第6章脉冲反射法超声检测通用技术概要课件

1第6章脉冲反射法超声检测通用技术

山东省特种设备检验研究院淄博分院

王志飞1第6章脉冲反射法超声检测通用技术2第6章脉冲反射法超声检测通用技术脉冲反射法超声检测在检测条件、耦合补偿、仪器调节、缺陷定位、定量、定性等方面都有一些通用的技术，掌握这些通用技术对于发现缺陷并正确评价是很重要的。2第6章脉冲反射法超声检测通用技术脉冲反射法超声检测在检测条3第6章脉冲反射法超声检测通用技术脉冲反射法超声检测基本步骤：仪器、探头、试块的选择;仪器调节与检测灵敏度确定;耦合补偿;扫查方式;缺陷的测定、记录和等级评定;仪器和探头系统复核。3第6章脉冲反射法超声检测通用技术脉冲反射法超声检测基本步骤第6章脉冲反射法超声检测通用技术6.1检测面的选择和准备1.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，选择入射超声波的方向，使声束轴线与缺陷的主反射面接近垂直。第6章脉冲反射法超声检测通用技术6.1检测面的选择和准备5第6章脉冲反射法超声检测通用技术检测面的选择应该与检测技术的选择相结合:锻件：纵波垂直入射检测，检测面选与锻件流线相平行的表面；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。

5第6章脉冲反射法超声检测通用技术检测面的选择应该与检测技术6第6章脉冲反射法超声检测通用技术多个检测面入射检测：变形过程使缺陷有多种取向；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围内实现时。

6第6章脉冲反射法超声检测通用技术多个检测面入射检测：第6章脉冲反射法超声检测通用技术2.检测面的准备保证检测面能提供良好的声耦合。6.2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、加工工艺和技术要求选择仪器与探头。第6章脉冲反射法超声检测通用技术2.检测面的准备8第6章脉冲反射法超声检测通用技术6.2.1检测仪器的选择探伤要求仪器性能定位要求高：选择水平线性误差小的仪器；（JB/T4730.3标准要求：≤1％）。

8第6章脉冲反射法超声检测通用技术6.2.1检测仪器的第6章脉冲反射法超声检测通用技术定量要求高：选择垂直线性好，衰减器精度高的仪器；（JB/T4730.3标准要求：≤5％；最大累积误差≤1dB）。发现近表面缺陷和区分相邻缺陷能力强：

可选择盲区小，近区分辨好的仪器。

第6章脉冲反射法超声检测通用技术定量要求高：10第6章脉冲反射法超声检测通用技术大型工件或粗晶材料工件检测：可选择功率大，灵敏度余量高，信噪比高，低频性能好的仪器。室外现场检测：重量轻，显示屏亮，抗干扰能力强，便携式。

10第6章脉冲反射法超声检测通用技术大型工件或粗晶材料工件检第6章脉冲反射法超声检测通用技术6.2.2探头的选择根据被检对象的形状、声学特点和技术要求来选择探头。选择包括：探头的型式、频率、带宽、晶片尺寸和横波斜探头K值。第6章脉冲反射法超声检测通用技术6.2.2探头的选择12第6章脉冲反射法超声检测通用技术1.探头型式：

