超声检测方法PPT课件

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双晶探头，由两块分别发射和接超声波的晶片 所组成。双晶斜探头的结构，透声楔分为两部 分，中间设有隔声层。
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透声楔上放置晶片的斜面，除具有斜探头的入
射角外，还有对称倾角θ(一般θ=4o～10o)。
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双晶探头采用收发分离的两块晶片，消除了有 机玻璃与工件界面上的反射杂波，始脉冲不能 进入接收放大器，盲区减小，可以发现近表面 缺陷。
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C型显示利用探头 在探伤面上的位移 与荧光屏上亮点的 位移同步，工件如 有缺陷，则在荧光 屏上相应位置就显 示出亮点。
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早期C型显示的缺点是只能检测出缺陷的长度 和宽度，不能测出缺陷埋藏深度，现改用彩色 荧光屏显示，以不同颜色来表示埋藏深度。
C型显示是很直观的显示方法，同时采用高分 辨力探头，主要用于要求高的工件的探伤。
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
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对斜探头来说，除了考虑获得所需的波型及足 够的声能外，还应注意不致由于斜楔的存在而使 杂波增加，影响缺陷波形的判别。
必须认真设计斜楔的形状，使斜楔中由界面反 射回来的声能不回到压电晶片上来。
斜楔的材料一般都采用有机玻璃，在斜楔的某 些部位增填吸收材料，以便把从斜楔与工件界面 反射回来的杂波尽可能吸收掉。
例如，探头中存在吸收衰减、电声能量转换
以及多层波传导传播等，因此它是探伤仪的主 体，而不是探伤装置的附件。
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在探头中，最重要的是压电晶片和阻尼块(吸收 块)，压电晶片下面的保护膜也很重要。压电晶 片是探头的核心，由压电材料加工而成，压电 材料近年来发展很快，品种繁多。
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在超声检测中用得最广泛的压电材料是锆钛酸 铅(PZT)，灵敏度高，成本低和工艺简单。其次 是石英和钛酸钡，晶片厚度取决于所需频率。
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吸收块是对压电晶片的振动起阻尼作用，目的 是提高探头分辨缺陷的能力，常用环氧树脂加 钨粉，要求吸收系数要大，能使声波散射。
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同时，吸收块在靠近压电晶片的地方、其声 阻抗尽可能接近压电晶片的声阻抗。
通常是从工艺上采取措施，提高环氧树脂钨
粉吸收块的声阻抗值、使之接近压电晶片，是 制作高分辨力探头的关键。
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(2)探头选择
目前应用最广、数量最多的超声换能器是以 压电效应为原理的超声换能器，它将来自发射 电路的电脉冲加到压电晶片上，变成同频率的 机械振动，从而向被检测对象辐射出超声波。
探头 耦合剂
超声波
工件
缺陷
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同时，它又将从声场中反射回来的声信号转换 成电信号，送入接收、放大电路，变为可供在 荧光屏上观察和判断的检 测信号。
2-2 超声检测方法
2-2-1 超声检测用仪器与探头的选择
(1) 仪器选择
探伤仪器的选择，应从探伤对象的材料和缺 陷的状况考虑，如果仪器选得不正确，不但导 致不可靠的探伤结果，而且在经济上也带来损 失。
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仪器的选择应从选择最合适的探头开始，因
为探头的性能是检测缺陷的关键，而探伤装置 本身则应使探头的性能获得最充分地发挥。
探头 耦合剂
超声波
工件
缺陷
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脉冲式超声波探伤仪主要分为A型显示和平面显 示两大类，其中A型显示超声波探伤仪如图
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荧光屏上纵坐标代表反射波幅度，横坐标代表 声波传播时间，以缺陷波的幅度和位置来确定 缺陷的大小和在工件中的位置。
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这种仪器具有结构简单、使用方便和适用面广 等许多优点，因此在目前应用最为广泛，在我 国已形成系列产品。
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A型显示超声探伤仪的缺点，是难以判断缺陷 的几何形状和缺乏直观性。
为了更好地进行定量、定位探伤，设计了可 对缺陷几何形状作出判断的仪器，如B型显示、 C型显示、准三维显示和超声透视等。
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B型显示是一种 可以显示出工件 的某一纵断面的 显示方法，探头 移动距离作为横 轴，探伤距离(深 度)作为纵轴
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若把接收探头放在发 射探头的对面，也就 是说把探头放在被检 工件的两侧，则所得 图象已不是显示的某 断面，而是超声投影 面，称为超声透视。
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当然在获得B型显示和C型显示的基础上，通 过计算机信号处理技术，可以获得缺陷图象的 准三维显示，具有立体形象。
选择探伤装置时，首先要考虑所要求的探伤条 件如频率高低。例如，铸件应选用低频率。要 探伤装置能否配合采用高分辨率探头，能否满 足高灵敏度探伤的高信噪比要求等。
在考虑探伤操作要求的同时，还要考虑仪器的 自动化程度，同时考虑选择试块、辅助工具以 及耦合介质等。
探头 耦合剂
工件 缺陷
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超声波探伤仪是根据超声波传播原理、电声转 换原理和无线电测量原理设计的，其中应用最广 泛的是脉冲式超声波探伤仪。
按照超声波在两个不同声阻抗介质的界面上将 发生反射，反射能量将取决于界面两种介质声阻 抗的差异大小以及界面的取向和大小。
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双晶探头具有聚焦 作用，其声场主声束 轴线相交于Q点。
在由a，b， c、d 点 构成菱形区，是检测 灵敏度较高的部位。
检测灵敏度随深度改 变，b到Q逐渐升高， Q到d逐渐降低，Q点 的灵敏度最高。
当然采用高阻尼吸收块将显著降低超声检测
的灵敏度，因此应视具体情况综合考虑这两方 面的要求。
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一般来说，由于产生纵波最容易，而且转换效 率也高，因此在需要其它波型时，大都考虑首先 获得纵波，然后用波型转换来得到其它波形。
斜探头就是采用斜楔对波型转换的作用原理， 利用纵波在斜楔与工件界面上的波型转换而在工 件产生所需的波型。
探头 耦合剂
超声波
工件
缺陷
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探头的基本形式是直探头和斜探头，直探头用 于发射和接收纵波，斜探头常用的有横波探头 、表面波探头和板波探头
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其它各种探头(例如聚焦探头、组合探头、高 分辨力探头和高温探头)都是它们的变型。
探头的迅速发展给人们留下了深刻的印象，使 人们充分认识到探头虽小，但它集中了大量声 学中的基本问题。
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若对应于探头各 个位置的纵向扫 查有反射，把它 作为辉度变化显 示，以固定速度 移动探头，即完 成探伤图形。
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在B型显示中所 用示波管的荧光 屏是由长余辉荧 光物质组成，当 声束照射大缺陷 时，其后面小缺 陷和底面反射就 无法记录。
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C型显示是使探头工 件上纵、横交替扫 查，把在探伤距离 特定范围内的反射 作为辉度变化的显 示方式，能得到平 面的横截面图。