项目二 超声检测仪器设备认知与操作

1、项目二项目二 超声检测仪器设备认知与操作超声检测仪器设备认知与操作 超声波探伤设备一般由超声波探伤超声波探伤设备一般由超声波探伤仪、探头和试块组成。仪、探头和试块组成。2021-10-311项目二项目二 超声检测仪器设备认知与操作超声检测仪器设备认知与操作试块试块是按一定用途设计制作的具有简单几何形状人是按一定用途设计制作的具有简单几何形状人工反射体的试件。主要用来确定检测灵敏度和判定工反射体的试件。主要用来确定检测灵敏度和判定缺陷大小等，分为缺陷大小等，分为标准试块标准试块和和对比试块。对比试块。2021-10-312项目二项目二 超声检测仪器设备认知与操作超声检测仪器设备认知与操作 按信超

2、声号产生的机理分按信超声号产生的机理分 1 1、主动式：主动式：由被检对象由被检对象“主动主动”发出声信号，仅发出声信号，仅利用超声接受技术去检出利用超声接受技术去检出“源源”所发出的声信号，所发出的声信号，并分析处理显示确定声源的方位和性质，常用于并分析处理显示确定声源的方位和性质，常用于在役检测。在役检测。-声发射仪声发射仪 2 2、被动式：被动式：利用超声换能器向被检测对象辐射超利用超声换能器向被检测对象辐射超声信号，再由接收器检出被检测对象中的声场特声信号，再由接收器检出被检测对象中的声场特性，以评价被检对象的性质和质量。性，以评价被检对象的性质和质量。-超声检测超声检测仪仪2021-

3、10-313一一 超声检测仪器超声检测仪器导入：导入：超声检测仪器是超声检测的主体设备，超声检测仪器是超声检测的主体设备，了解这些设备的原理、构造和作用及其性能的测了解这些设备的原理、构造和作用及其性能的测试方法是正确选择探伤设备进行有效检测的保证。试方法是正确选择探伤设备进行有效检测的保证。课时：课时：2学时。学时。授课方式：授课方式：新授（有条件的可借助实验器材进新授（有条件的可借助实验器材进行现场授课）。行现场授课）。重点：重点：仪器基本原理、使用。仪器基本原理、使用。难点：难点：仪器基本原理。仪器基本原理。一 超声检测仪器超声波探伤仪的作用：超声波探伤仪的作用：超声波探伤仪是超声波探伤

4、仪是超声波检测的主体设备，主要作用是产生超声波检测的主体设备，主要作用是产生高频振荡并加于换能器（探头）上，激励高频振荡并加于换能器（探头）上，激励探头发射超声波，同时将探头接收到的反探头发射超声波，同时将探头接收到的反射波转换成电信号进行放大，通过一定方射波转换成电信号进行放大，通过一定方式显示出来，从而得到被检测工件内部有式显示出来，从而得到被检测工件内部有无缺陷及缺陷位置和相对大小等信息。无缺陷及缺陷位置和相对大小等信息。一一 超声检测仪器超声检测仪器 一、超声探伤仪的分类一、超声探伤仪的分类 、按波形特征分类、按波形特征分类 （1）脉冲波超声波探伤仪）脉冲波超声波探伤仪 通过探头向工件

5、周期性的发射不连续且通过探头向工件周期性的发射不连续且频率不变的超声波，要据超声波的传播时频率不变的超声波，要据超声波的传播时间及幅度判断工件中的缺陷位置和大小，间及幅度判断工件中的缺陷位置和大小，是目前使用最广泛的探伤仪。是目前使用最广泛的探伤仪。2021-10-316一一 超声检测仪器超声检测仪器 （2）连续波超声波探伤仪）连续波超声波探伤仪 这类仪器是连续的发射和接收频率和振这类仪器是连续的发射和接收频率和振幅都不变的超声信号，根据透过工件的超幅都不变的超声信号，根据透过工件的超声波变化判断工件中有无缺陷及缺陷大小，声波变化判断工件中有无缺陷及缺陷大小，这类仪器灵敏度低，且不能确定缺陷位

6、置，这类仪器灵敏度低，且不能确定缺陷位置，因而已大多被脉冲波探伤仪所代替。因而已大多被脉冲波探伤仪所代替。2021-10-317一一 超声检测仪器超声检测仪器 （3）调频波超声波探伤仪）调频波超声波探伤仪 这类仪器通过探头向工件中发射连续这类仪器通过探头向工件中发射连续的频率周期性变化的超声波，根据发射波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与反射波的差频变化情况判断工件中有无缺陷。但只适合检查与探测面平行的缺陷，缺陷。但只适合检查与探测面平行的缺陷，所以也大多被脉冲波探伤仪所代替。所以也大多被脉冲波探伤仪所代替。2021-10-318一一 超声检测仪器超声检

7、测仪器 2 2、按反射体显示方式进行分类：、按反射体显示方式进行分类： （1 1）A A型显示：探头将接收到的反射体的型显示：探头将接收到的反射体的反射波信号以波形形式在显示屏上显示出反射波信号以波形形式在显示屏上显示出来。显示屏的横坐标代表反射波的传播时来。显示屏的横坐标代表反射波的传播时间（或距离），纵坐标代表反射波的幅度。间（或距离），纵坐标代表反射波的幅度。由反射波的位置可以确定缺陷位置，由反由反射波的位置可以确定缺陷位置，由反射波的幅度可估算缺陷当量尺寸大小。射波的幅度可估算缺陷当量尺寸大小。2021-10-319一一 超声检测仪器超声检测仪器A型显示、型显示、B型显示型显示 图2-

8、2 B型显示 图2-1 A型显示一 超声检测仪器（2 2）B B型显示：型显示：B B型显示是一种图像显示型显示是一种图像显示. .探头探头将接收到的反射波信号以不同辉度值在显示屏上将接收到的反射波信号以不同辉度值在显示屏上显示出来显示出来, ,将探头的扫查轨迹和反射波的传播深度将探头的扫查轨迹和反射波的传播深度以直角坐标形式显示。以直角坐标形式显示。显示屏的横坐标是代表探头的扫查轨迹显示屏的横坐标是代表探头的扫查轨迹, ,纵坐标纵坐标代表反射波的传播深度。代表反射波的传播深度。上界面的扫描线表示被检工件的上表面上界面的扫描线表示被检工件的上表面, ,下界面下界面的扫描线表示被检工件的底面的扫

