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超声波检测仪器、探头及试块 超声波检测仪器、探头、试块是超声探伤的重要设备组 成部分。一般的探伤系统： 超声波检测仪器、探头及试块 第一节 超声波检测仪器 一、仪器的作用 1 发射电脉冲 2 接收从探头返回的电信号 二、仪器的分类 1 按原理分 （1）共振法（频率可变的超声波在工件中形成驻波的情况） （2）穿透法（指示穿透的能量） （3）脉冲反射法（指示反射的能量和运行时间） 2 按显示方式分 （1）A型显示 横坐标代表时间（距离），纵坐标代表反射的能量（幅度） 超声波检测仪器、探头及试块 （2）B型显示 （3）C型显示 （4）P型显示等其它显示方式。 超声波检测仪器、探头及试块 3按电路原理分 （1）模拟型 代表型号CTS-22、CTS-23、CTS-26 （2）数字型 代表型号KW-4、NDC-1、KW-4C等。 超声波检测仪器、探头及试块 超声波检测仪器、探头及试块 数字仪器的采样频率对缺陷的定位和定量有很大影响。 实际中，采样频率越高越好。 模拟仪器与数字仪器对声程的描述原理不同（横波表现明显 ） W=Ct （C是否准确，直接影响对缺陷的定位） 超声波检测仪器、探头及试块 三、A型显示模拟机的工作原理(阻塞效应) 超声波检测仪器、探头及试块 四、模拟仪器的面板 CTS-22型仪器面板 1影响回波高度的旋钮 （1）衰减器 总衰减量 80dB 最小衰减量 2dB 对波高的调节是断续的。 是在仪器调节完成后，实际探伤过程中，唯一可以调节的旋 钮。 （2）增益 回波高度连续可调 但不能准确读出调节的dB 数。总调节量约8dB 超声波检测仪器、探头及试块 （3）抑制 作用：降低杂波水平。 问题：可能改变仪器 的垂直线性。 举例说明。 （4）发射强度 结合“工作方式”说明 方式1：固定发射强度。 方式2：发射强度可调。 方式3：一发一收状态。此方式下只用一个探头时，屏幕上不 会出现伤波。 超声波检测仪器、探头及试块 2 影响回波位置的旋钮 （1）深度粗调 对不同声程的工件选择 不同档位。 档位数据有5倍余量。 仔细的调节靠“深度细调” （2）深度细调 在一定范围内，改变回波之间的间距，从而使全屏幕水平代 表不同的声程。 问题：实际探伤中，一般要使用1/2以上的屏幕，为什么？ （定位精度的解释） 超声波检测仪器、探头及试块 （3）脉冲移位 （水平、延迟） 特点：不改变回波间距 使全部回波前移或后移 在测距的标定过程中 此旋钮非常重要。 3 其它旋钮 （1）探头线接插口 （2）聚焦 （3）电源开关（电压指示） 超声波检测仪器、探头及试块 CTS-23、26型仪器面板 介绍各面板上与CTS-22型的差异和作用 超声波检测仪器、探头及试块 总结： （1）仪器主要有六个组成部分 同步电路、扫描电路、发射电路、接收放大电路、显示电路 、电源电路。 （2）每个电路的主要作用。 （3）仪器的重复频率 （4）仪器的阻塞效应 （5）始脉冲 （6）模拟仪器回波读前沿，数字仪器可以读前沿，也可以读 波峰。 超声波检测仪器、探头及试块 第二节 探头 超声波检测仪器、探头及试块 一、探头的作用 1 发射超声波 2 接收超声波并将其转换为电信号。 因其不断进行电能与声能的转换，故称为换能器。 二、压电效应 1 目前工业上探头制做应用最多的，是采用压电原理。 （不是唯一的） 2 电能声能 逆压电效应 发射超声波 声能电能 正压电效应 接收超声波 超声波检测仪器、探头及试块 3 常见压电材料 单晶体：石英等 多晶体：锆钛酸铅（PZT）等 三、压电晶体的主要性能参数 1 压电应变常数 d33 单位电压下所产生的变形量与发射性能有关 2 压电电压常数 g33 单位变形量下所产生的电压与接收性能有关 3 居里温度 4 频率常数 超声波检测仪器、探头及试块 讨论：（1）超声波频率与晶片的厚度有关 （2）PZT材料的声速：4000m/s 四、探头的分类 1 按通道数分 2 按聚焦性分 3 按波型分 五、探头的结构 1 直探头 组成：压电晶片 阻尼块（吸收块） 保护膜 匹配线圈 外壳 超声波检测仪器、探头及试块 2 斜探头 基本结构与直探头相同， 独特部分是为了产生横 波而增加了“斜楔”。 （关于斜楔的 V型槽、反射情况） 超声波检测仪器、探头及试块 3 联合双探头（双晶探头） 使用联合双探头时， 仪器的工作方式必须 使用收发状态。 主要特点是近表面缺 陷检测灵敏度高。 超声波检测仪器、探头及试块 六、探头的型号 编号规则 基本频率晶片材料晶片尺寸探头种类特征 2.5 Q 20 Z 5 P 13X13 K 1.5 超声波检测仪器、探头及试块 第三节 试块 一、试块的分类 1 标准试块 2 对比试块 超声波检测仪器、探头及试块 二、常用标准试块 1 CSK-IA （1）外形 与IIW试块的区别 超声波检测仪器、探头及试块 （2）作用 a)水平线性测试 b)测距的标定 超声波检测仪器、探头及试块 c)距离分辨力的测定 超声波检测仪器、探头及试块 2 CS-1-5 （1）外形 超声波检测仪器、探头及试块 （2）作用 a)垂直线性测试 超声波检测仪器、探头及试块 b)灵敏度余量 CS-1-5试块上，2X200平底孔回波达到80%时，系统还能释 放的灵敏度空间。 方法（解释电噪声的问题） 超声波检测仪器、探头及试块 三、常用对比试块 1 TZS-R 超声波检测仪器、探头及试块 2 RB-1 超声波检测仪器、探头及试块 3 钢轨试块 4机务 超声波检测仪器、探头及试块 第四节 仪器、探头及组合性能 一、仪器的性能 1 水平线性影响对缺陷的定位 2 垂直线性影响对缺陷的定量 3 动态范围影响垂直线性 4 脉冲重复频率 5 衰减器（增益）精度 二、探头的性能 1 回波频率 超声波检测仪器、探头及试块 2 主声束偏斜角-为什么探伤中总要找到缺陷最高回波 3 斜探头的入射点和前沿距离 4 K值的测定（折射角的测定） 5 双峰 三、组合性能 1 分辨力 2 灵敏度余量 3 始波宽度 4 盲区 5 信噪比 以上各性能之间的关系（相互影响） 超声波检测仪器、探头及试块 超声波检测仪器、探头及试块 超声波检测仪器、探头及试块 超声波检测仪器、探头及试块 超声波检测仪器、探头及试块 超声波检测仪器、探头及试块 超声波检测仪器、探头及试块 超