超声波技术及其基础方法

第三章超声波探伤的通用措施和基础技术

第一节超声波探伤措施分类及特点

超声波探伤的实质是：首先将工件被检部位处在一种超声场中，工件若无不持续分布（如

无缺陷等），则超声场在持续介质中的分布是正常的。若工件中存在不持续分布（如有缺陷等）,

则超声波在异质界面上产生反射、折射和透射，使超声场的正常分布受到干扰。使用一定口勺

措施测出这种异常分布相对丁正常分布的变化，并找出它们之间变化规律，这就是超声波探

伤的任务。

超声波探伤有许多措施，如将它们逐一分类，一般可用如下几种：

A型显示法

校妹陷显示方式分

crulG—•L

持续波法

按超声波传播方式分

超

穿透法

按探伤工作原理分

声

纵波法

波

按探伤波型分横波法

探

直接接触法

按超声波耦合方式分

单探头法

按探头数量分

»1•L

下面仅以实际探伤中较为常用的措施和特点作一简介。

一、脉冲反射法和穿透法

超声波在传播过程中碰到缺陷会产生反射、透射及缺陷后侧声影，按以上这些引起声场

异常变化的不同样原理，可将检测措施分为脉冲反射和穿透法（又称阴影法），前者以检测缺

陷的反射声压（或声能）大小来蛹定缺陷量值，后者以测定缺陷对超声波的正常传播H勺遮挡所

导致的声影大小来确定缺陷的量值。图3-1和图3-2所示为这两者的工作原理图.