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，使声束轴线尽量与缺陷垂直。

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陷。12第6章脉冲反射法超声检测通用技术1.探头型式：第6章脉冲反射法超声检测通用技术横波斜探头：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定角度的缺陷。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，利用纵波穿透能力强的特点进行斜入射纵波检测。第6章脉冲反射法超声检测通用技术横波斜探头：通过波型转换来第6章脉冲反射法超声检测通用技术双晶探头：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。2.探头频率超声波检测频率范围为0.5～10MHz，选择频率时应考虑的因素：第6章脉冲反射法超声检测通用技术双晶探头：探测薄壁工件或近表15第6章脉冲反射法超声检测通用技术a.检测灵敏度：检测灵敏度约为1/2λ，频率高可提高检测灵敏度。b.分辨力:频率高，脉冲宽度小，分辨力高。c.声束指向性：θ0=arcsin1.22λ/D频率高，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。15第6章脉冲反射法超声检测通用技术a.检测灵敏度：检测灵第6章脉冲反射法超声检测通用技术D.近场区长度：N=Ds²/4λ，频率高，近场区长度增加。e.衰减：αs=C2Fd3f4，频率高，衰减增加，信噪比下降。F.缺陷反射指向性：面积状缺陷，频率太高会形成显著的反射指向性。第6章脉冲反射法超声检测通用技术D.近场区长度：N=Ds²/第6章脉冲反射法超声检测通用技术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，合理选择频率以取得最佳平衡。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，一般选择较高频率（2.5~10MHz）；对于大厚度工件、高衰减材料选择较低频率（0.5~2.5MHz）。第6章脉冲反射法超声检测通用技术频率的高低对检测有较大影响，18第6章脉冲反射法超声检测通用技术3.探头带宽宽带探头：脉冲宽度较小，深度分辨率好，盲区小，灵敏度较低；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。18第6章脉冲反射法超声检测通用技术3.探头带宽19第6章脉冲反射法超声检测通用技术4.探头晶片尺寸：晶片面积≤500mm2，圆晶片≤φ25mm。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。19第6章脉冲反射法超声检测通用技术4.探头晶片尺寸：晶第6章脉冲反射法超声检测通用技术选择晶片尺寸时应考虑的因素：a.声束指向性；θ0=arcsin1.22λ/Db.近场区长度；N=Ds²/4λc.扫查范围。大晶片探头:提高检测效率，检测厚工件时有效发现远距离的缺陷；第6章脉冲反射法超声检测通用技术选择晶片尺寸时应考虑的因素：21第6章脉冲反射法超声检测通用技术小晶片探头: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工件时减少耦合损失。5.横波斜探头K值：横波检测中，斜探头K值影响缺陷检出率、检测灵敏度、声束轴线方向，一次波的声程。21第6章脉冲反射法超声检测通用技术小晶片探头:检测小工件时第6章脉冲反射法超声检测通用技术为保证声束扫查到整个焊缝，探头K值必须满足：

（a、b分别为上、下焊缝1/2宽）第6章脉冲反射法超声检测通用技术为保证声束扫查到整个焊缝，探第6章脉冲反射法超声检测通用技术实际检测中，工件厚度较小时，应选用较大K值，工件厚度较大时，应选用较小K值。焊缝检测中，K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个焊缝截面。检测根部未焊透应考虑端角反射率问题。第6章脉冲反射法超声检测通用技术实际检测中，工件厚度较小时，第6章脉冲反射法超声检测通用技术第6章脉冲反射法超声检测通用技术第6章脉冲反射法超声检测通用技术如光从探头考虑：从斜入射往复透过率角度分析，有机玻璃→钢折射角β=40～50°（相当于K=1左右）往复透过率最高，大于20%～30%。此时检测灵敏度最高。β=50～60°时，往复透过率17～20%（相当K=1.5）。β=60～70°时，往复透过率14～17%（相当K=2）。第6章脉冲反射法超声检测通用技术如光从探头考虑：从斜入射往复第6章脉冲反射法超声检测通用技术β=70～80°时，往复透过率10～14%（相当K=2.5～3）。β=80～90°时，往复透过率10%→0。即β越大（K越大），往复透过率越小，灵敏度越小。当然灵敏度除了探头K值，还有仪器配合。第6章脉冲反射法超声检测通用技术β=70～80°时，往复透过第6章脉冲反射法超声检测通用技术横波斜探头K值的选择原则：①保证声束能扫查到整个焊缝截面，对不同工件形状要具体分析选择。②尽可能使检测声束与缺陷垂直（不同角度、不同K值），在条件许可时，尽量用大K值的探头。薄工件K值大些，厚工件K值可小些。第6章脉冲反射法超声检测通用技术横波斜探头K值的选择原则：第6章脉冲反射法超声检测通用技术③根据检测对象选K值：如单面焊根部未焊透，选K=0.7-1.5，即在K=0.84-1时检测灵敏度最高。第6章脉冲反射法超声检测通用技术③根据检测对象选K值：第6章脉冲反射法超声检测通用技术6.3耦合剂的选用6.3.1耦合剂超声耦合：超声波在检测面上的声强透射率。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，达到检测的目的。第6章脉冲反射法超声检测通用技术6.3耦合剂的选用第6章脉冲反射法超声检测通用技术6.3.2影响声耦合的主要因素1．耦合层厚度：厚度为λ/4的奇数倍时，透声效果差；为λ/2的整数倍或很薄时，透声效果好。第6章脉冲反射法超声检测通用技术6.3.2影响声耦合的第6章脉冲反射法超声检测通用技术由上图可见在均匀介质中：最好：

