第6章脉冲反射法超声检测通用技术

1、123a.a.仪器、探头、试块的选择仪器、探头、试块的选择; ; b.b.仪器调节与检测灵敏度确定仪器调节与检测灵敏度确定; ; c.c.耦合补偿耦合补偿; ; d.d.扫查方式扫查方式; ; e.e.缺陷的测定、记录和等级评定缺陷的测定、记录和等级评定; ; f.f.仪器和探头系统复核。仪器和探头系统复核。6.1 6.1 检测面的选择和准备检测面的选择和准备1. 1. 检测面的选择原则检测面的选择原则 当一个确定的工件存在多个可能的声入射当一个确定的工件存在多个可能的声入射面时，首先要考虑缺陷的最大可能取向。面时，首先要考虑缺陷的最大可能取向。根据缺陷的可能取向，选择入射超声波的根据缺陷的可

2、能取向，选择入射超声波的方向，使声束轴线与缺陷的主反射面接近方向，使声束轴线与缺陷的主反射面接近垂直。垂直。5n检测面的选择应该与检测技术的选择相结检测面的选择应该与检测技术的选择相结合合: : 锻件：纵波垂直入射检测，检测面选与锻件：纵波垂直入射检测，检测面选与锻件流线相锻件流线相 平行的表面；平行的表面； 棒材：入射面为圆周面，纵波检测位于棒材：入射面为圆周面，纵波检测位于棒材中心区的、延伸方向与棒材轴向平行棒材中心区的、延伸方向与棒材轴向平行的缺陷；横波检测位于表面附近垂直于表的缺陷；横波检测位于表面附近垂直于表面的裂纹，或沿圆周延伸的缺陷。面的裂纹，或沿圆周延伸的缺陷。 6n多个检测面

3、入射检测：多个检测面入射检测： 变形过程使缺陷有多种取向；变形过程使缺陷有多种取向； 单面检测存在盲区；单面检测存在盲区； 单面检测灵敏度不能在整个工件厚度范单面检测灵敏度不能在整个工件厚度范围内实现时。围内实现时。2. 2. 检测面的准备检测面的准备 保证检测面能提供良好的声耦合。保证检测面能提供良好的声耦合。 6.2 6.2 仪器和探头的选择仪器和探头的选择 正确选择仪器和探头对于有效地发现缺正确选择仪器和探头对于有效地发现缺陷，并对缺陷定位、定量和定性是至关重陷，并对缺陷定位、定量和定性是至关重要的。实际检测中根据工件结构形状、加要的。实际检测中根据工件结构形状、加工工艺和技术要求选择仪

4、器与探头。工工艺和技术要求选择仪器与探头。86.2.1 6.2.1 检测仪器的选择检测仪器的选择探伤要求仪器性能探伤要求仪器性能n定位要求高：定位要求高： n定量要求高：定量要求高：n发现近表面缺陷和区分相邻缺陷能力强：发现近表面缺陷和区分相邻缺陷能力强： 10：n室外现场检测室外现场检测 ： 重量轻，显示屏亮，抗干扰能力强，重量轻，显示屏亮，抗干扰能力强， 便便携式。携式。26.2.2 6.2.2 探头的选择探头的选择 根据被检对象的形状、声学特点和技术根据被检对象的形状、声学特点和技术要求来选择探头。要求来选择探头。 选择包括：探头的型式、频率、带宽、选择包括：探头的型式、频率、带宽、晶片

5、尺寸和横波斜探头晶片尺寸和横波斜探头K K值。值。12 1. 1. 探头型式：探头型式： 一般根据工件形状和可能出现缺陷的部一般根据工件形状和可能出现缺陷的部位、方向等条件来选择，使声束轴线尽量位、方向等条件来选择，使声束轴线尽量与缺陷垂直。与缺陷垂直。 纵波直探头：波束轴线垂直于探测面。主纵波直探头：波束轴线垂直于探测面。主要用于检测与检测面平行或近似平行的缺要用于检测与检测面平行或近似平行的缺陷。陷。 横波斜探头：通过波型转换来实现横波检横波斜探头：通过波型转换来实现横波检测。主要用于检测与检测面垂直或成一测。主要用于检测与检测面垂直或成一定角度的缺陷。定角度的缺陷。 纵波斜探头：利用小角

6、度的纵波进行检测纵波斜探头：利用小角度的纵波进行检测，或在横波衰减过大的情况下，利用纵，或在横波衰减过大的情况下，利用纵波穿透能力强的特点进行斜入射纵波检波穿透能力强的特点进行斜入射纵波检测。测。双晶探头：探测薄壁工件或近表面缺陷。双晶探头：探测薄壁工件或近表面缺陷。聚焦探头：用于水浸探测管材或板材。聚焦探头：用于水浸探测管材或板材。2. 2. 探头频率探头频率 超声波检测频率范围为超声波检测频率范围为0.50.510MHz10MHz，选，选择频率时应考虑的因素择频率时应考虑的因素：15a.a.检测灵敏度：检测灵敏度： 检测灵敏度约为检测灵敏度约为1/21/2，频，频率高可提高检测灵敏度。率高