目前，超声波探伤中常用脉冲反射法，与穿透法相比，脉冲反射法有如下特点：

1.敏捷度高

对于穿透法，只有当超声声压变化不不大于20%以上时才有也许检测，它相称于声压

只减少2dB。由于探头晶片尺寸有一定大小及缺陷自身的声衍射现象，要获得不不大于20%

声压变化量，缺陷对声传播遮挡面积已相称大了。对于脉冲反射法，缺陷反射波声压仅是入

射声压的1%时，探伤仪就已经可以检出，此时，与缺陷反射声压相对应日勺反射而积是很小

的。

2.缺陷定位精度高

脉冲反射法可运用缺陷反射波的传播时间，通过扫描速度（即时间轴比例）调整，对缺陷

进行对的定位。而穿透法只能以观测接受波形高下来确定缺陷面积，而波形所处位置不能体

现缺陷声程，即处在不同样部位的相似面积的缺陷，其接受波形高度相等，位置不变，见图

3-3所示。

图3-1脉冲反射法探伤原理

(a)无缺陷(b)次小缺陷(c)仃大缺陷

图3-2穿透法探伤原理图3-3穿透法探测处在不同

样部位的缺陷

3.合用于多种探伤技术

脉冲反射法合用性广，配以不同样的探头和耦合方式可进行纵波、横波、表面波、板波

及直接接触、液浸法等多种探伤技术，以适应从多方面对各类工件缺陷的探测。

4.不需要专门扫查装置现场手工操作以便

穿透法中为保持发收二探头的相对位置，往往需要专用扫查装置.，而脉冲反射法单探头

工作时就不需要任何扫查装置，从而为多种场所的现场作.业带来以便。

穿透法的长处往往弥补了脉冲反射法的局限性方面。例如，穿透法具有的探伤几乎不存

在肓区口勺长处，可弥补脉

冲反射法直接接触探伤因

有较大盲区而不能发现表

面缺陷的局限性，且对薄

工件的探测也较为合适。

ra1-4Hu而不口触心的业|］由

再如，穿透法对形状简朴H勺批量工件判伤简朴，操作以便，易实现持续自动探伤且检查速度

快。又因其声程较反射法短，适于探测衰减系数较大口勺材料，对于取向不良口勺缺陷(其反射

面不与声束垂直)，用脉冲反射法不易检测时.，用穿透法反而有很好H勺探测效果，这是由于

取向不良的缺陷因它有一定指向性，也许导致探头接受不到反射声压；而穿透法中，虽然缺

陷取向不良，只要它遮挡超声波束的传播，缺陷就能被发现，见图3-4所示。

脉冲反射法是目前运用最广泛的一种探测措施，就其自身来说，它又可分为许多种措施,

下面我们将择要加以简介。

二、脉冲反射法的种类和特点

脉冲反射法分类如下：

纵波法

单探头横波法

直接接触去

脉

I双直探头纵波法

双探头I

冲

仝没液浸法

液浸法

扁郭满厚法

1.直接接触纵波脉冲反射法

(1)一次脉冲反射法一次脉冲反射法如图3-5所示。

图3-5直接接触纵波一次反射法

当工件中无缺陷时，荧光屏上只有始波T与一次底波B。当工件中有小缺陷时，始波与

底波之间出现缺陷E缺陷波高与其反射面积有关，此时底波幅度会有下降。当工件中缺陷

不不大于声束直径时，底波消失，荧光屏上只有始波和缺陷波.

(2)多次脉冲反射法这是以多次底而脉冲回波为根据进行探伤的种措施，超声波在

