超声探头及超声波检测原理

现象与问题：1、在超声波探伤中，超声波是从哪里来的？又是怎样产生的？2、由于零件形状及缺陷位置多样性，实际超声波探伤怎样满足这些要求呢？第1页，共18页。超声波探头教学目的：了解超声波探头发射和接受超声波机理，掌握超声波探头种类和结构特点。超声波探头第2页，共18页。一、超声波探头功用探伤用超声波是一种频率高达几百千赫到几兆赫的高频脉冲弹性波。超声波探头ＴＦＢ探头零件显示器缺陷第3页，共18页。一、超声波探头功用电信号→探头→超声波→零件－－超声波发射；零件内超声波→探头→电信号－－超声波接收；超声波探头电信号超声波探头探头功用：是一种可逆的声电转换元件。在探伤中起发射和接收高频脉冲弹性波作用。第4页，共18页。二、压电效应超声波探头例如：石英又称SiO2，它是一种单晶三角晶体。具有3个极化轴（X1，X2，X3）和1个光轴。

第5页，共18页。探测深度较大,适用范围较广；晶片产生超声波的入射方向可以改变。压电晶片、阻尼块、外壳、电极、保护膜（斜锲）、调谐线圈1、在超声波探伤中，超声波是从哪里来的？又是怎样产生的？压电晶片、阻尼块、外壳、电极、保护膜（斜锲）、调谐线圈零件内超声波→探头→电信号－－超声波接收；2、由于零件形状及缺陷位置多样性，实际超声波探伤怎样满足这些要求呢？压电晶片：实现声电相互转换；具有良好的方向性适用于探测曲面零件与晶片垂直方向上一定深度的缺陷。适用于探测晶片正下方与声束方向垂直的缺陷；直探头－单晶片,双晶片,聚焦直探头压电晶片：实现声电相互转换；压电晶片、阻尼块、外壳、电极、保护膜（斜锲）、调谐线圈二、压电效应超声波探头第6页，共18页。二、压电效应超声波探头压电效应机理

应力电场正压电效应逆压电效应正压电效和逆压电效应统称压电效应。第7页，共18页。三、探头结构组成超声波探头探头组成：压电晶片、阻尼块、外壳、电极、保护膜（斜锲）、调谐线圈压电晶片：实现声电相互转换；阻尼块：吸收声能加大阻尼；外壳：保护固定内部原件；电极：实现晶片和电缆连接；保护膜、斜锲：保护晶片、波形转换；调谐线圈：实现探头与仪器最佳匹配。第8页，共18页。四、探头种类超声波探头直探头－单晶片,双晶片,聚焦直探头斜探头－横波探头,表面波探头可变角探头其它探头－充水探头,涡流超声探头,薄膜探头探头种类第9页，共18页。四、探头种类超声波探头直探头特点:

适用于探测晶片正下方与声束方向垂直的缺陷；

探测深度较大,适用范围较广；

检测灵敏度高。第10页，共18页。四、探头种类超声波探头斜探头特点:

适合探测探头斜下方不同角度方向的缺陷；

探测深度较小,适用直探头难以探测的部位；

检测灵敏度较高。第11页，共18页。四、探头种类超声波探头双晶探头特点:

双晶片声场重叠区域灵敏度最高,一般用于定向定位检测；

探测深度较小；

检测灵敏度高较。第12页，共18页。四、探头种类超声波探头可变角探头特点:晶片产生超声波的入射方向可以改变。一个探头可进行多个方向上探测，是一种多功能探头。第13页，共18页。具有3个极化轴（X1，X2，X3）和1个光轴。阻尼块：吸收声能加大阻尼；保护膜、斜锲：保护晶片、波形转换；电极：实现晶片和电缆连接；适用于探测晶片正下方与声束方向垂直的缺陷；探测深度较小,适用直探头难以探测的部位；正压电效和逆压电效应统称压电效应。压电晶片：实现声电相互转换；联合双探头（分割探头）适用于探测晶片正下方与声束方向垂直的缺陷；1、在超声波探伤中，超声波是从哪里来的？又是怎样产生的？其它探头－充水探头,涡流超声探头,薄膜探头电极：实现晶片和电缆连接；调谐线圈：实现探头与仪器最佳匹配。压电晶片、阻尼块、外壳、电极、保护膜（斜锲）、调谐线圈四、探头种类超声波探头聚焦探头特点:具有良好的方向性适用于探测曲面零件与晶片垂直方向上一定深度的缺陷。第14页，共18页。五、探头表示方法超声波探头第15页，共18页。五、探头表示方法超声波探头第16页，共18页。五、探头表示方法超声波探头基本频率晶片材料晶片尺寸探头种类特征晶片材料表示法ＰＢＴＬＩＱＮ锆钛酸铅陶瓷钛酸钡陶瓷钛酸铅陶瓷铌酸锂单晶碘酸锂单晶石英单晶其它压电材料代号压电材料探头种类表达法ＺＫＸFG