第四章超声波设备

1、第四章超声波设备与器材第四章超声波设备与器材本章主要内容：本章主要内容：1 1、超声检测仪器：（、超声检测仪器：（分类、模拟式超声检测仪工作原理、数字式超声检测仪工作原理、仪器的维护保养、自动检测设备、超声波测厚仪）2 2、探头：（、探头：（压电效应与压电材料、压电材料的主要性能参数、探头的结构、探头的主要种类）3 3、耦合剂：（、耦合剂：（作用、常用种类）4 4、试块：（、试块：（分类、作用、标准试块、对比试块、模拟试块、试块使用及维护）5 5、仪器和探头的性能及其测试：（、仪器和探头的性能及其测试：（主要性能及其组合性能、测试方法） 4.1超声检测仪作用：超声检测仪是超声检测的主体设备，它

2、的作用是产生电振荡并施加于换能器（探头）上，激励探头发射超声波，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。4.1.1超声检测仪的分类超声检测仪的分类w1.按指示的参量分为：按指示的参量分为：w1 1）穿透式检测仪）穿透式检测仪：发射频率不变、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大小。灵敏度低，不能确定缺陷的深度位置，须从两侧接近工件，目前很少使用。w2 2）共振式检测仪：）共振式检测仪：指示频率可变、连续波；仪器通过探头向工件中发射连续的频率周期性变化的波，根据发射波与反射波的差频变化判断工件中有无缺陷；适宜检与检测面平行的

3、缺陷。w3）脉冲波检测仪：脉冲波检测仪：指示脉冲波的幅度与运行时间。仪器通过探头向工件周期性的发射一持续时间很短的电脉冲，激励探头发射脉冲超声波，并接收从工件发射回来的脉冲波信号，通过检测信号的返回时间和波幅判断是否存在缺陷和大小。4.1.1超声检测仪的分类w2.2.根据采用的信号处理技术不同分类：根据采用的信号处理技术不同分类：w1）模拟式检测仪：CTS-2223型等w2）数字式检测仪：HS-600CTS3000等w3.3.按照不同用途分类：按照不同用途分类：非金属检测仪、超声测厚仪w4.4.按超声波的通道数分类：按超声波的通道数分类：单通道和多通道。w5.5.根据脉冲信号显示方式不同分类：

4、根据脉冲信号显示方式不同分类：w1）A型显示w2）成像显示：BCDSP型等4.1.1超声检测仪的分类w6.A型显示w A型显示是一种波形显示，是将超声信号的幅度与传播时间的关系以直角坐标的形式显示出来。w横坐标为声波传播时间、纵坐标为信号幅度。w在均质介质中，从波的传播时间确定缺陷位置，由回波幅度估算缺陷当量大小。A型显示原理图检波与非检波w非检波：又称射频信号，是探头输出的脉冲信号的原始形式，用于分析信号特征。w检波：探头输出的的脉冲信号经检波后显示的形式，可将时基线从屏幕中间移到刻度板底线，可观察的幅度增加一倍，图像清晰简单，便于判断信号的存在及读出信号幅度，但其失去了其中的相位信息。B型

5、显示wB型显示：型显示：w 是工件的一个二维截面图，将探头在工件表面沿一条线扫查时的距离作为一个轴的坐标，另一个轴的坐标是声传播的时间（或距离）。w 通常将时间轴上不同深度的信号幅度值全部采集下来，在每个探头移动位置沿时间轴用不同的亮度（或颜色）显示出信号的幅度，将上下表面回波也包含在时间轴显示范围内，则可以从图中看出缺陷在该界面的位置、取向和深度，由信号的亮度（或颜色）获得缺陷信号的幅度大小。C型显示wC型显示：型显示：w 是工件的一个平面投影图，探头在工件表面做二维扫查，显示屏的二维坐标对应探头的扫查位置。在每一探头移动位置，将某一深度范围的信号幅度用电子门选出，用亮度或颜色代表信号的幅度

6、大小，显示在对应的探头位置上，则可得到某一深度范围缺陷的二维形状与分布，若以个点的亮度代表回波传播时间，则可得到哦缺陷深度分布。4.1.2模拟式超声检测仪w1.仪器电路方框图：仪器电路方框图：w 电路主要组成：电路主要组成：w1）同步电路、）同步电路、2）扫描电路）扫描电路w3）发射电路、）发射电路、4）接收放大电路）接收放大电路w5）显示电路和电源电路）显示电路和电源电路w6）延时电路、）延时电路、7）深度补偿电路）深度补偿电路w8）标记电路、）标记电路、w9）跟踪及记录附加装置等。）跟踪及记录附加装置等。A型脉冲反射式模拟超声检测电路方框图模拟超声检测仪工作原理w工作原理：工作原理：w1）

7、同步电路产生的触发脉冲信号同时加至扫描电路和发射电路w2）扫描电路开始工作，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，在荧光屏上产生一条水平扫描线w3）同时，发射电路受触发产生高频脉冲，施加至探头，激励压电晶片振动，在工件中产生超声波，超声波在工件中传播，遇缺陷或底面产生反射，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，加至示波管垂直偏转板上，使电子束发生垂直偏转，在水平扫描线的相应位置上产生缺陷回波和底波。4.1.2模拟式超声检测仪w2.仪器主要组成部分的作用仪器主要组成部分的作用w1）同步电路（触发）作用）同步电路（触发）作用wA.组成：组成：振荡器和

8、微分电路。wB.作用：作用：w 是每秒产生数十至数千个周期性的同步脉冲，作为发射电路、扫描电路以及其它辅助电路的触发脉冲，使各电路在时间上协调一致工作。4.1.2模拟式超声检测仪w2.仪器主要组成部分的作用仪器主要组成部分的作用wC.重复频率：重复频率：每秒种内发射同步脉冲的次数。w 作用：作用：它决定超声仪的发射脉冲重复频率，即决定了每秒向被检工件内发射超声脉冲的次数。w 重要性：重要性：对自动化检测选择重复频率很重要，自动化检测可以自动记录超声信号，实现高速扫描检查，因此要求有高重复频率以保证不漏检。w 高重复频率使两次脉冲间隔时间变短，有可能使未充分衰减的多次反射进入下一周期，形成“幻想

9、波”，造成缺陷误判。因此，自动化检测的扫描速度受到最大重复频率的限制。w 手工检测目视观察时，提高重复频率可使波形显示亮度增加、便于观察。4.1.2模拟式超声检测仪w2.仪器主要组成部分的作用仪器主要组成部分的作用w2）扫描电路（时基）：w作用：作用：wA.用来产生锯齿波电压，施加到示波管水平偏转板上，使示波管荧光屏上的光电沿水平方向从作左只右作等速移动，产生一条水平扫描时基线。wB.改变扫描速度（锯齿波的斜率）即可改变显示在屏幕上的时间范围，即超声波的声程范围。4.1.2模拟式超声检测仪w2）扫描电路框图及其波形：4.1.2模拟式超声检测仪w2）扫描电路：w仪器上两种时基线调节功能：wA.一是用来改变屏幕上显示的时间（距离）范围的大小，称为测量范围或声速；该旋钮用来调节扫描速度（锯齿波的斜率）。有仪器设置测量范围和声速两个旋钮，测量范围旋钮为粗调钮，按检测距离的大范围分挡，声速是细调旋钮，以声速值作为的旋钮位置的