超声检测方法分类与特点

1、12第第5章超声检测方法分类与特点章超声检测方法分类与特点1. 1. 按原理分类：脉冲反射法、衍射时差法（按原理分类：脉冲反射法、衍射时差法（TOFDTOFD）、穿透法、共振法。）、穿透法、共振法。2. 2. 按显示方式分类：按显示方式分类：A A型显示和超声成像显型显示和超声成像显示（示（B B、C C、D D、S S、P P型显示等）。型显示等）。3第第5章超声检测方法分类与特点章超声检测方法分类与特点3. 3. 按波型分类：纵波法、横波法、表面波法、按波型分类：纵波法、横波法、表面波法、板波法、爬波法。板波法、爬波法。4. 4. 按探头数目分类：单探头法、双探头法、按探头数目分类：单探头

2、法、双探头法、多探头法。多探头法。5. 5. 按探头与工件的接触方式分类：接触法、按探头与工件的接触方式分类：接触法、液浸法、电磁耦合法。液浸法、电磁耦合法。6. 6. 按人工干预的程度分类：手工检测、自动按人工干预的程度分类：手工检测、自动检测。检测。第第5章超声检测方法分类与特点章超声检测方法分类与特点5.1 5.1 按原理分类的超声检测方法按原理分类的超声检测方法5.1.1 5.1.1 脉冲反射法脉冲反射法 超声波探头发射脉冲波到被检工件内，超声波探头发射脉冲波到被检工件内，通过观察来自内部缺陷或工件底面反射波通过观察来自内部缺陷或工件底面反射波的情况来对工件进行检测的方法。的情况来对工

3、件进行检测的方法。5第第5章超声检测方法分类与特点章超声检测方法分类与特点n5.1.15.1.1脉冲反射法脉冲反射法n超声波探头发射脉冲波到被检工件内，通超声波探头发射脉冲波到被检工件内，通过观察来自内部缺陷或工件底面反射波的过观察来自内部缺陷或工件底面反射波的情况来对工件进行检测的方法，称为脉冲情况来对工件进行检测的方法，称为脉冲反射法。反射法。n脉冲反射法包括缺陷回波法、底波高度法脉冲反射法包括缺陷回波法、底波高度法、多次底波法。、多次底波法。6第第5章超声检测方法分类与特点章超声检测方法分类与特点1. 1. 缺陷回波法缺陷回波法 根据仪器示波屏上显示的缺陷波形根据仪器示波屏上显示的缺陷波

4、形进行判断的检测方法，是脉冲反射法的基进行判断的检测方法，是脉冲反射法的基本方法。以回波传播时间对缺陷定位，以本方法。以回波传播时间对缺陷定位，以回波幅度对缺陷定量。回波幅度对缺陷定量。第第5章超声检测方法分类与特点章超声检测方法分类与特点8第第5章超声检测方法分类与特点章超声检测方法分类与特点2. 2. 底波高度法底波高度法 依据底面回波的高度变化判断工件缺陷依据底面回波的高度变化判断工件缺陷情况的检测方法。要求被检工件检测面与情况的检测方法。要求被检工件检测面与底面平行，耦合条件一致。作为一种辅助底面平行，耦合条件一致。作为一种辅助手段，配合缺陷回波法发现某些倾斜的、手段，配合缺陷回波法发

5、现某些倾斜的、小而密集的缺陷。小而密集的缺陷。9第第5章超声检测方法分类与特点章超声检测方法分类与特点10第第5章超声检测方法分类与特点章超声检测方法分类与特点3. 3. 多次底波法多次底波法 依据多次底面回波的变化，判断工件有依据多次底面回波的变化，判断工件有无缺陷的方法。主要用于厚度不大、形状无缺陷的方法。主要用于厚度不大、形状简单、检测面与底面平行的工件检测。简单、检测面与底面平行的工件检测。2第第5章超声检测方法分类与特点章超声检测方法分类与特点第第5章超声检测方法分类与特点章超声检测方法分类与特点 5.1.2 5.1.2 衍射时差法衍射时差法 衍射时差法（衍射时差法（Time of