7、可提高检测灵敏度。b.b.分辨力分辨力: : 频率高，脉冲宽度小，分辨力高频率高，脉冲宽度小，分辨力高。c.c.声束指向性：声束指向性：频率频率高，半扩散角小，声束指向性好，能量集高，半扩散角小，声束指向性好，能量集中，检测灵敏度高，相对的检测区域小。中，检测灵敏度高，相对的检测区域小。D.D.近场区长度：近场区长度：，频率高，近场，频率高，近场区长度增加。区长度增加。e.e.衰减：衰减：s s=C=C2 2Fd Fd 3 3f f 4 4，频率高，衰减增加，频率高，衰减增加，信噪比下降。，信噪比下降。F.F.缺陷反射指向性：面积状缺陷，频率太高缺陷反射指向性：面积状缺陷，频率太高会形成显著的

8、反射指向性。会形成显著的反射指向性。n频率的高低对检测有较大影响，实际检测频率的高低对检测有较大影响，实际检测中要全面分析考虑各方面的因素，合理选中要全面分析考虑各方面的因素，合理选择频率以取得最佳平衡。择频率以取得最佳平衡。n对于小缺陷、厚度不大的工件，晶粒较细对于小缺陷、厚度不大的工件，晶粒较细的锻件、轧制件和焊接件，一般选择较高的锻件、轧制件和焊接件，一般选择较高频率（频率（2.510MHz2.510MHz）；对于大厚度工件、高）；对于大厚度工件、高衰减材料选择较低频率（衰减材料选择较低频率（0.52.5MHz0.52.5MHz）。）。183. 3. 探头带宽探头带宽n宽带探头：脉冲宽度

9、较小，深度分辨率好宽带探头：脉冲宽度较小，深度分辨率好，盲区小，灵敏度较低；，盲区小，灵敏度较低；n窄带探头：脉冲较宽，深度分辨率变差，窄带探头：脉冲较宽，深度分辨率变差，盲区大，灵敏度较高，穿透能力强。盲区大，灵敏度较高，穿透能力强。194. 4. 探头晶片尺寸：晶片面积探头晶片尺寸：晶片面积500mm500mm2 2，圆，圆晶片晶片25mm25mm。n晶片大小影响：声束指向性、近场区长度晶片大小影响：声束指向性、近场区长度、近距离扫查范围、远距离缺陷检出能力、近距离扫查范围、远距离缺陷检出能力。n选择晶片尺寸时应考虑的因素：选择晶片尺寸时应考虑的因素： a. a. 声束指向性；声束指向性；

10、 b. b. 近场区长度；近场区长度； c. c. 扫查范围。扫查范围。n大晶片探头大晶片探头: :提高检测效率，检测厚工件时提高检测效率，检测厚工件时有效发现远距离的缺陷；有效发现远距离的缺陷；21n小晶片探头小晶片探头: :检测小工件时提高缺陷定位、检测小工件时提高缺陷定位、定量精度，检测表面不太平整或曲率较大定量精度，检测表面不太平整或曲率较大工件时减少耦合损失。工件时减少耦合损失。5. 5. 横波斜探头横波斜探头K K值：值：n横波检测中，斜探头横波检测中，斜探头K K值影响缺陷检出率、值影响缺陷检出率、检测灵敏度、声束轴线方向，一次波的声检测灵敏度、声束轴线方向，一次波的声程。程。n

11、为保证声束扫查到整个焊缝，探头为保证声束扫查到整个焊缝，探头K K值必须值必须满足：满足： （a a、b b分别为上、下焊缝分别为上、下焊缝1/21/2宽）宽）n实际检测中，工件厚度较小时，应选用较实际检测中，工件厚度较小时，应选用较大大K K值，工件厚度较大时，应选用较小值，工件厚度较大时，应选用较小K K值值。n焊缝检测中，焊缝检测中，K K值的选择应考虑可能产生的值的选择应考虑可能产生的与检测面的角度，并保证主声束能扫查整与检测面的角度，并保证主声束能扫查整个焊缝截面。检测根部未焊透应考虑端角个焊缝截面。检测根部未焊透应考虑端角反射率问题。反射率问题。n如光从探头考虑：从斜入射往复透过率

12、角如光从探头考虑：从斜入射往复透过率角度分析，有机玻璃度分析，有机玻璃钢折射角钢折射角=40=405050（相当于（相当于K=1K=1左右）往复透过率最高，大于左右）往复透过率最高，大于20%20%30%30%。此时检测灵敏度最高。此时检测灵敏度最高。n=50=506060时，往复透过率时，往复透过率171720%20%（相（相当当K=1.5K=1.5）。）。n=60=607070时，往复透过率时，往复透过率141417%17%（相（相当当K=2K=2）。）。n=70=708080时，往复透过率时，往复透过率101014%14%（相（相当当K=2.5K=2.53 3）。）。n=80=80909

13、0时，往复透过率时，往复透过率10%010%0。n即即越大（越大（K K越大），往复透过率越小，灵越大），往复透过率越小，灵敏度越小。敏度越小。n当然灵敏度除了探头当然灵敏度除了探头K K值，还有仪器配合。值，还有仪器配合。6.3 6.3 耦合剂的选用耦合剂的选用6.3.1 6.3.1 耦合剂耦合剂n超声耦合：超声波在检测面上的声强透射超声耦合：超声波在检测面上的声强透射率。率。n耦合剂作用：排除探头与工件表面之间的耦合剂作用：排除探头与工件表面之间的空气，使超声波有效的传入工件，达到检空气，使超声波有效的传入工件，达到检测的目的。测的目的。6.3.2 6.3.2 影响声耦合的主要因素影响声耦