d=n.λ/2.即半波长整数倍时声压透射率为1，几乎无反射，声能全部透射。好象耦合层不存在。

d→0时：可得r≈0。几乎无反射，声能全部透射，耦合效果最好。第6章脉冲反射法超声检测通用技术由上图可见在均匀介质中：第6章脉冲反射法超声检测通用技术最不好：

d=（2n+1）λ/4.即四分之一波长奇数倍时，声压透射率最低，反射率最高。第6章脉冲反射法超声检测通用技术最不好：第6章脉冲反射法超声检测通用技术

2．工件表面粗糙度：对声耦合有明显的影响，要求工件检测面Ra≤6.3μm。第6章脉冲反射法超声检测通用技术2．工件表面粗糙度：对声第6章脉冲反射法超声检测通用技术

3．耦合剂声阻抗：对耦合效果有较大的影响。对耦合剂的要求：①对工件表面和探头表面有足够浸润性，并既有流动性，又有附着力强，且易清洗。②声阻抗大，应尽量和被检工件接近。③对人体无害，对工件无腐蚀作用。

第6章脉冲反射法超声检测通用技术3．耦合剂声阻抗：对耦合35第6章脉冲反射法超声检测通用技术

④来源广，价格低廉。⑤性能稳定。

4．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，耦合效果好。35第6章脉冲反射法超声检测通用技术④来源广，价格低36第6章脉冲反射法超声检测通用技术6.4纵波直探头检测技术6.4.1检测设备的调整调整内容：a.仪器的扫描速度调整；

b.检测灵敏度调整。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小。36第6章脉冲反射法超声检测通用技术6.4纵波直探头检第6章脉冲反射法超声检测通用技术

1．时基线的调整调整目的：a.使时基线显示的范围足以含需检测的深度范围。b.使时基线刻度与在材料中声传播的距离成一定比例，以便准确测定缺陷的深度位置。第6章脉冲反射法超声检测通用技术1．时基线的调整38第6章脉冲反射法超声检测通用技术调整内容：

a.根据所需扫描声程范围确定时基扫描线比例；b.零位调节，将声程零位设置在选定的水平刻度线上。38第6章脉冲反射法超声检测通用技术调整内容：39第6章脉冲反射法超声检测通用技术调整方法：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，通过调节仪器的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。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。39第6章脉冲反射法超声检测通用技术调整方法：第6章脉冲反射法超声检测通用技术

2．检测灵敏度的调整检测灵敏度：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求或有关标准确定。调整目的：发现工件中规定大小的缺陷，并对缺陷定量。第6章脉冲反射法超声检测通用技术2．检测灵敏度的调整41第6章脉冲反射法超声检测通用技术调节方法：试块调整法和工件底波调整法。（1）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块。将探头对准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高度。41第6章脉冲反射法超声检测通用技术调节方法：试块调整法和工42第6章脉冲反射法超声检测通用技术注意问题：：a.工件厚度x<3N或不能获得底波情况时，较为适宜。b.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波高差异值，并对灵敏度进行补偿。42第6章脉冲反射法超声检测通用技术注意问题：：第6章脉冲反射法超声检测通用技术（2）试块计算法：

对于厚度x≥3N的工件，可选用一块材质与工件相同（衰减系数相同）的平底孔试块（孔埋深xj≥3N）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。第6章脉冲反射法超声检测通用技术（2）试块计算法：第6章脉冲反射法超声检测通用技术