6、Flight Time of Flight Diffraction Diffraction 简称简称TOFDTOFD）：利用缺陷部位）：利用缺陷部位的衍射信号来检测和测定缺陷尺寸的一种的衍射信号来检测和测定缺陷尺寸的一种超声检测方法。通常采用纵波斜探头，采超声检测方法。通常采用纵波斜探头，采用一发一收模式。用一发一收模式。第第5章超声检测方法分类与特点章超声检测方法分类与特点14第第5章超声检测方法分类与特点章超声检测方法分类与特点 TOFD TOFD方法一般将探头分布于焊缝两侧。在方法一般将探头分布于焊缝两侧。在工件无缺陷部位，发射超声脉冲后，首先工件无缺陷部位，发射超声脉冲后，首先到达接收

7、探头的是直通波，然后是底面反到达接收探头的是直通波，然后是底面反射波。有缺陷存在时，在直通波和底面反射波。有缺陷存在时，在直通波和底面反射波之间，接收探头还会接收到缺陷处产射波之间，接收探头还会接收到缺陷处产生的衍射波。生的衍射波。第第5章超声检测方法分类与特点章超声检测方法分类与特点16第第5章超声检测方法分类与特点章超声检测方法分类与特点第第5章超声检测方法分类与特点章超声检测方法分类与特点n显示方式：显示方式：A A扫描信号和扫描信号和TOFDTOFD图像，其中图像，其中A A扫描信号使用射频波形式。扫描信号使用射频波形式。TOFDTOFD图像是将图像是将每个每个A A扫描信号显示成一维

8、图像线条，位置扫描信号显示成一维图像线条，位置对应声程，以灰度表示信号幅度，将扫查对应声程，以灰度表示信号幅度，将扫查过程中采集到的连续的过程中采集到的连续的A A扫描信号形成的图扫描信号形成的图像线条沿探头的运动方向拼接成二维视图像线条沿探头的运动方向拼接成二维视图，一个轴代表探头移动距离，另一个轴代，一个轴代表探头移动距离，另一个轴代表扫查面至底面的深度表扫查面至底面的深度。18第第5章超声检测方法分类与特点章超声检测方法分类与特点第第5章超声检测方法分类与特点章超声检测方法分类与特点nTOFDTOFD方法一般将探头分布于焊缝两侧。在方法一般将探头分布于焊缝两侧。在工件无缺陷部位，发射超声

9、脉冲后，首先工件无缺陷部位，发射超声脉冲后，首先到达接收探头的是直通波，然后是底面反到达接收探头的是直通波，然后是底面反射波。有缺陷存在时，在直通波和底面反射波。有缺陷存在时，在直通波和底面反射波之间，接收探头还会接收到缺陷处产射波之间，接收探头还会接收到缺陷处产生的衍射波。生的衍射波。20第第5章超声检测方法分类与特点章超声检测方法分类与特点nTOFDTOFD方法与脉冲反射法超声检测和射线检方法与脉冲反射法超声检测和射线检测相比测相比n主要优点：主要优点：（1 1）缺陷的衍射信号与缺陷的方向无关，缺）缺陷的衍射信号与缺陷的方向无关，缺陷检出率高；陷检出率高；（2 2）超声声束覆盖区域大；）超

10、声声束覆盖区域大；（3 3）缺陷高度测量精确；）缺陷高度测量精确；（4 4）实时成像，快速分析；）实时成像，快速分析；21第第5章超声检测方法分类与特点章超声检测方法分类与特点（5 5）缺陷的定量不依赖于缺陷的回波幅度；）缺陷的定量不依赖于缺陷的回波幅度；（6 6）快速、安全、方便。）快速、安全、方便。n局限性：局限性：（1 1）由于）由于TOFDTOFD的直通波和底面反射波均有一的直通波和底面反射波均有一定的宽度，处于此范围的定的宽度，处于此范围的 缺陷波难以被缺陷波难以被发现，在扫查面和底面存在几毫米的表面发现，在扫查面和底面存在几毫米的表面盲区；盲区；第第5章超声检测方法分类与特点章超声