9、描线表示被检工件的底面, ,两条扫描线之间的两条扫描线之间的辉度值变化处表示被检工件中的缺陷辉度值变化处表示被检工件中的缺陷, ,因而可直观因而可直观地显示出被检工件任一纵横截面上缺陷的分布及地显示出被检工件任一纵横截面上缺陷的分布及缺陷的深度。缺陷的深度。一一 超声检测仪器超声检测仪器 以屏幕面代表被检测对象由探头移动线和以屏幕面代表被检测对象由探头移动线和声束决定的截面，纵座标代表声波的传播声束决定的截面，纵座标代表声波的传播时间，横座标代表探头的水平位置，它可时间，横座标代表探头的水平位置，它可以显示出缺陷在纵截面上的二维特征。以显示出缺陷在纵截面上的二维特征。2021-10-3112一

10、一 超声检测仪器超声检测仪器 (3)C(3)C型显示型显示: :探头接收信号幅度以光点辉度表示探头接收信号幅度以光点辉度表示, ,因而当探头在工件表面移动时因而当探头在工件表面移动时, ,显示屏上便显示出显示屏上便显示出工件内部缺陷的平面图像工件内部缺陷的平面图像, ,但不能显示缺陷的深度。但不能显示缺陷的深度。2021-10-3113一 超声检测仪器 图2-3 C型显示C型显示型显示一一 超声检测仪器超声检测仪器 3、按声波通道分类、按声波通道分类 （1）单通道探伤仪：这种仪器由一个或一）单通道探伤仪：这种仪器由一个或一对探头单独工作，是目前超声波探伤中应对探头单独工作，是目前超声波探伤中应

11、用最广泛的仪器。用最广泛的仪器。2021-10-3115一一 超声检测仪器超声检测仪器（2）多通道探伤仪：这种仪器由多个或多对）多通道探伤仪：这种仪器由多个或多对探头交替工作，每一通道相当于一台单通探头交替工作，每一通道相当于一台单通道探伤仪，适用于自动化探伤。道探伤仪，适用于自动化探伤。目前，探伤中目前，探伤中广泛使用的超广泛使用的超声波探伤仪都声波探伤仪都是是A A型显示脉型显示脉冲反射式探冲反射式探伤仪。伤仪。2021-10-31161 1、仪器主要电路组成、仪器主要电路组成: :图2-4 A型脉冲反射式超声波探伤仪电路方框图二、二、A A型脉冲反射式超声波探伤仪的一般工作原理型脉冲反射

12、式超声波探伤仪的一般工作原理一 超声检测仪器2、仪器的工作流程、仪器的工作流程 A型脉冲反射式模拟超声波探伤仪的工作过程可参照上图，型脉冲反射式模拟超声波探伤仪的工作过程可参照上图，简要说明如下：简要说明如下： 同步电路产生的触发脉冲同时加至扫描电路和发射电路，同步电路产生的触发脉冲同时加至扫描电路和发射电路，扫描电路受触发开始工作，产生锯齿波扫描电压，加至示扫描电路受触发开始工作，产生锯齿波扫描电压，加至示波管水平偏转板，使电子束发生水平偏转，在荧光屏上产波管水平偏转板，使电子束发生水平偏转，在荧光屏上产生一条水平扫描线。生一条水平扫描线。 与此同时，发射电路触发产生调频窄脉冲，加至探头，激

13、与此同时，发射电路触发产生调频窄脉冲，加至探头，激励压电晶片振动，在工件中产生超声波，超声波在工件中励压电晶片振动，在工件中产生超声波，超声波在工件中传播，遇缺陷或底面发生反射，返回探头时，又被压电晶传播，遇缺陷或底面发生反射，返回探头时，又被压电晶片转变为电信号，经接收电路放大和检波，加至示波管垂片转变为电信号，经接收电路放大和检波，加至示波管垂直偏转板上，使电子束发生垂直偏转，在水平扫描相应位直偏转板上，使电子束发生垂直偏转，在水平扫描相应位置上产生缺陷波和底波。置上产生缺陷波和底波。根据缺陷的位置可以确定缺陷的根据缺陷的位置可以确定缺陷的埋藏深度，根据缺陷波的幅度可以估算缺陷当量的大小。

14、埋藏深度，根据缺陷波的幅度可以估算缺陷当量的大小。2021-10-31182、仪器的工作流程、仪器的工作流程2021-10-3119一一 超声检测仪器超声检测仪器3、仪器主要电路组成与作用、仪器主要电路组成与作用（1 1）、同步电路：、同步电路：同步电路又称触发电路，它每秒钟产生数十同步电路又称触发电路，它每秒钟产生数十至数千个脉冲，用来触发探伤仪扫描电路、至数千个脉冲，用来触发探伤仪扫描电路、发射电路等，使之步调一致、有条不紊地工发射电路等，使之步调一致、有条不紊地工作。因此，同步电路是整个探伤仪的作。因此，同步电路是整个探伤仪的“中中枢枢”，同步电路出了故障，整个探伤仪便无，同步电路出了故

15、障，整个探伤仪便无法工作。法工作。一一 超声检测仪器超声检测仪器 （2）、扫描电路：用来产生锯齿波电压，电压）、扫描电路：用来产生锯齿波电压，电压与时间成正比，加在示波管水平偏转板上，使示与时间成正比，加在示波管水平偏转板上，使示波管显示屏上的光点沿水平方向作等速移动，产波管显示屏上的光点沿水平方向作等速移动，产生一条水平扫描时基线，探伤仪面板上的深度粗生一条水平扫描时基线，探伤仪面板上的深度粗调、微调、扫描迟旋钮都是扫描电路的控制旋钮。调、微调、扫描迟旋钮都是扫描电路的控制旋钮。2021-10-3121一一 超声检测仪器超声检测仪器 (3) 发射电路：发射电路利用闸流管或可控发射电路：发射电