不同直径不同埋深的平底孔回波的声压分贝差为：第6章脉冲反射法超声检测通用技术不同直径不同埋深的平第6章脉冲反射法超声检测通用技术

ΔdB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，应需要预先测定传输修正值，并在调节增益时进行补偿。第6章脉冲反射法超声检测通用技术ΔdB为检测灵敏度的调第6章脉冲反射法超声检测通用技术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，因此采用下式计算总的增益调节量：第6章脉冲反射法超声检测通用技术如果基准平底孔与检测灵敏度要第6章脉冲反射法超声检测通用技术例题：用f=2.5MHz、DS=20mm的纵波探头检测，钢件厚度x为500mm，传输修正值为3dB，工件与试块的材料衰减系数α=0.005dB，如何利用埋深200mm的φ2mm平底孔试块按φ3mm平底孔调节检测灵敏度？（钢中CL=5900m/s）。第6章脉冲反射法超声检测通用技术例题：48第6章脉冲反射法超声检测通用技术解：①λ﹦CL/f﹦5.9/2.5=2.36(mm)N﹦DS2/4λ﹦202/4×2.36﹦42(mm)∵200(mm)＞3N﹦3×42﹦126(mm)

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。48第6章脉冲反射法超声检测通用技术解：①λ﹦CL/f第6章脉冲反射法超声检测通用技术

②检测灵敏度调节量为：

△dB=40lg500×2/200×3＋2×0.005（500-200）=9+3=12（dB）

第6章脉冲反射法超声检测通用技术②检测灵敏度调节量为第6章脉冲反射法超声检测通用技术

加上传输修正值3dB，共需增益15dB。③调节仪器：将试块中平底孔的最大回波调到规定高度，再增益15dB。第6章脉冲反射法超声检测通用技术加上传输修正值3dB第6章脉冲反射法超声检测通用技术锻件探伤（实例）以175/Φ3（Φ2）试块为基准调节仪器，探测225mm锻件，要求225/Φ2灵敏度。(探头:2.5P20Z）1、计算：λ﹦C/f﹦5.9/2.5=2.36(mm)

N=DS2/4λ=202/4×2.36=42.4(mm)∵150(mm)＞3N﹦3×42.4﹦127.2(mm)∴可以用当量计算法确定探测灵敏度

第6章脉冲反射法超声检测通用技术锻件探伤（实例）第6章脉冲反射法超声检测通用技术△=40lg225×3（2）/150×2=14（7）dB2、调节：将探头对准175试块底面利用一次最高反射底波调节仪器扫描速度，再将150/Φ3（Φ2）最高反射波高调至80%波高，增益14(7)dB，即为225/Φ2灵敏度。第6章脉冲反射法超声检测通用技术△=第6章脉冲反射法超声检测通用技术3、测试：在225mm锻件底部中心200mm深处发现一缺陷，反射波高△’=3dB；△’=3dB=40lg225×Φx/200×2Φx=2.11(mm)4、结论：该锻件经UT探伤在底部中心200mm深处发现一缺陷，相当于Φ2平底孔当量，按JB/T4730-2005标准评为Ⅰ级。第6章脉冲反射法超声检测通用技术3、测试：第6章脉冲反射法超声检测通用技术(3)工件底波调整法：

根据工件底面回波与人工缺陷（如平底孔）回波分贝差ΔdB为定值的原理进行的。注意问题：只能用于厚度x≥3N的工件，要求工件具有平行底面或圆柱底面，且底面光洁干净。

第6章脉冲反射法超声检测通用技术(3)工件底波调整法：第6章脉冲反射法超声检测通用技术

1)工件底面回波与同深度的人工缺陷（如平底孔）回波分贝差ΔdB理论计算公式：

（x≥3N）

第6章脉冲反射法超声检测通用技术1)工件底面回波与同深度第6章脉冲反射法超声检测通用技术锻件探伤（实例）以175（225）mm试块底面为基准调节仪器，探测175（225）mm锻件，要求175（225）/Φ2灵敏度。(探头:2.5P20Z）1、计算：λ﹦C/f﹦5.9/2.5=2.36(mm)