11、检测方法分类与特点（2 2）TOFDTOFD信号较弱，易受噪声影响；信号较弱，易受噪声影响；（3 3）倾向于）倾向于“过分夸大过分夸大”中下部缺陷和部分中下部缺陷和部分良性缺陷，如气孔、夹层等；良性缺陷，如气孔、夹层等；（4 4）TOFDTOFD数据分析对检测人员要求高。数据分析对检测人员要求高。23第第5章超声检测方法分类与特点章超声检测方法分类与特点5.1.3 5.1.3 穿透法穿透法 采用一发一收双探头分别放置在工件相采用一发一收双探头分别放置在工件相对的两端面，依据脉冲波或连续波穿透工对的两端面，依据脉冲波或连续波穿透工件之后的能量变化来检测工件缺陷的方法件之后的能量变化来检测工件缺陷

12、的方法。24第第5章超声检测方法分类与特点章超声检测方法分类与特点第第5章超声检测方法分类与特点章超声检测方法分类与特点5.1.4 5.1.4 共振法共振法 依据工件的共振特性来判断缺陷情况和依据工件的共振特性来判断缺陷情况和工件厚度变化情况的方法。工件厚度变化情况的方法。26第第5章超声检测方法分类与特点章超声检测方法分类与特点5.2 A5.2 A型显示和超声成像型显示和超声成像5.2.1 A5.2.1 A型显示型显示 一种波形显示，是将超声信号的幅度一种波形显示，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与传播时间的关系以直角坐标的形式显示，横坐标代表声波的传播时间，纵坐标代，

13、横坐标代表声波的传播时间，纵坐标代表信号幅度。表信号幅度。27第第5章超声检测方法分类与特点章超声检测方法分类与特点5.2.2 5.2.2 超声成像方法超声成像方法 用超声波获得物体可见图像的方法。超用超声波获得物体可见图像的方法。超声成像方法是基于声成像方法是基于A A型显示形成的工件不同型显示形成的工件不同截面的图像显示，大多具有自动数据采集截面的图像显示，大多具有自动数据采集、自动数据处理，部分还具有自动作出评、自动数据处理，部分还具有自动作出评价的功能。价的功能。第第5章超声检测方法分类与特点章超声检测方法分类与特点n超声扫描成像技术：采用扫描接收信号、超声扫描成像技术：采用扫描接收信

14、号、再进行图像重构的方式。再进行图像重构的方式。1. B1. B、C C、D D扫描成像扫描成像 B B扫描：显示与声束传播方向平行且与工件扫描：显示与声束传播方向平行且与工件的测量表面垂直的剖面的测量表面垂直的剖面； 29第第5章超声检测方法分类与特点章超声检测方法分类与特点 D D扫描：显示与声束平面及测量表面都垂直扫描：显示与声束平面及测量表面都垂直 的的剖面；剖面； C C扫描：显示工件的横断面。扫描：显示工件的横断面。30第第5章超声检测方法分类与特点章超声检测方法分类与特点31第第5章超声检测方法分类与特点章超声检测方法分类与特点2. P2. P扫描图象扫描图象 投影成像扫描，专为

15、检测焊缝开发的。投影成像扫描，专为检测焊缝开发的。结果以两个投影图的方式显示：结果以两个投影图的方式显示： 俯视图：投影面平行于表面；俯视图：投影面平行于表面； 侧视图：投影面平行于焊缝，且垂直于表侧视图：投影面平行于焊缝，且垂直于表面。面。n 一种同时显示一种同时显示C C扫描图像（侧视）和扫描图像（侧视）和D D扫扫描图像（侧视）的成像系统。描图像（侧视）的成像系统。32第第5章超声检测方法分类与特点章超声检测方法分类与特点第第5章超声检测方法分类与特点章超声检测方法分类与特点5.3 5.3 按波型分类的超声检测方法按波型分类的超声检测方法5.3.1 5.3.1 纵波法纵波法1. 1. 纵

16、波直探头法纵波直探头法 使用纵波直探头进行检测的方法。对于使用纵波直探头进行检测的方法。对于与检测面平行的缺陷检出效果最佳，主要与检测面平行的缺陷检出效果最佳，主要用于铸造、锻压、轧材及其制品的检测。用于铸造、锻压、轧材及其制品的检测。第第5章超声检测方法分类与特点章超声检测方法分类与特点n垂直入射法（垂直法）：垂直入射法（垂直法）：n波束垂直入射至工件检测面，以不变的波波束垂直入射至工件检测面，以不变的波型和方向透入工件。型和方向透入工件。n单晶直探头法：单晶直探头法：n双晶直探头法：双晶直探头法：n穿透法：穿透法：第第5章超声检测方法分类与特点章超声检测方法分类与特点第第5章超声检测方法分