16、路利用闸流管或可控硅的开关特性，产生几百伏至上千伏硅的开关特性，产生几百伏至上千伏 的电脉冲。电脉冲加于发射探头，激励压的电脉冲。电脉冲加于发射探头，激励压电晶片振动，使之发射超声波，可控硅电晶片振动，使之发射超声波，可控硅 发射电路的典型电路。如图所示。发射电路的典型电路。如图所示。2021-10-31一一 超声检测仪器超声检测仪器发射电路中的电阻发射电路中的电阻RoRo称为阻尼电阻，用发射强度称为阻尼电阻，用发射强度旋钮可改变旋钮可改变RoRo的阻值。阻值大发射强度高，阻值的阻值。阻值大发射强度高，阻值小发射强度低，因小发射强度低，因RoRo与探头并联，改变与探头并联，改变RoRo同时也同

17、时也改变了探头电阻尼大小，即影响探头的分辨力。改变了探头电阻尼大小，即影响探头的分辨力。2021-10-31一一 超声检测仪器超声检测仪器 (4) 接收电路：接收电路由衰减器、射频放接收电路：接收电路由衰减器、射频放大器、检波器和视频放大器等组成。大器、检波器和视频放大器等组成。 它将来自探头的电信号进行放大、检波，它将来自探头的电信号进行放大、检波，最后加至示波管的垂直偏转板上，并在荧最后加至示波管的垂直偏转板上，并在荧光屏上显示。由于接收的电信号非常微弱，光屏上显示。由于接收的电信号非常微弱，通常只有数百微伏到数伏，而示波管全调通常只有数百微伏到数伏，而示波管全调制所需电压要几百伏，所以接

18、收电路必须制所需电压要几百伏，所以接收电路必须具有约具有约105的放大能力。的放大能力。2021-10-31一一 超声检测仪器超声检测仪器 接收电路的性能对探伤仪性能影响极大，它直接接收电路的性能对探伤仪性能影响极大，它直接影响到探伤仪的垂直线性、动态范围、探伤灵敏影响到探伤仪的垂直线性、动态范围、探伤灵敏度、分辨力等重要技术指标。度、分辨力等重要技术指标。 接收电路的方框图及其波形如图所示。接收电路的方框图及其波形如图所示。2021-10-3125一一 超声检测仪器超声检测仪器 由大小不等的缺陷所产生的回波信号电压大约有由大小不等的缺陷所产生的回波信号电压大约有几百微伏到几伏，为了使变化范围

19、如此大的缺陷几百微伏到几伏，为了使变化范围如此大的缺陷回波在放大器内得到正常的放大，并能在示波管回波在放大器内得到正常的放大，并能在示波管荧光屏的有效观察范围内正常显示，可使用衰减荧光屏的有效观察范围内正常显示，可使用衰减器改变输入到某级放大器信号的电平。一般把放器改变输入到某级放大器信号的电平。一般把放大器的电压放大倍数用分贝来表示：大器的电压放大倍数用分贝来表示：）（入出dBKVUUlg202021-10-3126一一 超声检测仪器超声检测仪器 (5) 显示电路：显示电路主要由示波管及外围电路显示电路：显示电路主要由示波管及外围电路组成。示波管用来显示探伤图形，示波管由电子组成。示波管用来

20、显示探伤图形，示波管由电子枪、偏转系统和荧光屏等三部分组成。枪、偏转系统和荧光屏等三部分组成。2021-10-31 返回目录返回目录一 超声检测仪器电子枪发射的聚束电子以很高的速度轰击荧电子枪发射的聚束电子以很高的速度轰击荧光屏时，使荧光物质发光，在荧光屏上形成光屏时，使荧光物质发光，在荧光屏上形成亮点。亮点。扫描电路的扫描电压和接收电路的信号电压扫描电路的扫描电压和接收电路的信号电压分别加至水平偏转板和垂直偏转板，使电子分别加至水平偏转板和垂直偏转板，使电子束发生偏转，因而亮点就在荧光屏上移动，束发生偏转，因而亮点就在荧光屏上移动，描出探伤图形。描出探伤图形。由于扫描速度非常快，肉眼看上去就

21、好象是由于扫描速度非常快，肉眼看上去就好象是静止的图象。静止的图象。一一 超声检测仪器超声检测仪器 (6) 电源：电源的作用是给探伤仪各部分电电源：电源的作用是给探伤仪各部分电路提供适当的电能，使整机电路工作。路提供适当的电能，使整机电路工作。 模拟探伤仪一般用模拟探伤仪一般用220伏或伏或110伏交流市电，伏交流市电，探伤仪内部有供各部分电路使用的变探伤仪内部有供各部分电路使用的变 压、整流及稳压电路。数字便携式探伤仪压、整流及稳压电路。数字便携式探伤仪多用蓄电池供电，用充电器给蓄电池充电。多用蓄电池供电，用充电器给蓄电池充电。4.4.仪器主要开关旋钮的作用及其调整仪器主要开关旋钮的作用及其

22、调整2021-10-31一一 超声检测仪器超声检测仪器 探伤仪面板上有许多开关和旋钮，用探伤仪面板上有许多开关和旋钮，用于调节探伤仪的功能和工作状态。图于调节探伤仪的功能和工作状态。图2-10是是CTS22型探伤仪面板示意图，型探伤仪面板示意图，以这种仪器为例，说明各主要开关的以这种仪器为例，说明各主要开关的作用及其调整方法。作用及其调整方法。2021-10-3130一一 超声检测仪器超声检测仪器2021-10-3131一一 超声检测仪器超声检测仪器1、工作方式选择旋钮、工作方式选择旋钮 工作方式选择旋钮的作用是选择探测方式。即工作方式选择旋钮的作用是选择探测方式。即“双探双探”或或“单探单探

23、”方式。方式。当开关置于当开关置于“双探双探”时，为双探头一发一收工作状时，为双探头一发一收工作状态，可用一个双晶探头或两个单探头探伤，发射态，可用一个双晶探头或两个单探头探伤，发射探头和接收探头分别连接到发射插座和接收插座探头和接收探头分别连接到发射插座和接收插座。当开关置于当开关置于“单探单探”时，为单探头发收工作状态，时，为单探头发收工作状态，可用一个单探头探伤，此时发射插座和接收插座可用一个单探头探伤，此时发射插座和接收插座从内部连通，探头可插入任一插座。从内部连通，探头可插入任一插座。2021-10-31一一 超声检测仪器超声检测仪器2、发射强度旋钮、发射强度旋钮 发射强度旋钮的作用

