【精品课件】超声检测设备与器材

第四章 超声检测设备和器材
(2) 频率可变的超声连续波在工件中形成驻波的情况 调频波探伤仪：仪器通过探头向工件发射连续的频率周期
性变化的超声波，根据发射波与反射波的差频变化情况判 断工件中有无缺陷。 共振式测厚仪 (3) 脉冲波的幅度和运行时间
脉冲波探伤仪：仪器通过探头向工件周期性地发射一持续 时间很短的电脉冲，激励探头发射脉冲超声波，并接收从 工件中反射回来的脉冲波信号，通过检测信号的返回时间 和幅度判断是否存在缺陷及缺陷大小等情况。
重复频率：每秒钟内发射同步脉冲的次数。 重复频率的选择：视被检工件厚度进行调节。厚度大，使用较低的重
复频率；厚度小，可使用较高的重复频率。 幻象波：高重复频率使两次脉冲间隔时间变短，使未充分衰减的多次
反射进入下一周期，形成的波形。
2. 仪器主要组成部分的作用
(2) 扫描电路（时基电路） 作用：产生锯齿波电压，施加到示波管水平偏转板上，使
4.1.1 超声检测仪的分类
按照接收信号：反射式、衍射式 按照信号显示方式：A型显示、成像显示 按照信号处理技术：模拟、数字 按照超声波的通道数：单通道、双通道、多通
道 2. A型显示、B型显示和C型显示
A型显示
A型显示是一种波形显示，屏 幕的横坐标代表声波的传播时 间（或距离），纵坐标代表反 射波的声压幅度。 可以认为 该方式显示的是沿探头发射声 束方向上一条线上的不同点的 回波信息。图为A型显示原理 图，T表示发射脉冲，F表示来 自缺陷的回波，B表示底面回 波。
2. 仪器主要组成部分的作用
扫描电路
2. 仪器主要组成部分的作用
(3) 发射电路 作用：电脉冲信号发生器，产生高压电脉冲施
加到压电晶片上产生脉冲超声波。 电路形式： 调谐式：电路谐振频率由电路中的电感、电容
决定，发出的超声波脉冲频带较窄。谐振频率 调谐到与探头的固有频率相一致。 非调谐式：发射一短脉冲（尖脉冲或方波）， 脉冲频带较宽，可适应不同频带范围的探头。
显示管荧光屏上的光点沿水平方向从左向右作等速移动， 产生一条水平扫描时基线。 时基线调节： 测量范围（声速）粗调和细调：改变屏幕上显示的时间 （距离）范围的大小，实质是调节扫描速度（锯齿波的斜 率）。 延迟：调节屏幕上显示的时间范围的起点，即时基电路触 发的延迟时间。将同步信号延迟一段时间后触发扫描电路， 使扫描延迟一段时间开始。
2. 仪器主要组成部分的作用
阻尼电阻R0： 通过改变发射电路中的阻尼电阻，调节发射脉冲的电压
幅度和脉冲宽度。
ห้องสมุดไป่ตู้
2. 仪器主要组成部分的作用
(4) 接收电路 将来自探头的电信号进行放大、检波后输至显示电路。接
收电路性能影响检测仪的垂直线性、动态范围、探伤灵敏 度、分辨率等技术指标。 组成：衰减器、高频放大器、检波器和视频放大器等。 衰减器：对信号幅度定量调节，给出不同信号幅度差的精 确读数，用于不同信号幅度的比较；将超出显示器幅度范 围的过大信号衰减到显示器可显示的幅度。 射频放大电路：将衰减器输出的射频信号进行放大。 检波电路：将探头接收到的射频信号转换成视频信号，以 检波的形式显示。
阻塞：使用单晶片探头以脉冲反射法进行检测时，发射脉 冲在激励探头的同时也直接进入接收电路，形成始波。由 于发射脉冲电压很高，在短时间内放大器的放大量会降低， 甚至没有放大作用。
盲区：由于发射脉冲自身宽度和放大器的阻塞现象，在靠 近始波的一段时间范围内，所要求发现的缺陷往往不能发 现。这段时间所对应的入射面进入试件的深度距离，称为 盲区。
A型显示的缺点：难以判断缺 陷的几何形状，缺乏直观性。
A型显示具有检波和非检波两 种形式。
A型显示
B型显示
B型显示显示的是试件纵断面的一个二维截面图，屏幕纵 坐标代表探头在探测面上沿一直线移动扫查的位置坐标， 横坐标是声传播的时间（或距离）。该方式可以直观地显 示出被探工件任一纵截面上缺陷的分布及缺陷的深度等信 息。
第四章 超声检测设备和器材
超声检测设备和器材包括超声波检测仪、探头、试块、 耦合剂和机械扫查装置等。
仪器和探头对超声检测系统的能力起关键性作用。了解其 原理、构造和作用及其主要性能，是正确选择检测设备与 并进行有效检测的保证。
4.1 超声检测仪 是超声检测的主体设备，作用是产生电振荡并施加于换能
器上，激励探头反射超声波，同时接收来自于探头的电信 号，将其放大后以一定的方式显示出来，从而得到被检工 件中有关缺陷的信息。
第四章 超声检测设备和器材
4.1.1 超声检测仪的分类： 1. 概述：按照其指示的参量可以分为三类
(1) 超声的穿透能量
穿透式检测仪：发射频率不变（或在小范围内 周期性变化）的超声连续波，根据透过工件的 超声波强度变化判断工件中有无缺陷及缺陷大 小。
C型显示
C型显示显示的是试件横断面的一个平面投影图，探头在 试件表面做二维扫查，屏幕的二维坐标对应探头的扫查位 置。探头在每一位置接收的信号幅度以光点辉度表示。该 方式可形象地显示工件内部缺陷的平面投影图像，若以各 点的亮度代表回波传播时间，则也可得到缺陷深度分布。
4.1.2 模拟超声波检测仪
1. 仪器电路方框图和工作原理 仪器电路方框图：说明仪器的大概结构和工作原理。 主要组成部分：同步电路、扫描电路、发射电路、接收放大电路、显
示电路和电源电路等。
4.1.2 模拟超声波检测仪
2. 仪器主要组成部分的作用 (1) 同步电路（触发电路）
作用：产生数十～数千赫兹(Hz)的同步脉冲，作为发射电路、扫描电 路以及其他辅助电路的触发脉冲，使各电路在时间上协调一致工作。
2. 仪器主要组成部分的作用
全波检波：将视频信号正、负半周的信号均转换成正电压 信号；
正检波：将视频信号正半周的信号均转换成正电压信号； 负检波：将视频信号负半周的信号均转换成正电压信号。
2. 仪器主要组成部分的作用
抑制电路：用于将幅度较小的一部分信号截去，不在显示 屏上显示。使用抑制时，仪器的垂直线性和动态范围均会 下降。
2. 仪器主要组成部分的作用