17、类与特点章超声检测方法分类与特点2. 2. 纵波斜探头法纵波斜探头法 将纵波倾斜入射至工件检测面，利用折将纵波倾斜入射至工件检测面，利用折射纵波进行检测的方法。射纵波进行检测的方法。 入射角小于第一临界角入射角小于第一临界角，工件中同，工件中同时有纵波和横波，由于纵波传播速度快，时有纵波和横波，由于纵波传播速度快，因此可利用纵波来识别缺陷和定量，注意因此可利用纵波来识别缺陷和定量，注意不要和横波信号混淆。不要和横波信号混淆。第第5章超声检测方法分类与特点章超声检测方法分类与特点5.3.2 5.3.2 横波法横波法 将纵波倾斜入射至工件检测面，利用波将纵波倾斜入射至工件检测面，利用波型转换得到横

18、波进行检测的方法。型转换得到横波进行检测的方法。 入射声入射声束与检测面成一定的角度，又称斜射法。束与检测面成一定的角度，又称斜射法。n两种产生斜射声束的方法：两种产生斜射声束的方法：第第5章超声检测方法分类与特点章超声检测方法分类与特点（1 1）接触法时采用斜探头，由晶片发出的纵）接触法时采用斜探头，由晶片发出的纵波通过一定倾角的斜楔到达接触面，在界波通过一定倾角的斜楔到达接触面，在界面处发生波型转换，在工件中产生折射后面处发生波型转换，在工件中产生折射后的斜射横波声束；的斜射横波声束；（2 2）利用水浸直探头，在水中改变声束入射）利用水浸直探头，在水中改变声束入射到检测面时的入射角，从而在

19、工件中产生到检测面时的入射角，从而在工件中产生所需要波型和角度的折射波。所需要波型和角度的折射波。第第5章超声检测方法分类与特点章超声检测方法分类与特点第第5章超声检测方法分类与特点章超声检测方法分类与特点5.3.3 5.3.3 表面波检测表面波检测1. 1. 表面波的性质表面波的性质 表面波只在物体表面下几个波长的范围表面波只在物体表面下几个波长的范围内传播，当其沿表面传播的过程中遇到表内传播，当其沿表面传播的过程中遇到表面裂纹时：面裂纹时：（1 1）一部分声波在裂纹开口处仍以表面波的）一部分声波在裂纹开口处仍以表面波的形式被反射，并沿物体表面返回。形式被反射，并沿物体表面返回。第第5章超声

20、检测方法分类与特点章超声检测方法分类与特点（2 2）一部分声波仍以表面波的形式沿裂纹表）一部分声波仍以表面波的形式沿裂纹表面继续向前传播，传播到裂纹顶端时，部面继续向前传播，传播到裂纹顶端时，部分声波被反射而返回，部分声波继续以表分声波被反射而返回，部分声波继续以表面波的形式沿裂纹表面向前传播。面波的形式沿裂纹表面向前传播。（3 3）一部分声波在表面转折处或裂纹顶端转）一部分声波在表面转折处或裂纹顶端转变为变形纵波和变形横波，在物体内部传变为变形纵波和变形横波，在物体内部传播。播。第第5章超声检测方法分类与特点章超声检测方法分类与特点n在表面波检测中主要利用上述特性来检测在表面波检测中主要利用

21、上述特性来检测表面和近表面裂纹。表面下表面和近表面裂纹。表面下2 2倍波长深度范倍波长深度范围是表面波可检测的深度范围。围是表面波可检测的深度范围。第第5章超声检测方法分类与特点章超声检测方法分类与特点2. 2. 表面波的产生：表面波的产生：3. 3. 人工反射体的反射特点：人工反射体的反射特点：4. 4. 影响表面波传播的其他因素：影响表面波传播的其他因素：（1 1）油的影响：）油的影响：（2 2）表面粗糙度和材料组织的影响：）表面粗糙度和材料组织的影响：（3 3）圆柱曲面的影响：）圆柱曲面的影响：第第5章超声检测方法分类与特点章超声检测方法分类与特点5.3.4 5.3.4 板波检测板波检测