24、是改变仪器的发射脉发射强度旋钮的作用是改变仪器的发射脉冲功率，从而改变仪器的发射强度。冲功率，从而改变仪器的发射强度。增大发射强度时，可提高仪器灵敏度，但脉增大发射强度时，可提高仪器灵敏度，但脉冲变宽，分辨力变差。冲变宽，分辨力变差。因此，在探伤灵敏度能满足要求的情况下，因此，在探伤灵敏度能满足要求的情况下，发射强度旋钮应尽量放在较低的位置。发射强度旋钮应尽量放在较低的位置。2021-10-3133一一 超声检测仪器超声检测仪器3、增益旋钮（增益细调旋钮）、增益旋钮（增益细调旋钮） 作用是改变接收放大器的放大倍数，进而连续改作用是改变接收放大器的放大倍数，进而连续改变探伤仪的灵敏度。变探伤仪的

25、灵敏度。4、衰减器、衰减器 衰减器的作用是调节探伤灵敏度和测量回波振幅。衰减器的作用是调节探伤灵敏度和测量回波振幅。调节灵敏发时，衰减读数大，灵敏度低；衰减读调节灵敏发时，衰减读数大，灵敏度低；衰减读数小，灵敏度高。测量回波振幅时，衰减读数大，数小，灵敏度高。测量回波振幅时，衰减读数大，回波幅度高；衰减读数小，回波幅度低。回波幅度高；衰减读数小，回波幅度低。一般探伤仪的衰减器分粗调和细调两种，一般探伤仪的衰减器分粗调和细调两种，粗调每档粗调每档10dB或或20dB，细调每挡细调每挡2dB或或1dB，总衰减量，总衰减量80dB左右。左右。2021-10-31一一 超声检测仪器超声检测仪器5、抑制

26、旋钮、抑制旋钮 抑制荧光屏上幅度较低或认为不必要的杂乱反射抑制荧光屏上幅度较低或认为不必要的杂乱反射波，使之不予显示，从而使荧光屏显示的波形清波，使之不予显示，从而使荧光屏显示的波形清晰。在探伤中一般不使用抑制。晰。在探伤中一般不使用抑制。 6、深度范围旋钮（深度粗调旋钮）、深度范围旋钮（深度粗调旋钮） 作用是粗调荧光屏扫描线所代表的探测范围。调作用是粗调荧光屏扫描线所代表的探测范围。调节深度范围旋钮，可较大幅度地改变时间扫描线节深度范围旋钮，可较大幅度地改变时间扫描线的扫描速度。从而使荧光屏上回波间距大幅度地的扫描速度。从而使荧光屏上回波间距大幅度地压缩或扩展。压缩或扩展。2021-10-3

27、1一一 超声检测仪器超声检测仪器7、深度细凋旋钮、深度细凋旋钮 精确调整探测范围。调节细调旋钮。可连续改变扫描线的精确调整探测范围。调节细调旋钮。可连续改变扫描线的扫描速度，从而使荧光屏上的回波间距在一定范围内连续扫描速度，从而使荧光屏上的回波间距在一定范围内连续变化。变化。8、延迟旋钮（脉冲移位旋钮）、延迟旋钮（脉冲移位旋钮） 用于调节开始发射脉冲时刻与开始扫描时到之间的时间差。用于调节开始发射脉冲时刻与开始扫描时到之间的时间差。调节延迟旋钮可使扫描线上的回波位置大幅度左右移动，调节延迟旋钮可使扫描线上的回波位置大幅度左右移动，而不改变回波之间的距离。调节探测范围时，用延迟旋钮而不改变回波之

28、间的距离。调节探测范围时，用延迟旋钮可进行零位校正，即用深度粗调和细调旋钮调节好回波间可进行零位校正，即用深度粗调和细调旋钮调节好回波间距后，再用延迟旋钮将反射波调至正确位置，使声程原点距后，再用延迟旋钮将反射波调至正确位置，使声程原点与水平刻度的零点重合。与水平刻度的零点重合。2021-10-31一一 超声检测仪器超声检测仪器9、聚焦旋钮、聚焦旋钮 聚焦旋钮的作用是调节电子束的聚焦程度，使荧聚焦旋钮的作用是调节电子束的聚焦程度，使荧光屏波形清晰。光屏波形清晰。10、频率选择旋钮、频率选择旋钮 宽频带探伤仪的放大器频率范围宽，覆盖了整个宽频带探伤仪的放大器频率范围宽，覆盖了整个探伤所需的频率范

29、围，探伤仪面板上没有频率选探伤所需的频率范围，探伤仪面板上没有频率选择旋钮。探伤频率由探头频率决定。窄频带探份择旋钮。探伤频率由探头频率决定。窄频带探份仪没有频率选择开关，用以使发射电路与所用探仪没有频率选择开关，用以使发射电路与所用探头相匹配，并用以改变放大器的通带，使用时开头相匹配，并用以改变放大器的通带，使用时开关指示的频率范围应与所选用探头相一致。关指示的频率范围应与所选用探头相一致。2021-10-31一一 超声检测仪器超声检测仪器11、水平旋钮、水平旋钮 水平旋钮也称零位调节旋钮，调节水平旋钮，可水平旋钮也称零位调节旋钮，调节水平旋钮，可使扫描线连扫描线上的回波一起左右移动一段距使

30、扫描线连扫描线上的回波一起左右移动一段距离，但不改变回波间距。调节探测范围时，用深离，但不改变回波间距。调节探测范围时，用深度粗调和细调旋钮调好回波间距，用水平旋钮进度粗调和细调旋钮调好回波间距，用水平旋钮进行零位校正。行零位校正。12、重复频率旋钮、重复频率旋钮 重复频率旋钮的作用是调节脉冲重复频率，即改重复频率旋钮的作用是调节脉冲重复频率，即改变发射电路每秒钟发射脉冲的次数。变发射电路每秒钟发射脉冲的次数。2021-10-31一一 超声检测仪器超声检测仪器l3、垂直旋钮、垂直旋钮 垂直旋钮用于调节扫描线的垂直位置。调垂直旋钮用于调节扫描线的垂直位置。调节垂直旋钮，可使扫描线上下移动。节垂直