14、合的主要因素 1 1耦合层厚度：厚度为耦合层厚度：厚度为/4/4的奇数倍时的奇数倍时，透声效果差；为，透声效果差；为/2/2的整数倍或很薄时的整数倍或很薄时，透声效果好。，透声效果好。 2 2工件表面粗糙度：对声耦合有明显的工件表面粗糙度：对声耦合有明显的影响，要求工件检测面影响，要求工件检测面Ra6.3mRa6.3m。 3 3耦合剂声阻抗：对耦合效果有较大的影耦合剂声阻抗：对耦合效果有较大的影响。响。 35 4 4工件表面形状：平面耦合效果最好，凸工件表面形状：平面耦合效果最好，凸曲面次之，凹曲面最差。曲率半径大，耦曲面次之，凹曲面最差。曲率半径大，耦合效果好。合效果好。366.4 6.4

15、纵波直探头检测技术纵波直探头检测技术6.4.1 6.4.1 检测设备的调整检测设备的调整n调整内容：调整内容：a.a.仪器的扫描速度调整；仪器的扫描速度调整； b.b.检测灵敏度调整。检测灵敏度调整。n调整目的：保证在确定的检测范围内发现调整目的：保证在确定的检测范围内发现规定尺寸的缺陷，并确定缺陷的位置和大规定尺寸的缺陷，并确定缺陷的位置和大小。小。 1 1 时基线的调整时基线的调整n调整目的：调整目的： a. a. 使时基线显示的范围足以含需检测的使时基线显示的范围足以含需检测的深度范围。深度范围。 b.b.使时基线刻度与在材料中声传播的距离使时基线刻度与在材料中声传播的距离成一定比例，以

16、便准确测定缺陷的深度位成一定比例，以便准确测定缺陷的深度位置。置。38n调整内容：调整内容： a. a. 根据所需扫描声程范围确定时基扫描根据所需扫描声程范围确定时基扫描线比例；线比例； b. b. 零位调节，将声程零位设置在选定的零位调节，将声程零位设置在选定的水平刻度线上。水平刻度线上。39n调整方法：调整方法： 根据检测范围，利用已知尺寸的试块或工根据检测范围，利用已知尺寸的试块或工件上的两次不同反射波，件上的两次不同反射波， 通过调节仪器的通过调节仪器的扫描范围和延迟旋钮，使两个信号的前沿扫描范围和延迟旋钮，使两个信号的前沿分别位相应的水平刻度处。分别位相应的水平刻度处。 注意：调节扫

17、描速度用的试块应与被检工注意：调节扫描速度用的试块应与被检工件具有相同的声速。件具有相同的声速。 2 2 检测灵敏度的调整检测灵敏度的调整n检测灵敏度：在确定的声程范围内发现规检测灵敏度：在确定的声程范围内发现规定大小缺陷的能力。一般根据产品技术要定大小缺陷的能力。一般根据产品技术要求或有关标准确定。求或有关标准确定。n调整目的：发现工件中规定大小的缺陷，调整目的：发现工件中规定大小的缺陷，并对缺陷定量。并对缺陷定量。41n调节方法：试块调整法和工件底波调整法调节方法：试块调整法和工件底波调整法。（1 1）试块调整法：根据工件的厚度和对灵）试块调整法：根据工件的厚度和对灵敏度的要求选择相应的试

18、块。将探头对准敏度的要求选择相应的试块。将探头对准试块上的人工反射体，调整仪器，使示波试块上的人工反射体，调整仪器，使示波屏上人工反射体的最高反射回波达到基准屏上人工反射体的最高反射回波达到基准高度。高度。42注意问题：注意问题：a. a. 工件厚度工件厚度x3Nx3N或不能获得底波情况时，或不能获得底波情况时， 较为适宜。较为适宜。 b. b. 试块表面状态和材质衰减是否与被检试块表面状态和材质衰减是否与被检工件相近，应考虑两者的差异引起的反射工件相近，应考虑两者的差异引起的反射波高差异值，并对灵敏度进行补偿。波高差异值，并对灵敏度进行补偿。（2 2）试块计算法：）试块计算法： 对于厚度对于

19、厚度x x3N3N的工件，可选用一块材质的工件，可选用一块材质与工件相同（衰减系数相同）的平底孔试与工件相同（衰减系数相同）的平底孔试块（孔埋深块（孔埋深x xj j3N3N）来调节不同工件的检测）来调节不同工件的检测灵敏度。调节时要计算试块基准平底孔与灵敏度。调节时要计算试块基准平底孔与检测灵敏度所要求埋深与孔径的平底孔的检测灵敏度所要求埋深与孔径的平底孔的回波声压分贝差。回波声压分贝差。 不同直径不同埋深的平底孔回波的声不同直径不同埋深的平底孔回波的声压分贝差为：压分贝差为： dBdB为检测灵敏度的调节量，计算值为检测灵敏度的调节量，计算值为负值时需要提高仪器增益，计算值为正为负值时需要提

20、高仪器增益，计算值为正值时需要降低仪器增益。值时需要降低仪器增益。 考虑试块与受检工件表面状态的差异，考虑试块与受检工件表面状态的差异，应需要预先测定传输修正值，并在调节增应需要预先测定传输修正值，并在调节增益时进行补偿。益时进行补偿。n如果基准平底孔与检测灵敏度要求的平底如果基准平底孔与检测灵敏度要求的平底孔埋深相差较大，在计算调节量时还应考孔埋深相差较大，在计算调节量时还应考虑材质衰减的影响，试块计算法要求试块虑材质衰减的影响，试块计算法要求试块衰减系数与工件相同，因此采用下式计算衰减系数与工件相同，因此采用下式计算总的增益调节量：总的增益调节量：例题：例题： 用用f f=2.5MHz=2