22、 使用板波进行检测的方法。主要用于薄使用板波进行检测的方法。主要用于薄板、薄壁管等形状简单的工件检测。板波板、薄壁管等形状简单的工件检测。板波充塞于整个工件，可以发现内部的和表面充塞于整个工件，可以发现内部的和表面的缺陷。检测灵敏度取决于仪器工作条件的缺陷。检测灵敏度取决于仪器工作条件和波的形式。和波的形式。第第5章超声检测方法分类与特点章超声检测方法分类与特点5.3.5 5.3.5 爬波法爬波法 当纵波从第一种介质以第一临界角附近的当纵波从第一种介质以第一临界角附近的角度入射于第二种介质时，在第二种介质角度入射于第二种介质时，在第二种介质中同时存在表面纵波和斜射横波。其中：中同时存在表面纵波

23、和斜射横波。其中：n 头波：横波的波前；头波：横波的波前；n 爬波（纵向头波）：沿介质表面下一定距爬波（纵向头波）：沿介质表面下一定距离处在横波和表面纵波之间传播的峰值波离处在横波和表面纵波之间传播的峰值波。第第5章超声检测方法分类与特点章超声检测方法分类与特点第第5章超声检测方法分类与特点章超声检测方法分类与特点5.4 5.4 按探头数目分类的超声检测方法按探头数目分类的超声检测方法5.4.1 5.4.1 单探头法单探头法 使用一个探头兼作发射和接收超声波的使用一个探头兼作发射和接收超声波的检测方法。检测方法。 对于与波束轴线垂直的面状缺陷和立体对于与波束轴线垂直的面状缺陷和立体型缺陷的检出

24、效果最好。型缺陷的检出效果最好。第第5章超声检测方法分类与特点章超声检测方法分类与特点5.4.2 5.4.2 双探头法双探头法 使用两个探头（一个发射、一个接收）使用两个探头（一个发射、一个接收）进行检测的方法。进行检测的方法。 用于发现单探头难以检出的缺陷。用于发现单探头难以检出的缺陷。 1. 1. 并列式：发现与检测面倾斜的缺陷。并列式：发现与检测面倾斜的缺陷。 双晶探头：将两个并列的探头组合在一双晶探头：将两个并列的探头组合在一起，具有较高的分辨力和信噪比。起，具有较高的分辨力和信噪比。第第5章超声检测方法分类与特点章超声检测方法分类与特点2. 2. 交叉式交叉式：发现与检测面垂直的面状

25、缺陷。发现与检测面垂直的面状缺陷。第第5章超声检测方法分类与特点章超声检测方法分类与特点3. V3. V型串列式：发现与检测面平行的面状缺型串列式：发现与检测面平行的面状缺陷。陷。4. K4. K型串列式：发现与检测面垂直的面状缺型串列式：发现与检测面垂直的面状缺陷。陷。第第5章超声检测方法分类与特点章超声检测方法分类与特点5.5.串列式：发现与检测面垂直的片状缺陷。串列式：发现与检测面垂直的片状缺陷。 （厚焊缝（厚焊缝的的中间未焊透，窄间隙焊缝的中间未焊透，窄间隙焊缝的坡口面未熔合）坡口面未熔合） 特点：缺陷在显示屏上的水平位置固定不特点：缺陷在显示屏上的水平位置固定不变；上、下表面存在盲区

26、变；上、下表面存在盲区。第第5章超声检测方法分类与特点章超声检测方法分类与特点5.4.35.4.3多探头法多探头法n使用两个以上的探头组合在一起进行检测使用两个以上的探头组合在一起进行检测的方法。的方法。n主要通过增加声束来提高检测速度或发现主要通过增加声束来提高检测速度或发现各种取向的缺陷。通常与多通道检测仪和各种取向的缺陷。通常与多通道检测仪和自动扫查装置配合。自动扫查装置配合。第第5章超声检测方法分类与特点章超声检测方法分类与特点5.5 5.5 按探头接触方式分类的超声检测方法按探头接触方式分类的超声检测方法5.5.1 5.5.1 接触法和液浸法接触法和液浸法n接触法（直接接触法）：接触法（直接接触法）：n探头与工件检测面之间，涂有很薄的耦合探头与工件检测面之间，涂有很薄的