31、旋钮，可使扫描线上下移动。14、辉度旋钮、辉度旋钮 辉度旋钮用于调节波形的亮度。辉度旋钮用于调节波形的亮度。2021-10-31一一 超声检测仪器超声检测仪器15、深度补偿开关、深度补偿开关 有些探伤仪设有深度补偿开关或有些探伤仪设有深度补偿开关或“距离振距离振幅校正幅校正”(DAC)旋钮，它们的作用是改变放旋钮，它们的作用是改变放大器的性能，使位于不藏深度的相同尺寸大器的性能，使位于不藏深度的相同尺寸缺陷的回波高度差异减小。缺陷的回波高度差异减小。16、显示选择开关、显示选择开关 显示选择开关用于选择显示选择开关用于选择“检波检波”或或“不检不检波波”显示。显示。2021-10-31 主要控

32、制旋钮及功能主要控制旋钮及功能 2021-10-31时基线部分时基线部分深度粗调旋钮深度粗调旋钮（扫描范围旋钮）（扫描范围旋钮）以大的区间调节时基线长度所代表的检测范以大的区间调节时基线长度所代表的检测范围，以使需要检测的深度范围的反射波显示围，以使需要检测的深度范围的反射波显示在屏幕上在屏幕上深度微调旋钮深度微调旋钮（声速旋钮（声速旋钮 ）可连续精确地调节时基线代表的检测范围，使时基线可连续精确地调节时基线代表的检测范围，使时基线刻度与声传播距离成所需的比例，以对缺陷准确定位刻度与声传播距离成所需的比例，以对缺陷准确定位延迟旋钮延迟旋钮调节扫描线起始点，将其延迟一段时间开始，配合深调节扫描线

33、起始点，将其延迟一段时间开始，配合深度细调，可将所需观察的波形展宽，以便更细致地观度细调，可将所需观察的波形展宽，以便更细致地观察，也可用于平移显示的波形，使反射波与时基线刻察，也可用于平移显示的波形，使反射波与时基线刻度对准度对准名称名称功能功能2021-10-3142一一 超声检测仪器超声检测仪器 模拟仪器的定位调节（扫描比例）模拟仪器的定位调节（扫描比例） 模拟仪器的缺陷定位主要是通过扫描比例的模拟仪器的缺陷定位主要是通过扫描比例的调节，从而在屏幕上观察缺陷回波相对屏幕调节，从而在屏幕上观察缺陷回波相对屏幕的位置来确定。在模拟仪器的显波屏上横坐的位置来确定。在模拟仪器的显波屏上横坐标轴上

34、有着等分的十个大格，每一个大格内标轴上有着等分的十个大格，每一个大格内又有等分的十小格，通过调节深度和延迟旋又有等分的十小格，通过调节深度和延迟旋钮当示波器内的电子枪的扫描速度调节到某钮当示波器内的电子枪的扫描速度调节到某一时刻，屏幕上的每一个小格都与实际距离一时刻，屏幕上的每一个小格都与实际距离相对应时，扫描比例调整完毕。相对应时，扫描比例调整完毕。2021-10-31一一 超声检测仪器超声检测仪器 如果屏幕上每一小格与实际深度距离相对如果屏幕上每一小格与实际深度距离相对应，则称之为深度比例，如与水平距离相应，则称之为深度比例，如与水平距离相对应，则称之为水平比例。当每一小格与对应，则称之为

35、水平比例。当每一小格与实际距离一毫米相对应，则称之为比例实际距离一毫米相对应，则称之为比例1:1，每一小格与每一小格与2毫米对应，称为毫米对应，称为1:2，每两小，每两小格与实际距离一毫米对应称为格与实际距离一毫米对应称为2:1，以此类，以此类推。推。 在探伤过程中，发现了缺陷回波，只需在探伤过程中，发现了缺陷回波，只需要从仪器上数出缺陷波对应屏幕上的格数要从仪器上数出缺陷波对应屏幕上的格数再根据扫描比例进行计算即可得到。再根据扫描比例进行计算即可得到。2021-10-31一一 超声检测仪器超声检测仪器 三、数字式超声探伤仪三、数字式超声探伤仪（1 1）数字式超声探伤仪一般工作原理）数字式超声

36、探伤仪一般工作原理数字式超声波探伤仪的发射、接收电路的参数字式超声波探伤仪的发射、接收电路的参数控制和接收信号的处理、显示均采用数字数控制和接收信号的处理、显示均采用数字化方式进行。同时增加了数字化带来的数据化方式进行。同时增加了数字化带来的数据测量、显示、存储与输出功能。测量、显示、存储与输出功能。（2 2）数字式超声探伤仪电路框图）数字式超声探伤仪电路框图2021-10-31一一 超声检测仪器超声检测仪器 图2-5 数字式探伤仪的电路框图三、数字式超声探伤仪三、数字式超声探伤仪2021-10-3146一一 超声检测仪器超声检测仪器基本组成：基本组成： （1）发射电路：相同。）发射电路：相同

37、。 （2）接收放大电路：衰减器和高频放大器相同；）接收放大电路：衰减器和高频放大器相同；数字探伤仪的电信号经放大后，由模数字探伤仪的电信号经放大后，由模/数转换器将数转换器将其变为数字信号，由微处理器进行处理后，在显其变为数字信号，由微处理器进行处理后，在显示屏上显示出来。示屏上显示出来。 （3）发射电路和模）发射电路和模/数转换器的同步控制不需要数转换器的同步控制不需要同步电路，由微处理器通过程序来协调各部分工同步电路，由微处理器通过程序来协调各部分工作。作。1、数字式超声探伤仪与模拟式超声探伤仪的异同、数字式超声探伤仪与模拟式超声探伤仪的异同2021-10-31一一 超声检测仪器超声检测仪