N=DS2/4λ=202/4×2.36=42.4(mm)∵175(225)(mm)＞3N﹦3×42.4﹦127.2(mm)∴可以用当量计算法确定探测灵敏度

第6章脉冲反射法超声检测通用技术锻件探伤（实例）第6章脉冲反射法超声检测通用技术△=20lg2λX/πΦ2

=20lg2×2.36×175(225)/3.14×22

=36(38)dB2、调节：将探头对准175（225）mm试块底面利用一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80%波高，增益36(38)dB，即为175（225）/Φ2灵敏度。第6章脉冲反射法超声检测通用技术△=20lg2λX/第6章脉冲反射法超声检测通用技术3、测试：在175mm锻件底部中心150mm深处发现一缺陷，反射波高△’=3dB；△’=3dB=40lg175×Φx/150×2

Φx=2.04(mm)4、结论：该锻件经UT探伤在底部中150mm深处发现一缺陷，相当于Φ2平底孔当量，按JB/T4730-2005标准评为Ⅰ级。第6章脉冲反射法超声检测通用技术3、测试：第6章脉冲反射法超声检测通用技术

2)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ΔdB理论计算公式：（x≥3N）第6章脉冲反射法超声检测通用技术2)工件底面回波与不同第6章脉冲反射法超声检测通用技术锻件探伤（实例）以100大平底试块为基准调节仪器，探测225（175）mm锻件，要求225（175）/Φ2灵敏度。(探头:2.5P14Z）1、计算：λ﹦C/f﹦5.9/2.5=2.36(mm)N﹦DS2/4λ﹦142/4×2.36﹦20.8(mm)∵100(mm)＞3N﹦3×20.8﹦62.3(mm)∴可以用当量计算法确定探测灵敏度第6章脉冲反射法超声检测通用技术锻件探伤（实例）第6章脉冲反射法超声检测通用技术△=20lg2λX22/πΦ2X1=20lg2×2.36×2252(1752)/3.14×22×100=45.6(41.2)dB2、调节：将探头对准100mm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B1最高反射底波调至80%波高，增益46(41)dB，即为225（175）/Φ2灵敏度。第6章脉冲反射法超声检测通用技术△=20lg2λX22/πΦ第6章脉冲反射法超声检测通用技术3、测试：在225（175）mm锻件底部中心200（150）mm深处发现一缺陷，反射波高△’=14.5dB；△’=14.5dB=40lg225（175）×Φx/

200（150）×2

Φx=4.1(mm)第6章脉冲反射法超声检测通用技术3、测试：第6章脉冲反射法超声检测通用技术4、结论：该锻件经UT探伤在底部中心200（150）mm深处发现一缺陷，相当于Φ4.1平底孔当量，按JB/T4730-2005标准评为Ⅱ级。第6章脉冲反射法超声检测通用技术4、结论：该锻件经UT探伤在第6章脉冲反射法超声检测通用技术3.传输修正值的测定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时采取的一种补偿措施。第6章脉冲反射法超声检测通用技术3.传输修正值的测定65第6章脉冲反射法超声检测通用技术测定方法：

通过试块的底波与工件底波进行比较，取其比值的分贝值。要求：

试块与工件均有相互平行的大平底表面。65第6章脉冲反射法超声检测通用技术测定方法：第6章脉冲反射法超声检测通用技术4.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。测定方法：（见标准4.2.7)第6章脉冲反射法超声检测通用技术第6章脉冲反射法超声检测通用技术6.4.2扫查扫查：移动探头是声束覆盖到工件上需检测的所有体积的过程。扫查方式：探头移动方式、扫查速度、扫查间距。第6章脉冲反射法超声检测通用技术6.4.2扫查第6章脉冲反射法超声检测通用技术扫查灵敏度：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，扫查时将调整好的灵敏度在再增益4～6dB。第6章脉冲反射法超声检测通用技术扫查灵敏度：第6章脉冲反射法超声检测通用技术(1)扫查方式：按探头移动方向、移动轨迹来描述。全面扫查、局部扫查（列线扫查、格子线扫查、边缘扫查）、分区扫查、螺旋线扫查、双晶探头扫查方向与隔声层方向平行或垂直扫查。第6章脉冲反射法超声检测通用技术(1)扫查方式：按探头移第6章脉冲反射法超声检测通用技术(2)扫查速度扫查速度的上限与探头的有效声束宽度和重复频率有关。