具有平行表面H勺工件中传播，若无缺陷时，声波经底面反射回探头，一部分能量被探头接受,

得到一次底波B”另一部分能量又折回底面再被探头接受，得到二次底波B2,剩余能量再

折回探头，如此往复多次，得究竟面多次回波，直至声能完全耗尽为止。根据多次底波波幅

递减的快慢，可用以判断_L件材质衰减状况及有无对声能吸取大的缺陷(如图3-6所示)，

也可以用来判断工件中缺陷的严重程度，见图3-7所示。

图3-6用多次脉冲反射法探伤

(3)组合双探头脉冲反射法组合双探头由一发一收两品片和有机玻璃延迟块构成，可

用来减小盲区，有助于发现近表面缺陷，如图3-8所示。

图3-7直接接触纵波多次脉冲反射法

(b)仃缺陷

图3-8直接接触纵波双探头脉冲反射法

2.斜角探伤法

在脉冲反射法探伤中，将晶片安装在具有一定入射角内有机玻璃斜楔上，使纵波以一定

倾斜角度入射，经波型转换后在工件中获得横波、表面波或板波的探伤措施统称为斜角探伤

法。斜角探伤法可以检测宜探头纵波无法发现的缺陷，可适应不同样形状工件和不同样方位

缺陷口勺探测。

(1)横波探伤法以有机玻璃为斜楔的斜探头，为得到单一折射横波，其纵波入射角应

不不大于第一临界角，不不不大于第二临界角。对于钢工件而言，入射角应为27.2°VaV

57.6,图39为横波斜角探伤示例。

(2)表面波探波法当斜探头有机玻璃斜楔入射角不不大于第二临界角时，折射声波所

有沿着工件表面传播，形成表面波。

式中：otR为产生表面波时纵波入射角：(20为第一介质中口勺纵波声速：CR2为第二介质中的

表而波声速。对于有机玻璃/钢，则有:

图3-9横波斜角法

2700

a=sin_|=653

R0.42x3230

表面波沿工件表面传播，遇转角或棱角时将有强烈反射回波，曲率越大反射越强。工件

上位于表面的缺陷也相称于有一定曲率的棱角，也有强烈的反射。运用这一原理可用于工件

表面探伤。图3-10为轴类表面探伤示例。

图3-10轴类表面波探伤

(3)板波(兰姆波)探伤法当介质中传播的声波波长与其板厚t相称时，则一定入射角

的纵波会在薄板中鼓励出板波(兰姆波)，此时的入射角应满足

a^sin-'^LL(3-2)

CR2

式中：C”为第一介质中的纵波声速：CR?为第二介质中的相速度，它可通过与f-tH勺关系曲

线杳出。

兰姆波有对称型和非对称型之分，它可在薄板两表面之间传播，用于探测0.5〜5mm薄

板中H勺分层、裂纹等缺陷。板材中无缺陷时荧光屏上只有板端面反射波：若有缺陷时，在对

应位置出现缺陷波，其板端面反射波波幅减少。对不同样板厚，其入射角不同样，故可用可

变角探头进行探伤。图3-11为兰姆波探伤示例。

图3-11兰姆波探伤

3.液浸法探伤

直接接触法虽然具有以便灵活、耦合层薄、声能损失少等长处，但实际探伤时由于探头

上所施压力大小、耦合层厚度、接触面积大小、工件表面凹坑的填充程度均难以控制；因此,

它们口勺综合影响难以估计；再则，直接接触法探头轻易磨损，探测速度慢，因而对某些批量

规则工件宜采用液浸法探伤，便于实现自动化，提高检查速度.