38、器 2、仪器的功能：、仪器的功能： （1）数字式包括模拟式的全部功能。）数字式包括模拟式的全部功能。 （2）数字式可使控制参数存储，可以自动）数字式可使控制参数存储，可以自动按存储的参数重新对仪器进行调整，重复按存储的参数重新对仪器进行调整，重复再现性好。再现性好。 （3）数字式具有波形的记录与存储、波形）数字式具有波形的记录与存储、波形参数的自动计算与显示、距离参数的自动计算与显示、距离波幅曲线波幅曲线的自动生成、时基线比例的自动调整以及的自动生成、时基线比例的自动调整以及频谱分析等附加功能。频谱分析等附加功能。2021-10-31一一 超声检测仪器超声检测仪器 3、仪器的性能：、仪器的性能

39、： （1）发射电路和接收电路相同。其灵敏度、分辨）发射电路和接收电路相同。其灵敏度、分辨力、放大线性相同。力、放大线性相同。 （2）信号处理与显示：模拟式仪器由单行扫描线）信号处理与显示：模拟式仪器由单行扫描线经幅度调节显示波形，数字化仪器由微处理器通过经幅度调节显示波形，数字化仪器由微处理器通过程序来控制显示器实现逐行逐点扫描。模程序来控制显示器实现逐行逐点扫描。模/数转换数转换器后的数据，经计算处理以后送到显示器显示，能器后的数据，经计算处理以后送到显示器显示，能否实时的把超声信用卡号全部显示出来，与显示器否实时的把超声信用卡号全部显示出来，与显示器的响应速度以及数据处理速度有关。显示器的

40、刷新的响应速度以及数据处理速度有关。显示器的刷新频率应与超声脉冲重复频率一致，才能保证所在信频率应与超声脉冲重复频率一致，才能保证所在信号得到显示，否则，也可能造成漏检。号得到显示，否则，也可能造成漏检。2021-10-3149一一 超声检测仪器超声检测仪器 4、数字化探伤仪的主要性能参数、数字化探伤仪的主要性能参数 （1）重复频率：同步脉冲的频率，是每秒种内）重复频率：同步脉冲的频率，是每秒种内同步电路指挥发射电路、扫描电路等部分协调工同步电路指挥发射电路、扫描电路等部分协调工作的次数。作的次数。 单位时间内仪器完成超声波检测的有效次数。每单位时间内仪器完成超声波检测的有效次数。每次超声波信

41、号在产生的同时完成了和闸门电平的次超声波信号在产生的同时完成了和闸门电平的比较，输出报警。然后再进行下一次脉冲检测。比较，输出报警。然后再进行下一次脉冲检测。因此，脉冲重复频率受数据处理时间的制约。因此，脉冲重复频率受数据处理时间的制约。 （2）分辨力：分辨力：表示仪器和探头组合后能够分两表示仪器和探头组合后能够分两个相邻不连续缺陷的能力。数字式探伤仪的波形个相邻不连续缺陷的能力。数字式探伤仪的波形显示是波形在水平方向分量有限个点的集合。显示是波形在水平方向分量有限个点的集合。2021-10-3150一一 超声检测仪器超声检测仪器 （3）水平线性：仪器显示屏上时基线显示的水）水平线性：仪器显示

42、屏上时基线显示的水平刻度值与实际声程之间成正比的程度。即扫描平刻度值与实际声程之间成正比的程度。即扫描速度的均匀性。仪器水平线性的好坏直接影响缺速度的均匀性。仪器水平线性的好坏直接影响缺陷的定位精度。陷的定位精度。 （4）垂直线性：仪器显示屏上的波幅与探头接）垂直线性：仪器显示屏上的波幅与探头接收的信号之间成正比的程度。数字化探伤仪采用收的信号之间成正比的程度。数字化探伤仪采用集成化的数字控制放大器，线性误差可控制到很集成化的数字控制放大器，线性误差可控制到很小。小。 （5）采样频率：数字化采样频率要高于信号频）采样频率：数字化采样频率要高于信号频率或带宽的两倍。率或带宽的两倍。2021-10

43、-3151一一 超声检测仪器超声检测仪器 （1）读数准确、直观。）读数准确、直观。 （2）波形显示清晰。）波形显示清晰。 （3）数字化检测参数计算快。）数字化检测参数计算快。 （4）距离波幅曲线的三线相对衍生。）距离波幅曲线的三线相对衍生。 （5）闸门内波形参数的自动捕获）闸门内波形参数的自动捕获 （6）波形记录、检测数据的存储、便于建立数）波形记录、检测数据的存储、便于建立数据库。据库。 （7）检测参数的自动生成。）检测参数的自动生成。 （8）排除电磁干扰和数据后期处理）排除电磁干扰和数据后期处理5、数字式超声探伤仪的功能特点、数字式超声探伤仪的功能特点2021-10-31一一 超声检测仪器

44、超声检测仪器 6、数字智能化超声探伤仪的发展前景、数字智能化超声探伤仪的发展前景 随着电子技术和软件技术的进一步发展，随着电子技术和软件技术的进一步发展，数字式超声波探伤仪有着广阔的发展前景。数字式超声波探伤仪有着广阔的发展前景。相信不久的将来，更加先进的新一代数字相信不久的将来，更加先进的新一代数字智能化超声探伤仪将逐步取代传统的模拟智能化超声探伤仪将逐步取代传统的模拟探伤仪，以图像显示为主的探伤仪将会在探伤仪，以图像显示为主的探伤仪将会在工业检验中得到广泛应用。工业检验中得到广泛应用。 （1）成像技术的应用）成像技术的应用 2021-10-31一一 超声检测仪器超声检测仪器 目前某些数字或

45、智能仪器已具有简单手动目前某些数字或智能仪器已具有简单手动B扫描功能，能示意性地显示被检工件的断扫描功能，能示意性地显示被检工件的断面图像。随着技术的进步，将会有实用化面图像。随着技术的进步，将会有实用化带有探头位置信息输入的带有探头位置信息输入的B扫描和扫描和C扫描功扫描功能，甚至可在便携式仪器上实现相控阵的能，甚至可在便携式仪器上实现相控阵的B扫描和扫描和C扫描成像，使探伤结果像医用扫描成像，使探伤结果像医用B超超一样直观可见。一样直观可见。 （2）缺陷定性）缺陷定性2021-10-31一一 超声检测仪器超声检测仪器 超声探伤超声探伤缺陷定性缺陷定性历来是一个疑难问题，历来是一个疑难问题，