21、.5MHz、D DS S=20mm=20mm的纵波探头检测，的纵波探头检测，钢件厚度钢件厚度x x为为500mm500mm，传输修正值为，传输修正值为3dB3dB，工，工件与试块的材料衰减系数件与试块的材料衰减系数=0.005dB0.005dB，如，如何利用埋深何利用埋深200mm200mm的的2mm2mm平底孔试块按平底孔试块按3mm3mm平底孔调节检测灵敏度？（钢中平底孔调节检测灵敏度？（钢中C CL L=5900m/s=5900m/s）。48解： CL/f 5.9/2.5=2.36 (mm) N DS2 /4 202/42.36 42(mm) 200 (mm) 3N342126(mm)

22、试块中的平底孔埋深和工件厚度均大于 3N， 可用试块计算法来调节检测灵敏度。 检测灵敏度调节量为：检测灵敏度调节量为： dB=40lgdB=40lg5005002 2/ /200200 3 3 2 20.0050.005（500-200500-200） = =9+3=129+3=12（dBdB） 加上传输修正值加上传输修正值3dB3dB，共需增益，共需增益15dB15dB。 调节仪器：调节仪器： 将试块中平底孔的最大回波调到规定高将试块中平底孔的最大回波调到规定高度，再增益度，再增益15dB15dB。 n锻件探伤（实例）锻件探伤（实例）n以以175/3175/3（22）试块为基准调节仪器，）试

23、块为基准调节仪器，探测探测225mm225mm锻件，要求锻件，要求225/2225/2灵敏度。灵敏度。( (探探头头:2.5P:2.5P2020Z Z）n1 1、计算：、计算： C/f C/f 5.9/2.5=2.36 (mm)5.9/2.5=2.36 (mm) 1 15050 (mm) (mm) 3N3N3 3127.2127.2 (mm) (mm) 可以用当量计算法确定探测灵敏度可以用当量计算法确定探测灵敏度 =40lg2253（2）/1502 =14（7）dBn2、调节：、调节： 将探头对准将探头对准175试块底面利用一次最高反试块底面利用一次最高反射底波调节仪器扫描速度，再将射底波调节

24、仪器扫描速度，再将150/3 （2）最高反射波高调至）最高反射波高调至80%波高，增益波高，增益14(7)dB，即为，即为225/2灵敏度。灵敏度。n3、测试：、测试： 在在225mm锻件底部中心锻件底部中心200mm深处发现一深处发现一缺陷，反射波高缺陷，反射波高=3dB； =3dB=40lg225x/2002 x=2.11(mm)n4、结论：该锻件经、结论：该锻件经UT探伤在底部中心探伤在底部中心200mm深处发现一缺陷，相当于深处发现一缺陷，相当于2平底孔平底孔当量，按当量，按JB/T4730-2005标准评为标准评为级。级。(3)(3)工件底波调整法：工件底波调整法： 根据工件底面回波

25、与人工缺陷（如平根据工件底面回波与人工缺陷（如平底孔）回波分贝差底孔）回波分贝差dBdB为定值的原理进行为定值的原理进行的。的。 注意问题：只能用于厚度注意问题：只能用于厚度x3Nx3N的工件，要的工件，要求工件具有平行底面或圆柱底面，且底面求工件具有平行底面或圆柱底面，且底面光洁干净。光洁干净。 1)1)工件底面回波与同深度的人工缺陷（如平工件底面回波与同深度的人工缺陷（如平底孔）回波分贝差底孔）回波分贝差dBdB理论计算公式：理论计算公式： （x3Nx3N） n锻件探伤（实例）锻件探伤（实例）n以以175175（225225）mmmm试块底面为基准调节仪器试块底面为基准调节仪器，探测，探测

26、175175（225225）mmmm锻件，要求锻件，要求175175（225225）/2/2灵敏度。灵敏度。( (探头探头:2.5P:2.5P2020Z Z）n1 1、计算：、计算： C/f C/f 5.9/2.5=2.36 (mm)5.9/2.5=2.36 (mm) 1 175(225)75(225) (mm) (mm) 3N3N3 3 127.2127.2 (mm) (mm) 可以用当量计算法确定探测灵敏度可以用当量计算法确定探测灵敏度 =20lg2X/2 =20lg22.36175(225)/3.1422 =36(38)dBn2、调节：、调节： 将探头对准将探头对准175（225）mm试

27、块底面利用一试块底面利用一次最高反射底波调节仪器扫描速度，再将次最高反射底波调节仪器扫描速度，再将175（225）试块底面最高反射波高调至）试块底面最高反射波高调至80%波高，增益波高，增益36(38)dB，即为，即为175（225）/2灵敏度。灵敏度。n3 3、测试：、测试： 在在175mm175mm锻件底部中心锻件底部中心150mm150mm深处发现深处发现 一缺陷，反射波高一缺陷，反射波高=3dB=3dB； =3dB=40lg175=3dB=40lg175x/150 x/1502 2 xx=2.04(mm)=2.04(mm)n4 4、结论：该锻件经、结论：该锻件经UTUT探伤在底部中探伤

