2 narc1.s2iD 2 n c f
6.3 耦合剂的选用
❖ 耦合—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。
❖ 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。常用：水，机油、甘油、水 玻璃、化学浆糊，纤维素、洗洁精等
❖ 对耦合剂的要求 对工件表面和探头表面有足够浸润性，并有流动性，附着力
❖ 耦合剂声阻抗
同一检测面，耦合剂声阻抗越大耦合效果越好。 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。
6.3.3影响声耦合的主要因素
❖工件表面形状 平面工件耦合最好。 凸曲面次之，点或线接触、 凹曲面均耦合不好，中心不接触。 曲率半径越大，耦合效果越好。
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6.2 仪器与探头的选择
❖探头K值的选择
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， 声程大，避免近场检测；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=0.7-1.43，检测灵敏度最高。
➢ 宽带探头：脉冲短，即脉冲宽度小，深度分辨率好，盲区 小，灵敏度较低，信噪比好，适合粗晶材料探伤。
➢ 窄带探头：脉冲长，即脉冲宽度大，深度分辨率差，盲区 大，灵敏度高，穿透力强。
6.2 仪器与探头的选择
➢ 晶片尺寸选择
➢ 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。