(1)液浸法3勺分类及其探伤图形液浸法就是探头与探测面之间有一层液体传声层，一

般以水作为耦合介质，因此也叫水浸法。根据工件和探头的浸没形式，一般可分为全没液浸

一工件，它们的探伤图形是相似的，见图3-12所示。

图中Si和S?分别为液层与工件之间•次界面回波和二次界面回波；Bi、B?、B3、为工

件底而多次回波；R.F2.F3为缺陷多次回波。

间隙法见图3-13所示，探头与工件之间也有液(水)层，不过水层很薄，厚度为0.3〜

0.8mm,因此，它的探伤图形上没有上述两种液浸法带来的界面回波S,而与直接接触探伤

法图形相似，其特点是耦合层可调整，且不易磨损探头。

(a)全没液浸法

S2(BJ)

佟3-12液浸脉冲多次反射法探伤图形

图3-13间隙法及其探伤图形

(2)液浸法中超声波H勺传播超声波在液体中传播时，声束扩散0W较小，指向性好，

一旦射入工件后，根据折射规律，折射后工件中扩散角。增大，BPO>0W,声束指向性变差，

见图3-14所示。

若被探工件表面是凸圆柱面，超声波通过液层进入工件表面后，就会产生类似凸透镜的

扩散现象.如图3-15所示，圆柱而曲率越大,扩散作用越厉害.

图3-14液浸法探伤中超声束的扩散图3-15液浸法中圆柱面工件的声束扩

散

采用液浸法探伤时的敏捷度一般应比直接接触法提高lOdB,以赔偿液/固界面上声能反

射损失和液体对声能口勺吸取损失。

第二节超声波探伤的基本措施

一、超声波探伤的缺陷定位原理

脉冲反射法超声波探伤中对缺陷位置确实定，一般以探头所在口勺探测而作为测量基准。

由于示波管水平刻度线经时间轴比例合适调整后，它就能指示对应的距离，因此时间轴比例

的调整（即探测范围调整）是缺陷定位中的重要环节。

1.直探头纵波探伤

直探头纵波探伤时，探测范围的调整可借助原则试块或对比试块进行，也可直接运用工

件大平底面。调整时应同步校正零位，使声程原点与水平刻度零位互相一致，按照需要调整

的探测范围选择合适厚度的试块，以便得到两个以上的底面回波。这是由于发射脉冲前沿位

置与声程原点不•定・致，用一次底面反射（•种基准回波）不能对H勺调整探测范围和校正零

位的缘故。例如，调整钢中200mmH勺探测范围时♦，可用HW试块厚度100mm作探测基准,

调整深度粗调与细调，以及水平旋钮，使测距为100mmH勺•次底波明和二次底波团分别

位于水平刻度H勺5格和10格处（见图3-16所示），此时，时间轴水平刻度每格代表钢中声

程20mm,

2.斜探头横波探伤

斜探头横波探伤H勺定位措施不像直探头纵波探伤那样只用单一H勺声程定位，而有声程定

位、水平定位和深度定位之分。同步，为使定位计算以便，一般将斜探头入射点作为声程原

点，并经零位校正后，声程原点与时间轴零位相一致。这样，有机玻璃中一段纵波声程移在

零位左边，零位右边的时间轴刻度直接体现了工件中反射体的声程、水平距或深度距离，读

数以便。图3-17为用斜探头横波进行焊缝探伤的示例。

由图可知，所谓声程定位，即示波屏上显示的缺陷波前沿所对应的时间轴刻度，体现了

缺陷距入射点H勺斜声程W；水平定位则体现缺陷距入射点的水平距离x：深度定位则体现缺

陷距探测面的深度y。虽然它们确定缺陷位置的措施有所区别，但实际上通过简朴的三角关

系计算，可以很以便地进行互相换算。

直射声束定位时有:

W=」=上(3-3)

sin。cos（|）

或

tgp=-(3-4)

y

一次反射声束定位时有:

w=——

sinp

y=21-Wcosp=2(37)

式中：I为工件厚度，B为斜探头折射角。

斜探头横波探伤时，时间轴比例的调整措施和零位校准也因其定位措施的不同样，可运

用多种对比试块上的基准反射面进行调整。例如，运用薄板试尖端而、半圆试块的圆弧面、

MW?试块H勺圆弧面、IIW试块圆弧面、横孔试块上横孔、平板试块直角棱边、三角试块平底

面等等都可以作为时间轴比例的调整基准，它们的调整措施将在焊缝探伤中作深入简介。

二、超声波探伤定■措施的分类及特点

超声波探伤定量措施（即对缺陷的评价措施）大体有如下几种:

当量法试块人工反射体比较法

反射率计算法

缺AVG法通用AVG图解法

rciAT9*I.

陷

相对敏捷度法

探头移动法

探头相对运动法

探头转动法

评端点法

公吟中。占川在/人而

1.当量法

当量法常用于不不不大丁•声束直径缺陷的定量，用缺陷H勺当量直径或当量面积体现缺陷

的大小，所谓当量法系指在一定时探测条件下，用某种规则的人工缺陷反射体尺寸来表征工

件中实际缺陷相对尺寸的一种定量措施。它认为在相似的探测条件下（包括敏捷度、耦合损

失、材质衰减等），_L件中某一声程上的缺陷返回声压（声能或声压反射率）与同声程的试块上

规则人工反射体的返回声压相等（回波幅度同样高）时，则此试块人工孔的直径或面积就是该

缺陷当量直径或当量面积。根据人工反射体类型的不同样，缺陷当量可由平底孔、长横孔、

短横孔、球孔、平底槽规则反射体尺寸体现。

（1）试块人工反射体比较法该措施是较为原始的措施，它运用大量口勺不同样测距、不

同样人工缺陷孔径的试块，用以与工件中实际缺陷相比较、当缺陷声程与某一试块人工孔缺

陷声程相似，且相似探测条件卜两者回波也相等时，则认为人工缺陷的孔径就是该缺陷的当

量直径。由于实际生产中要探测的工件材料种类甚多，尺寸和形状与试块也不尽相似，因此,

很难用对比试块逐一加以比较。再则，要保证用试块所求得的缺陷当量精度，势必规定有大

量的不同样声程、不同样孔径规格的人工试块，这给使用和携带带来许多不便。目前，人工

试块比较法已用得较少。

⑵AVG法以有限尺寸晶片辐射口勺活塞波声压方程为基础，运用反射体原则化声程A

和相对缺陷尺寸G与其回波高度（或dB值）之间具有的规律性变化而建立起来的当量测定法

叫做AVG法。其中运用缺陷相对于基准反射体（人平底面或试块人工孔）反射率的dB差来确

定缺陷当量H勺措施就称为反射率计算法，它是其他AVG法的基础。当量计算尺运算法、AVG

图解法和AVG面板曲线定量法都是AVG法的详细化和运算工具，它们的应用均有某些特

定条件和局限性，详细使用措施我们将在锻件和焊缝探伤中详细简介。

2.探头相对运动法

缺陷当量测量措施是发以缺陷最高I口I波作为定量基准的，探头找到缺陷最高回波后就不

再移动。而探头相对运动法是当探头相对工件时，以所发现口勺缺陷回波高度控制在某一高度

范围内的探头运动距离来体现缺陷延伸度的一种措施。此探头移动距离也叫做缺陷指示延伸

度（或指示长度），它与缺陷尺寸相比也有不同样的误差，且随测定措施的不同样而不同样。

其中常用的有探头移动法中日勺相对敏捷法和绝对敏捷度法；端点法中的探头转动法等。这些

措施也将在后来有关章节中简介。

3.波高法体现

（1）缺陷回波高度体现法在确定的探测条件下，缺陷尺T越大反射声压越强，对垂直

线性良好的仪器来说，缺陷回波高度与声压成正比，因此，缺陷的大小可用波高值来体现。

绝对值法以规定探测敏捷度下所得到的缺陷波高亳米数体现其回波高度，不同样示波屏

探伤仪所得的缺陷波高不能互相比较。

相对值法是将上述缺陷波高值与示波屏垂直满刻度相比，所得口勺百分数为缺陷波裔相对

值.不同样示波屏探伤仪所得H勺缺陷波高相对值可以相比较.

波高区域法将缺陷向波高度划分若干区域，并按原则规定就绘在示波屏前的面板上。

（2）缺陷相对于底面回波高度体现法F/B法,将测得工件中缺陷最高回波F与此时所

得工件底面回波B相比，所得百分数即为F/B,见图3・18所示。此法对具有相似投影面积

而稍有倾斜角度、形状不同样缺陷有相近似的F/B值。

F/BG法，将测得工件中缺陷最高回波F与工件完好部位底面回波BG相比，所得百分数

即为F/BG，见图3-19所示。

图3-18F/B法图379F/BG法

F/BF法，将测得工件中缺陷最高回波F与同声程平底面试块底面回波BF相比，所得

百分数即为F/BF，见图3-20所示。

上述缺陷回波相对于波面回波高度之比的体现法不能给山直观性的缺陷量值概念，只能

大体体现缺陷的严重程度。一般来说，比

值越大，缺陷越严重；比值越小，缺陷越

不严重。

无论是缺陷波高体现法还是缺陷波高

相对于底面波高体现法，它们的数值与实

际缺陷大小之间没有规律性的对应关系，

O

图3-20F/BF法

也就是说，同样缺陷波高值或缺陷相对于底面波高比例数，与缺陷的实际大小也许相差几倍,

甚至几十倍。其原因是由于探测敏捷度、仪器调整度、缺陷声程、探头尺寸、底面形状等均

会引起底面回波高度的变化。例如，探测敏捷度越高，F/B值就越大。

因此为了便了对缺陷回波高度作定量处理，在此引入基准波高H,这样当基准波高H

确定后，缺陷波高和缺陷相对于底面波高比例数均可用分贝值来体现。即有：

FVf(dB)

V(dB)=20lg—,n£F=HxlO20(3-6)

fH

VB(dB)=201g—,sKB=HxlO^~(3-7)

H

F

AdB=V(dB)-V(dB)=201g-(3-8)