28、在底部中150mm150mm深处发现一缺陷，相当于深处发现一缺陷，相当于22平底孔当量，平底孔当量，按按JB/T4730-2005JB/T4730-2005标准评为标准评为级。级。 2)2)工件底面回波与不同深度的人工缺陷（如工件底面回波与不同深度的人工缺陷（如平底孔）回波分贝差平底孔）回波分贝差dBdB理论计算公式：理论计算公式： （x3Nx3N）n锻件探伤（实例）锻件探伤（实例）n以以100大平底试块为基准调节仪器，探测大平底试块为基准调节仪器，探测225（175）mm锻件，要求锻件，要求225（175）/2灵敏灵敏度。度。(探头探头:2.5P14Z）n1、计算：、计算： C/f 5.9/

29、2.5=2.36 (mm) N DS2 /4 142/42.36 20.8(mm) 100 (mm) 3N320.8 62.3(mm) 可以用当量计算法确定探测灵敏度可以用当量计算法确定探测灵敏度n=20lg2X22/2X1 =20lg22.362252(1752)/3.1422100 =45.6(41.2)dBn2、调节：、调节： 将探头对准将探头对准100mm大平底试块利用一次最大平底试块利用一次最高反射底波调节仪器扫描速度，再将高反射底波调节仪器扫描速度，再将B1最最高反射底波调至高反射底波调至80%波高，增益波高，增益46(41)dB，即为即为225（175）/2灵敏度。灵敏度。n3、

30、测试：、测试： 在在225（175）mm锻件底部中心锻件底部中心200（150）mm深处发现一缺陷，反射波高深处发现一缺陷，反射波高=14.5dB； =14.5dB=40lg225（175）x/ 200（150）2 x=4.1(mm)n4、结论：该锻件经、结论：该锻件经UT探伤在底部中心探伤在底部中心200（150）mm深处发现一缺陷，相当于深处发现一缺陷，相当于4.1平底孔当量，按平底孔当量，按JB/T4730-2005标准评为标准评为级。级。3. 3. 传输修正值的测定传输修正值的测定 在利用试块调节检测灵敏度时，当工件在利用试块调节检测灵敏度时，当工件表面状态和材质衰减与对比试块存在差异

31、表面状态和材质衰减与对比试块存在差异时采取的一种补偿措施。时采取的一种补偿措施。65测定方法：测定方法： 通过试块的底波与工件底波进行比较，通过试块的底波与工件底波进行比较，取其比值的分贝值。取其比值的分贝值。要求：要求： 试块与工件均有相互平行的大平底表面。试块与工件均有相互平行的大平底表面。4.4.工件材质衰减系数的测定工件材质衰减系数的测定 目的：在检测大厚度工件的情况下，用计目的：在检测大厚度工件的情况下，用计算法调整灵敏度和评定缺陷当量时，计算算法调整灵敏度和评定缺陷当量时，计算材质衰减引起的信号幅度差。材质衰减引起的信号幅度差。 测定方法：（见标准测定方法：（见标准4.2.7)4.

32、2.7)6.4.2 6.4.2 扫查扫查n扫查：移动探头是声束覆盖到工件上需检扫查：移动探头是声束覆盖到工件上需检测的所有体积的过程。测的所有体积的过程。n扫查方式：探头移动方式、扫查速度、扫扫查方式：探头移动方式、扫查速度、扫查间距。查间距。n扫查灵敏度：扫查灵敏度： 为了保证缺陷的检出，防止因耦合不稳为了保证缺陷的检出，防止因耦合不稳使缺陷显示幅度过低而漏检，扫查时将调使缺陷显示幅度过低而漏检，扫查时将调整好的灵敏度在再增益整好的灵敏度在再增益4 46dB6dB。(1) (1) 扫查方式：按探头移动方向、移动轨迹扫查方式：按探头移动方向、移动轨迹来描述。来描述。(2) (2) (3) (3

33、) 评定内容：评定内容： 缺陷位置缺陷位置: : 缺陷平面位置和埋藏深度。缺陷平面位置和埋藏深度。 缺陷尺寸缺陷尺寸: : 缺陷回波幅度、当量尺寸、延缺陷回波幅度、当量尺寸、延 伸长度（或面积）的测量。伸长度（或面积）的测量。1. 1. 缺陷位置的确定缺陷位置的确定 缺陷平面位置的确定：缺陷波最大幅度的缺陷平面位置的确定：缺陷波最大幅度的位置处，通常位于探头的正下方。位置处，通常位于探头的正下方。 缺陷埋藏深度的确定：缺陷埋藏深度的确定： x x f f = n= nf f2. 2. 缺陷尺寸的评定缺陷尺寸的评定(1) (1) 回波高度法：根据回波高度给缺陷定量回波高度法：根据回波高度给缺陷定

34、量的方法。的方法。1) 1) 缺陷回波高度法：缺陷回波高度法： 在调定的灵敏度下，缺陷回波峰值相对在调定的灵敏度下，缺陷回波峰值相对于荧光屏垂直满刻度的百分比，或用回波于荧光屏垂直满刻度的百分比，或用回波峰值下降或上升至基准高度所需衰减（或峰值下降或上升至基准高度所需衰减（或增益）的分贝数来表示缺陷回波的高度。增益）的分贝数来表示缺陷回波的高度。2) 2) 底面回波高度法：底面回波高度法： 底面回波高度的降低的多少与缺陷的大底面回波高度的降低的多少与缺陷的大小有关。小有关。 B/BB/BF F法：在一定的检测灵敏度条件下，用法：在一定的检测灵敏度条件下，用无缺陷时的工件底面回波高度无缺陷时的工