46、至今仍主要依赖于探伤人员的经验和分析至今仍主要依赖于探伤人员的经验和分析判断，准确性差。判断，准确性差。 现代现代人工智能学科人工智能学科的发展为实现仪器自动的发展为实现仪器自动缺陷定性提供了可能。运用模式识别技术缺陷定性提供了可能。运用模式识别技术和专家系统，把大量已知缺陷的各种特征和专家系统，把大量已知缺陷的各种特征量输入样品库，使仪器接受人的经验，并量输入样品库，使仪器接受人的经验，并经过学习后而具备自动缺陷定性的能力。经过学习后而具备自动缺陷定性的能力。 2021-10-31一一 超声检测仪器超声检测仪器2021-10-31一一 超声检测仪器超声检测仪器 四、仪器的维护四、仪器的维护

47、使用、维护、修理使用、维护、修理（1 1）严格按说明书要求进行操作。）严格按说明书要求进行操作。 （2 2）防止仪器摔碰和振动。）防止仪器摔碰和振动。 （3 3）注意使用的场合。）注意使用的场合。 （4 4）防止液体物质进入仪器内部。）防止液体物质进入仪器内部。 （5 5）正确接电源。）正确接电源。2021-10-3157一一 超声检测仪器超声检测仪器 （6 6）轻调旋钮。）轻调旋钮。 （7 7）用毕后清理。）用毕后清理。 （8 8）正确拔接电源。）正确拔接电源。 （9 9）长期不用时，进行驱除潮气处理。）长期不用时，进行驱除潮气处理。 （1010）仪器出现故障时，立即关电源进行）仪器出现故障

48、时，立即关电源进行检修。检修。2021-10-3158一一 超声检测仪器超声检测仪器超声波测厚仪超声波测厚仪1. 共振式测厚仪共振式测厚仪超声波（连续波）垂直入射到平板工件底面，全反超声波（连续波）垂直入射到平板工件底面，全反射。当工件厚度为射。当工件厚度为=/2的整数倍时的整数倍时,反射波与入射波反射波与入射波互相叠加互相叠加,形成驻波形成驻波,产生共振产生共振.工件厚度与波速、频率的关系为工件厚度与波速、频率的关系为:当当n=1时时,f为工件的基频。测得两个相邻的共振频率为工件的基频。测得两个相邻的共振频率后，可由下式得到工件的厚度：后，可由下式得到工件的厚度：nfCnn222ncfn)(

49、21nnffC2021-10-3159一一 超声检测仪器超声检测仪器 共振式测厚仪可测厚度下限小，最小可达共振式测厚仪可测厚度下限小，最小可达0.1mm0.1mm；测试精度较高。可达；测试精度较高。可达0.1%0.1%。2021-10-31超超声声波波测测厚厚仪仪一一 超声检测仪器超声检测仪器2. 脉冲反射式测厚仪脉冲反射式测厚仪 通过测量超声波在工件上下底面之间往返通过测量超声波在工件上下底面之间往返一次传播的时间来求得工件的厚度：一次传播的时间来求得工件的厚度： 测量往返时间测量往返时间t的两种方法：的两种方法：（1）测量发射脉冲）测量发射脉冲T与第一次底波与第一次底波B1之间的之间的时间

50、。时间。 发射脉冲宽度大，盲区大，测量下发射脉冲宽度大，盲区大，测量下限受限制，约限受限制，约1 1.5mm。ct212021-10-31一一 超声检测仪器超声检测仪器 （2）测量第一次）测量第一次底波底波B1与第二次与第二次底波底波B2之间的时之间的时间或任意两次相间或任意两次相邻底波之间的时邻底波之间的时间。底波脉冲宽间。底波脉冲宽度窄，盲区小，度窄，盲区小，测量下限小。最测量下限小。最小可达小可达0.25mm。2021-10-31一一 超声检测仪器超声检测仪器3. 3. 测厚仪的调整和使用测厚仪的调整和使用-调整要点：调整要点：（1 1）测厚前，先校准仪器的下限和线性。测）测厚前，先校准

51、仪器的下限和线性。测量下限用一块厚度为下限的试块来校准；量下限用一块厚度为下限的试块来校准；线性用厚度不同的试块来校正。线性用厚度不同的试块来校正。（2 2）选择测厚方法。根据工件厚度和精度要）选择测厚方法。根据工件厚度和精度要求来选择探头。求来选择探头。2021-10-31一一 超声检测仪器超声检测仪器小结小结本模块主要讲授了超声检测仪器的类型本模块主要讲授了超声检测仪器的类型和基本原理，以及超声检测仪器的发展与和基本原理，以及超声检测仪器的发展与维护。维护。模拟式超声检测仪器在原理上主要包括模拟式超声检测仪器在原理上主要包括同步电路、扫描电路、发射电路、接收电同步电路、扫描电路、发射电路、

52、接收电路和显示电路等，围绕波形显示机理来理路和显示电路等，围绕波形显示机理来理解上述电路是本模块的重点。解上述电路是本模块的重点。2021-10-31一一 超声检测仪器超声检测仪器课外作业：课外作业：什么是超声检测仪器的水平线性和垂直什么是超声检测仪器的水平线性和垂直线性？它对超声检测有何影响？线性？它对超声检测有何影响？什么是超声检测仪器的分辨力什么是超声检测仪器的分辨力2021-10-31二二 探头探头导入：导入：探头是能实现电能和超声波能相互转换探头是能实现电能和超声波能相互转换的传感器。本模块主要介绍探头的种类及其性能的传感器。本模块主要介绍探头的种类及其性能指标等。指标等。课时：课时