fBB

式中：H为基准波高，可自行设定，如取垂直满幅度的20%、40%、50%、或80%等，F为

缺陷波高：B为底面波高。

缺陷回波F高于基准波H时，V/dB)为正值；反之，当F低于H时，Y(dB)为负值：

缺陷回波F高于底面回波B时，MB为正值：反之，F低于B时，MB为负值；同理，F/BG

或F/BF之间dB差的正负号确实定与上述相似。

三、探测敏捷度的校准

1.探测敏捷度校准基准

校准探测敏捷度时，应按有关原则规定或技术规定，选择合适H勺基准反射体和基准波高,

然后再按原则或技术规定进行调整。

(1)基准反射体

基准反射体可以是原则中明确规定的一定尺寸人工缺陷H勺试块,也可以是按照技术规定

所选定的有人工缺陷的试块，如JB1152-81原则中的CSK-IIA和CSK-IIIA试块，锻件

探伤中常用STB-G或CS-2系列中的平底孔试块，也可直接运用工件完好部位口勺大平底

面或试块大平底人为调整探测敏捷度的基准反射体。

(2)基准高度

基准高度H是人为规定的相对比较基准，如示波屏垂直满幅度的50%、80%等。与探

测敏捷度对应H勺人工试块基准反射体回波高度应与所确定的基准高度相似，以探测敏捷度检

出的缺陷波高dB数应是与此基准波高相比较后用衰减器得到的成果，F高于H,VJdB)为

正；F低于H,Y(dB)为负值。

2.探测敏捷度的调整

探测敏捷度的一般调整措施是：先将探头置于校准基准匕调整增益使基准反射体最高

回波达基准高度，根据计算所得调整基准与探测敏捷度基准之间dB差，再用衰减器使基准

反射体回波增益该dB数，抵达所需探测敏捷度。

四、探头在工件表面的扫查方式

探头在工件表面的扫查方式，以探头在工件探测面上的相对位置和运动轨迹来体现，探

头的运动过程就是工件被检部位受到声束(重要是主声束)扫查的过程。扫查方式多种多样，

没有一定的限制，其选择原则有两条：一是保证工件H勺整个被检区域有足够的声束覆盖，防

止漏检：二是探头口勺移动应使其入射声束也许与工件中缺陷反射面垂直，以便获得最佳检测

效果，常见的扫查方式有：

1.直探头纵波探测扫瓷方式

(1)全面扫查全面扫查就是探头在整个探测而上无一遗漏地循序移动，规定相邻扫查

间距水不不大于探头H勺直径,常用于规定较高的T件探伤.例如,规定检测的缺陷尺寸不不

不大于探头晶片尺寸时，需要全面扫查。全面扫杳种类有：

①周向或横向扫查探头在轴类或圆筒类零件圆周上移动，可称为周向扫查。此时探

头声束轴线与工件半径方向一致。故又可称为径向扫杳，如图3・21中探头A。为保证近表

面缺陷不漏检，虽然实心轴类也应在全圆周上探测。

对于平板形或非圆工件，上述扫查方式可称为横向扫查。

②纵向或轴向扫查探头在轴类或圆筒类工件端面上移动时，可称为轴向扫杳，如图

3-21中的探头B,在平板或非圆工件端面上移动时就称为纵向扫查。

（2）局部扫查局部扫台就是探头在整个探测面上按规定规定有一定间距地规则移

动、相邻扫查线的间距往往不不大于探头直径。这种扫查方式常用于规定不太高的工件探伤，

例如钢板探伤等。局部扫查又可分为：

①直线扫查探头在平板类工件H勺探测面上以一定的间距作直线移动或斜直线移动，

如图3-22和图3-23所示。

②格子线扫查探头按预先划好H勺格子线（格子线间距由有关原则规定）先循一种方向

作直线移动，然后再转90。，沿与原方向垂直的方向作直线移动，如图3-24所示。

③点扫查点扫查时探头不作移动，仅作跳跃式地与工件指定点接触，或者不作定点（等

间距）接触，而根据需要在合适部位上抽验，作为一种粗略的探测，发现问题后再在其周围作扩

大检查，如图3-25所示。

2.斜探头横波探伤的扫查方式

在轴类或圆筒类工件的外圆探测面上，斜探头也可以象上述直探头同样作周向扫杳和沿

轴向移动扫查，但斜探头更多的是用于对焊缝的扫查，其相对于焊缝口勺扫查方式有如下几种：

（1）前后扫杏和左右扫杏探头移动方向与被检焊缝中心线垂直H勺扫查称为前后扫查

（如图3-26所示）：探头移动方向与被检焊缝中心线平行的扫查称为左右扫查（如图3-27

所示）