35、件底面回波高度B B与有缺陷时与有缺陷时的工件底面回波高度的工件底面回波高度B BG G相比较来确定缺陷相相比较来确定缺陷相对大小的方法。对大小的方法。 F/B F/BF F法：用缺陷回波的高度法：用缺陷回波的高度F F与缺陷处工与缺陷处工件底面回波的高度件底面回波的高度B BG G相比较来确定缺陷相对相比较来确定缺陷相对大小的方法。大小的方法。 F/B F/B法：用缺陷回波的高度法：用缺陷回波的高度F F与无缺陷处工与无缺陷处工件底面回波的高度件底面回波的高度B B相比较来确定缺陷相对相比较来确定缺陷相对大小的方法。大小的方法。n优点：不需要对比试块和复杂的计算，可优点：不需要对比试块和复杂

36、的计算，可利用缺陷的阴影对缺陷大小进行评价有助利用缺陷的阴影对缺陷大小进行评价有助于检测因缺陷形状、反射率等原因使反射于检测因缺陷形状、反射率等原因使反射信号较弱的大缺陷。信号较弱的大缺陷。n缺点：不能明确地给出缺陷的尺寸，位考缺点：不能明确地给出缺陷的尺寸，位考虑缺陷深度、声束直径等对检测结果的影虑缺陷深度、声束直径等对检测结果的影响。不适用于对形状复杂而无底面回波的响。不适用于对形状复杂而无底面回波的工件进行检测。工件进行检测。(2) (2) 当量评定法：将缺陷的回波幅度与规则当量评定法：将缺陷的回波幅度与规则形状的人工反射体的回波幅度进行比较的形状的人工反射体的回波幅度进行比较的方法。适

37、用于面积小于声束截面的缺陷的方法。适用于面积小于声束截面的缺陷的尺寸评定。尺寸评定。n缺陷的当量尺寸：缺陷与规则形状的人工缺陷的当量尺寸：缺陷与规则形状的人工反射体的埋深相同，反射波高相等，则称反射体的埋深相同，反射波高相等，则称该人工反射体的反射面尺寸为缺陷的当量该人工反射体的反射面尺寸为缺陷的当量尺寸。尺寸。n注意：通常情况下实际缺陷的实际尺寸要注意：通常情况下实际缺陷的实际尺寸要大于当量尺寸。大于当量尺寸。1) 1) 试块对比法：将缺陷波幅度直接与对比试块对比法：将缺陷波幅度直接与对比试块中同声程的人工反射体回波幅度相比试块中同声程的人工反射体回波幅度相比较，两者相等时以该人工反射体尺寸

38、作为较，两者相等时以该人工反射体尺寸作为缺陷当量。缺陷当量。n注意：采用试块对比法给缺陷定量时，要注意：采用试块对比法给缺陷定量时，要保持检测条件（试块的材质、表面粗糙度保持检测条件（试块的材质、表面粗糙度和形状、缺陷和平底孔的埋深、所用的仪和形状、缺陷和平底孔的埋深、所用的仪器、探头和对探头施加的压力等）相同。器、探头和对探头施加的压力等）相同。 如果缺陷和平底孔的埋深不同，则可用如果缺陷和平底孔的埋深不同，则可用两个埋深与之相近的平底孔，用插值法进两个埋深与之相近的平底孔，用插值法进行评定。行评定。n优点：明确直观，结果可靠，不受近场区优点：明确直观，结果可靠，不受近场区的限制。的限制。n

39、缺点：要制作一系列含不同声程不同直径缺点：要制作一系列含不同声程不同直径人工缺陷的试块。人工缺陷的试块。2) 2) 当量计算法：当量计算法： 根据超声检测中测得的缺陷回波与基准根据超声检测中测得的缺陷回波与基准波高（或底波）的分贝差值，利用各种规波高（或底波）的分贝差值，利用各种规则反射体的理论回波声压公式进行计算，则反射体的理论回波声压公式进行计算，求出缺陷当量尺寸的定量方法。求出缺陷当量尺寸的定量方法。 注意：计算法应用的前提是缺陷位于注意：计算法应用的前提是缺陷位于3 3倍倍近场长度以外。近场长度以外。n大平底回波声压公式：大平底回波声压公式：n平底孔回波声压公式：平底孔回波声压公式：（

40、x3N）（x3N）n不同直径与距离平底孔，其回波声压间的不同直径与距离平底孔，其回波声压间的分贝差值为：分贝差值为：若考虑材质衰减引起的声压随距离的变化：若考虑材质衰减引起的声压随距离的变化：n不同距离的平底孔与大平底回波声压间的不同距离的平底孔与大平底回波声压间的分贝差值为：分贝差值为：若考虑材质衰减引起的声压随距离的变化：若考虑材质衰减引起的声压随距离的变化：3) AVG3) AVG曲线法：纵波直探头检测时，可用平曲线法：纵波直探头检测时，可用平底孔底孔AVGAVG曲线确定缺陷当量。曲线确定缺陷当量。 通用通用AVGAVG曲线、曲线、 实用实用AVGAVG曲线。曲线。 (3) (3) 缺陷