53、：2学时。学时。授课方式：授课方式：新授（有条件的可借助实物探头讲新授（有条件的可借助实物探头讲解，增加学生的认识）。解，增加学生的认识）。重点：重点：直探头和斜探头的结构、探头的性能指直探头和斜探头的结构、探头的性能指标。标。难点：难点：探头性能指标。探头性能指标。二二 探头探头 超声换能器：将其他形式能量转换成超音超声换能器：将其他形式能量转换成超音频振动形式能量的器件可用来发射超声波，频振动形式能量的器件可用来发射超声波，具有可逆效应时又可用来接收超声波。具有可逆效应时又可用来接收超声波。 探头：以换能器为主要元件组装成具有一探头：以换能器为主要元件组装成具有一定特性的超声发射、接收器件

54、。定特性的超声发射、接收器件。 超声波探头是组成超声检测系统的最超声波探头是组成超声检测系统的最重要的组件之一。探头的性能直接影响超重要的组件之一。探头的性能直接影响超声检测的能力和效果。声检测的能力和效果。2021-10-31二二 探头探头 超声换能器种类超声换能器种类：压电换能器、磁致伸缩：压电换能器、磁致伸缩换能器、电磁声换能器和激光换能器。换能器、电磁声换能器和激光换能器。 常用的是压电换能器，压电晶片常用的是压电换能器，压电晶片探头的关键部件。探头的关键部件。 压电晶片作用：压电晶片作用：将电能转换成声能，将电能转换成声能，并将声能转换成电能。并将声能转换成电能。2021-10-31

55、二二 探头探头 主要内容主要内容：1、压电效应与压电材料压电效应与压电材料2 2、探头的结构及各部分的作用、探头的结构及各部分的作用3 3、探头的主要种类、探头的主要种类4 4、探头的型号标识方法、探头的型号标识方法5 5、探头的电缆线、探头的电缆线2021-10-31二二 探头探头 一、压电效应和压电材料一、压电效应和压电材料 正压电效应（声能正压电效应（声能电能）：电能）：某些晶体材料在交某些晶体材料在交变拉压应力的作用下，产生交变电场的效应；变拉压应力的作用下，产生交变电场的效应； 逆压电效应（电能逆压电效应（电能声能）：声能）：当晶体材料在交变当晶体材料在交变电场作用下，产生伸缩变形的

56、效应。电场作用下，产生伸缩变形的效应。 压电效应压电效应：正、逆压电效应的统称。压电材料：正、逆压电效应的统称。压电材料：具有压电效应的单晶和多晶材料。多晶材料又称具有压电效应的单晶和多晶材料。多晶材料又称压电陶瓷。压电陶瓷。2021-10-31二二 探头探头 压电单晶体是压电单晶体是各向异性各向异性的，其产生压电效的，其产生压电效应的机理与其特定方向上的原子排列方式应的机理与其特定方向上的原子排列方式有关。有关。 单晶体的正压电效应强，接收灵敏度高。单晶体的正压电效应强，接收灵敏度高。常用单晶体材料有石英、硫酸锂、铌酸锂常用单晶体材料有石英、硫酸锂、铌酸锂等。等。2021-10-31二二 探

57、头探头 压电多晶体是压电多晶体是各向同性各向同性的。为了使整个晶的。为了使整个晶片具有压电效应，必须对陶瓷多晶体进行片具有压电效应，必须对陶瓷多晶体进行极化处理。极化处理。 多晶体的逆压电效应强，多晶体的逆压电效应强，发射灵敏度高发射灵敏度高。常用的多晶体材料有钛酸钡、锆钛酸铅、常用的多晶体材料有钛酸钡、锆钛酸铅、钛酸铅等。钛酸铅等。2021-10-31二二 探头探头 石英晶体压电效应机理石英晶体压电效应机理 晶体学中它可用三根互晶体学中它可用三根互相垂直的轴来表示，其中纵相垂直的轴来表示，其中纵向轴向轴ZZ称为称为光轴光轴；经过；经过正六面体棱线，并垂直于光正六面体棱线，并垂直于光轴的轴的X

58、X轴称为轴称为电轴电轴；与；与XX轴和轴和ZZ轴同时垂直的轴同时垂直的YY轴（垂直于正六面体轴（垂直于正六面体的棱面）称为的棱面）称为机械轴机械轴2021-10-31二二 探头探头2021-10-3174二二 探头探头 沿沿x轴方向施压时，产生的压电效应最显著，轴方向施压时，产生的压电效应最显著，且电压沿且电压沿x方向形成；方向形成； 沿沿Y轴方向施压时，电压仍在轴方向施压时，电压仍在x轴方向形成轴方向形成。 X切割晶片切割晶片：垂直于：垂直于x轴切割晶片，在晶片轴切割晶片，在晶片两面施加电压可产生垂直于晶片的振动，两面施加电压可产生垂直于晶片的振动，形成纵波。具有纵向电压性。形成纵波。具有纵

59、向电压性。 Y切割晶片切割晶片：垂直于：垂直于Y轴切割晶片，在晶片轴切割晶片，在晶片两面施加电压可产生平行于晶片的振动，两面施加电压可产生平行于晶片的振动，具有横向电压性，可制作接触式横波探头。具有横向电压性，可制作接触式横波探头。2021-10-31二二 探头探头2021-10-3176二二 探头探头2021-10-3177二二 探头探头2021-10-31二二 探头探头2021-10-3179二二 探头探头2021-10-31二二 探头探头2021-10-3181二二 探头探头2021-10-3182二二 探头探头2021-10-3183二 探头 压电材料的主要性能参数压电材料的主要性能参

60、数 1. 1. 压电应变常数压电应变常数 d33d33：在压电晶体：在压电晶体上施加单位电压时产生的应变大小。上施加单位电压时产生的应变大小。 衡量压电晶体材料发射灵敏度高低的衡量压电晶体材料发射灵敏度高低的重要参数。重要参数。)/(d33VmUt2021-10-31二 探头 2. 2. 压电电压常数压电电压常数 g33g33：作用在压电：作用在压电晶体上单位应力所产生的电压梯度大晶体上单位应力所产生的电压梯度大小。小。 衡量压电晶体材料接收灵敏度高低的衡量压电晶体材料接收灵敏度高低的重要参数重要参数。)/(g33NmVpUp2021-10-31二 探头 3. 介电常数：介质的介电性质。 =C