图3-21探头在实心轴上的扫查方式图3-22直线扫杳

图3-23斜直线扫查图3-24格子线扫查

OO

O0°

OO

图3-26前后扫查图3-27左右扫查

（2）W形扫查和斜平行右支探头扫查轨迹呈“W”形，故称为W扫查，它是前后扫查

与左右扫有两者结合的实用方式（如图3-28所示）。

在探头口勺声束轴线与焊缝中心线保持5°〜10°口勺夹角状况下，探头在平行焊缝中心线方

向移动，这种扫查方式称为斜平行扫式（如图3-29所示），重要用以发现焊缝中的横向缺陷。

图3-28W形扫查图3-29斜平行扫查

（3）定点转动和摆动扫查以斜探头入射点为转动中心的扫查称为定点转动扫杳（如图

3-30所示），此时声束轴线与波检部位焊缝中心线之交角随探头的转动而变化，可用于测

定缺陷形状。

撰动扫行就是斜探头围绕某寸罢动中心作10。-15。的摆动，以防止某此方向性缺陷的

漏检，并有助于测定缺陷形状，如图3-31所示。

图3-30定点转动扫查

(4)串列扫查和交叉扫查为发现某些单斜探头不易发现的缺陷，可采用两个斜探头(一

发一收)时串列扣查方式和交叉扫查方式来进行弥补。串列扫查可有多种形式，常用的有两

探头前后串列扫查和两探头相对移动口勺串列扫查，分别见图3-32和图3-33所示。

图3-32前后串列扫查图3-33相对移动串列扫查

前者有助于发现厚焊缝和厚锻件中与探测垂直的裂缝，后者有助于发现板材中与探测面

平行的缺陷。

交叉扫查见图3-34所示，有助于发既有方向性的缺陷。

图3-34交叉扫查

第四节缺陷状况对缺陷波高的影响

应用A型脉冲反射式探伤仪进行超声波探伤时，一般是根据缺陷回波波高来确定其当

量大小的；而当量大小与缺陷的实际尺、，往往不尽〜致，甚至有很大的差距。这是由于缺陷

波高与缺陷形状、方位、大小和性质等原因均有关系。为了对的评价缺陷，理解上述诸原因

对缺陷波高的影响是必要的。

一、缺陷形状的影响

工件或材料中实际缺陷H勺形状是多种多样的，它们H勺详细形状与工件、材料的制造工艺

和运行状况有关。为了便于研究，一般把缺陷形状简化为圆片形、球形和圆柱形三种。例如,

锻件在锻压而上用直探头纵波探测时，其内部缺陷类似于圆片形：钢锭半成品中的管形缺陷

从其侧面探测时类似于圆柱形缺陷；焊缝中气孔类似于球形缺陷：焊缝中线状缺陷类似于长

圆柱形。

从上节人工反射体反射声压规律性分析可知，这些与人工反射体类似H勺缺陷对回波的影

响与它们反射声压规律相一•致。

一般来说，对于给定的探头（晶片面积FD和频率f一定），若缺陷距离一定，缺陷波高随

缺陷直径I内变化是圆片形缺陷最快，长横孔缺陷最缓慢。若缺陷直径一定，缺陷波高随缺陷

距离H勺变化是圆片形和球形缺陷较快，长横孔形缺陷较缓。若缺陷距离和直径都相等时，则

缺陷波高以长横孔为最高，圆片形次之，球形最低。但当超过某一直径和距离后，圆片形缺

陷波高会超过长横孔缺陷波高。

对于多种形状的点状缺陷，当其尺寸很小时，缺陷形状对波高的影响就变得很小。例如，

平均直径在1mm如下的圆片形、方形、短横孔和球形缺陷，由于形状不同样引起口勺波高变

化一般不超过几种分贝。

当点状缺陷宜径远不不不大于波长时，它的反射可假定为平面波入射到小缺陷引起的乱

反射，它的波高有下述关系：

HfxdW•S(dWQd为点状缺陷直径)

可见，点状缺陷的波高正比于缺陷直径的三次方，即随缺陷大小口勺变化十分急剧，缺陷

变小时，波高急剧下降，很轻易下降到探伤仪不能检测和程度，这也是超声波探伤仪对点状

小缺陷轻易漏检的原因之%

二、缺陷所处方位及其指向性的问题

缺陷所处H勺方位包括两个方面的意义，一是指缺陷反射面相对丁入射声束轴线H勺位置；

二是指缺陷自身与探头的相对位置

1.缺陷反射面与入射声束轴线H勺相对位置

实际缺陷反射面与入射声束轴线垂直的状况是少见的，而互相不垂直的状况是多数，这

样，对实际缺陷尺寸的测定往往就偏小，声束轴线与缺陷反射而垂直时缺陷波最高。定义声

束与缺陷反射面法线E向夹角为倾斜角,用Aa体现,如图3-47所示-

当有倾斜角时，缺陷波高随倾斜角Aa增大而急剧下