41、延伸长度的测定：缺陷延伸长度的测定： 对于面积大于声束截面或长度大于声束对于面积大于声束截面或长度大于声束截面直径的缺陷，根据可检测到缺陷的探截面直径的缺陷，根据可检测到缺陷的探头移动范围来确定缺陷的大小。头移动范围来确定缺陷的大小。n缺陷的指示长度：按规定的方法测定的缺缺陷的指示长度：按规定的方法测定的缺陷长度。与缺陷的实际长度有一定的差别陷长度。与缺陷的实际长度有一定的差别。n测定原理：根据缺陷的最大回波高度降低测定原理：根据缺陷的最大回波高度降低的情况和探头移动的距离来确定缺陷的边的情况和探头移动的距离来确定缺陷的边界范围或长度。界范围或长度。1) 1) 相对灵敏度测长法：以缺陷的最高回

42、波相对灵敏度测长法：以缺陷的最高回波为相对基准。沿缺陷的长度方向移动探头为相对基准。沿缺陷的长度方向移动探头，降低一定的，降低一定的dBdB值来测定缺陷的长度。值来测定缺陷的长度。88a. 6dBa. 6dB法：扫查过程中缺陷反射波只有一个法：扫查过程中缺陷反射波只有一个高点情况；高点情况；b. b. 端点端点6dB6dB法：扫查过程中缺陷反射波有多法：扫查过程中缺陷反射波有多个高点情况。个高点情况。892) 2) 绝对灵敏度测长法：绝对灵敏度测长法： 在仪器灵敏度一定在仪器灵敏度一定的条件下，探头沿缺陷的长度方向左右移的条件下，探头沿缺陷的长度方向左右移动，当缺陷波高降低到规定位置时，将探动

43、，当缺陷波高降低到规定位置时，将探头移动的距离作为缺陷的指示长度。头移动的距离作为缺陷的指示长度。903) 3) 端点峰值法：扫查过程中缺陷反射波有多端点峰值法：扫查过程中缺陷反射波有多个高点情况，将缺陷两端反射波极大值之个高点情况，将缺陷两端反射波极大值之间探头移动的距离作为缺陷的指示长度。间探头移动的距离作为缺陷的指示长度。916.4.4 6.4.4 非缺陷回波的判断非缺陷回波的判断1. 1. 迟到波：迟到波： 当纵波直探头置于细长工件或试块上时，当纵波直探头置于细长工件或试块上时，扩散纵波波束在侧壁产生波型转换（纵波扩散纵波波束在侧壁产生波型转换（纵波横波，横波横波，横波纵波），最后经底

44、面反射纵波），最后经底面反射回探头出现的回波。回探头出现的回波。932. 612. 61反射：反射： 当探头置于直角三角形工件上时，若纵当探头置于直角三角形工件上时，若纵波入射角波入射角与横波反射角与横波反射角的关系为：的关系为：=90=90会出现位置特定的反射波。会出现位置特定的反射波。3. 3. 三角反射：三角反射： 纵波直探头径向检测实心圆柱时，扩散纵波直探头径向检测实心圆柱时，扩散声束在圆柱面上形成三角反射路径出现的声束在圆柱面上形成三角反射路径出现的多个反射回波。多个反射回波。984. 4. 探头杂波探头杂波5. 5. 工件轮廓回波工件轮廓回波6. 6. 幻像波幻像波997. 7.

45、侧壁干涉波侧壁干涉波(1) (1) 侧壁干涉对检测的影响侧壁干涉对检测的影响 侧壁干涉的影响，改变了探头的指向，侧壁干涉的影响，改变了探头的指向，缺陷最高回波不在探头的轴线上，影响缺缺陷最高回波不在探头的轴线上，影响缺陷定位和定量。陷定位和定量。(2) (2) 避免侧壁干涉的条件：避免侧壁干涉的条件： 1 1）探头轴线上的缺陷反射：）探头轴线上的缺陷反射：2W2Wa a44 避免侧壁干涉的最小距离避免侧壁干涉的最小距离 d dminmin 为：为：2 2）底面反射：）底面反射：2W 2W 2 2a a 44 避免侧壁干涉的最小距离避免侧壁干涉的最小距离d dminmin 为：为：6.5 6.5

46、 横波斜探头检测技术横波斜探头检测技术6.5.1 6.5.1 检测设备的调节检测设备的调节1. 1. 探头入射点和折射角的测定探头入射点和折射角的测定2. 2. 扫描速度的调节扫描速度的调节104(1)(1)声程调节法：示波屏上的水平刻度值声程调节法：示波屏上的水平刻度值与与横波声程横波声程x x成比例。成比例。(2)(2)水平调节法：示波屏上的水平刻度值水平调节法：示波屏上的水平刻度值与与反射体的水平距离反射体的水平距离 l l 成比例。成比例。(3)(3)深度调节法：示波屏上的水平刻度值深度调节法：示波屏上的水平刻度值与与反射体的深度反射体的深度d d成比例。成比例。3. 3. 距离距离波

47、幅曲线的制作和灵敏度调整波幅曲线的制作和灵敏度调整n距离距离波幅曲线：相同大小的反射体随波幅曲线：相同大小的反射体随探头距离的变化其反射波高的变化曲线探头距离的变化其反射波高的变化曲线。n绘制：根据时基线调节的三种方法，按绘制：根据时基线调节的三种方法，按相应的方法进行绘制。相应的方法进行绘制。n4. 4. 传输修正值的测定和补偿传输修正值的测定和补偿106 传输修正值：包括试块和工件两者间材料传输修正值：包括试块和工件两者间材料的材质衰减以及工件表面粗糙度和耦合状的材质衰减以及工件表面粗糙度和耦合状态引起的表面声能损失。态引起的表面声能损失。1076.5.2 6.5.2 扫查扫查n四种基本扫

48、查方式：四种基本扫查方式： 前后、左右、转向和环绕扫查。前后、左右、转向和环绕扫查。 前后左右扫查用于发现缺陷的存在；前后左右扫查用于发现缺陷的存在； 左右扫查用于缺陷横向长度的测定；左右扫查用于缺陷横向长度的测定； 转向扫查和环绕扫查确定缺陷的形状。转向扫查和环绕扫查确定缺陷的形状。1101116.5.3 6.5.3 缺陷的评定缺陷的评定n缺陷的评定包括：缺陷的水平位置和垂直缺陷的评定包括：缺陷的水平位置和垂直深度的确定以及缺陷尺寸的评定。深度的确定以及缺陷尺寸的评定。n缺陷的水平位置和垂直深度：缺陷的水平位置和垂直深度： 根据缺陷反射回波幅度最大时，在时基线根据缺陷反射回波幅度最大时，在时

49、基线上缺陷回波的前沿位置所读出的声程距离上缺陷回波的前沿位置所读出的声程距离或水平、垂直距离，再按已知的探头折射或水平、垂直距离，再按已知的探头折射角计算得到的。角计算得到的。n缺陷的尺寸：缺陷的尺寸： 通过测量缺陷发射波高与基准反射体回通过测量缺陷发射波高与基准反射体回波波高之比，以及测定缺陷的延伸长度来波波高之比，以及测定缺陷的延伸长度来进行评定的。进行评定的。114 1. 1. 平面工件的缺陷定位平面工件的缺陷定位 工件中缺陷的位置由探头的折射角和工件中缺陷的位置由探头的折射角和声程来确定或由缺陷的水平和垂直方向的声程来确定或由缺陷的水平和垂直方向的投影来确定。三种横波扫描速度调节方法投

50、影来确定。三种横波扫描速度调节方法（声程、水平、深度）相对应的缺陷定位（声程、水平、深度）相对应的缺陷定位方法方法。 2. 2. 圆柱曲面工件的缺陷定位圆柱曲面工件的缺陷定位n沿轴向检测，缺陷定位与平面相同；n沿周向检测，缺陷定位与平面不同，分外沿周向检测，缺陷定位与平面不同，分外圆和内壁检测两种情况：圆和内壁检测两种情况：(1) (1) 外圆周向探测：外圆周向探测圆柱面时外圆周向探测：外圆周向探测圆柱面时，缺陷的位置由深度，缺陷的位置由深度H H和弧长和弧长L L来确定。来确定。n当探头从圆柱曲面外壁作周向检测时，弧当探头从圆柱曲面外壁作周向检测时，弧长长L L总比水平距离总比水平距离 l

51、l 值大，但深度值大，但深度H H总比总比 d d 值小。值小。117118(2) (2) 内壁周向探测：内壁周向探测圆柱面时内壁周向探测：内壁周向探测圆柱面时，缺陷的位置由深度，缺陷的位置由深度 h h 和弧长和弧长 l l来确定。来确定。n当探头从圆柱曲面内壁作周向检测时，弧当探头从圆柱曲面内壁作周向检测时，弧长长L L总比水平距离总比水平距离 l l 值小，但深度值小，但深度H H总比总比 d d 值大。值大。119n(3) (3) 最大探测壁厚：当用采用横波斜探头最大探测壁厚：当用采用横波斜探头从外圆周向检测筒体工件时且波束轴线与从外圆周向检测筒体工件时且波束轴线与筒体内壁相切时，对应

52、的壁厚为最大探测筒体内壁相切时，对应的壁厚为最大探测厚度厚度T Tm m，工件壁厚超过该厚度值时，超声波，工件壁厚超过该厚度值时，超声波束将扫查不到内壁。束将扫查不到内壁。n不同不同K K值探头最大检测壁厚值探头最大检测壁厚T Tm m与工件外径与工件外径D D之之比比T Tm m/D/D为：为：122n3. 3. 缺陷定量：缺陷回波幅度和指示长度缺陷定量：缺陷回波幅度和指示长度n 回波幅度评定：依据规则反射体的回波幅回波幅度评定：依据规则反射体的回波幅度与缺陷尺寸的关系，常用实测距离度与缺陷尺寸的关系，常用实测距离波波幅曲线进行评定。幅曲线进行评定。n 测长法：相对灵敏度法：测长法：相对灵敏

53、度法： a. 6dB a. 6dB法法 b. b. 端点端点6dB6dB法法 绝对灵敏度法绝对灵敏度法: : 端点峰值法端点峰值法: :4. 4. 非缺陷回波的判定非缺陷回波的判定 (1) (1) 工件轮廓回波工件轮廓回波124(2) (2) 端角反射波端角反射波(3) (3) 探头杂波探头杂波(4) (4) 表面波表面波(5) (5) 幻象波幻象波(6) (6) 草状回波草状回波(7) (7) 焊缝中的变形波焊缝中的变形波126127128(8) “(8) “山山”形波形波6.6 6.6 影响缺陷定位、定量的主要因素影响缺陷定位、定量的主要因素6.6.1 6.6.1 影响缺陷定位的主要因素影响缺陷定位的主要因素1. 1. 仪器的影响仪器的影响: : 发射脉冲频带宽度、接收系发射脉冲频带宽度