JB/T4730.3-2005规定：探头的扫查速度不应超过150mm/s。第6章脉冲反射法超声检测通用技术(2)扫查速度第6章脉冲反射法超声检测通用技术(3)探头覆盖率

JB/T4730.3-2005规定：探头的每次扫查覆盖率应大于探头直径的15％。

6.4.3缺陷的评定

评定内容：缺陷位置:缺陷平面位置和埋藏深度。缺陷尺寸:缺陷回波幅度、当量尺寸、延伸长度（或面积）的测量。第6章脉冲反射法超声检测通用技术(3)探头覆盖率第6章脉冲反射法超声检测通用技术1.缺陷位置的确定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。缺陷埋藏深度的确定：xf=nτf2.缺陷尺寸的评定(1)回波高度法：根据回波高度给缺陷定量的方法。第6章脉冲反射法超声检测通用技术1.缺陷位置的确定第6章脉冲反射法超声检测通用技术1)缺陷回波高度法：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。第6章脉冲反射法超声检测通用技术1)缺陷回波高度法：第6章脉冲反射法超声检测通用技术2)底面回波高度法：底面回波高度的降低的多少与缺陷的大小有关。①B/BF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B与有缺陷时的工件底面回波高度BG相比较来确定缺陷相对大小的方法。第6章脉冲反射法超声检测通用技术2)底面回波高度法：第6章脉冲反射法超声检测通用技术②F/BF法：用缺陷回波的高度F与缺陷处工件底面回波的高度BG相比较来确定缺陷相对大小的方法。③F/B法：用缺陷回波的高度F与无缺陷处工件底面回波的高度B相比较来确定缺陷相对大小的方法。第6章脉冲反射法超声检测通用技术②F/BF法：用缺陷回波的第6章脉冲反射法超声检测通用技术优点：不需要对比试块和复杂的计算，可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信号较弱的大缺陷。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响。不适用于对形状复杂而无底面回波的工件进行检测。第6章脉冲反射法超声检测通用技术优点：不需要对比试块和复杂的第6章脉冲反射法超声检测通用技术(2)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方法。适用于面积小于声束截面的缺陷的尺寸评定。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，则称该人工反射体的反射面尺寸为缺陷的当量尺寸。第6章脉冲反射法超声检测通用技术(2)当量评定法：将缺陷第6章脉冲反射法超声检测通用技术注意：通常情况下实际缺陷的实际尺寸要大于当量尺寸。1)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较，两者相等时以该人工反射体尺寸作为缺陷当量。第6章脉冲反射法超声检测通用技术注意：通常情况下实际缺陷的实第6章脉冲反射法超声检测通用技术注意：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。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，用插值法进行评定。第6章脉冲反射法超声检测通用技术注意：采用试块对比法给缺陷定第6章脉冲反射法超声检测通用技术优点：明确直观，结果可靠，不受近场区的限制。缺点：要制作一系列含不同声程不同直径人工缺陷的试块。第6章脉冲反射法超声检测通用技术优点：明确直观，结果可靠，不第6章脉冲反射法超声检测通用技术2)当量计算法：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。注意：计算法应用的前提是缺陷位于3倍近场长度以外。第6章脉冲反射法超声检测通用技术2)当量计算法：第6章脉冲反射法超声检测通用技术大平底回波声压公式：平底孔回波声压公式：（x≥3N）（x≥3N）第6章脉冲反射法超声检测通用技术大平底回波声压公式：（x≥3第6章脉冲反射法超声检测通用技术不同直径与距离平底孔，其回波声压间的分贝差值为：若考虑材质衰减引起的声压随距离的变化：第6章脉冲反射法超声检测通用技术不同直径与距离平底孔，其回波第6章脉冲反射法超声检测通用技术不同距离的平底孔与大平底回波声压间的分贝差值为：若考虑材质衰减引起的声压随距离的变化：第6章脉冲反射法超声检测通用技术不同距离的平底孔与大平底回波第6章脉冲反射法超声检测通用技术3)AVG曲线法：纵波直探头检测时，可用平底孔AVG曲线确定缺陷当量。通用AVG曲线、实用AVG曲线。第6章脉冲反射法超声检测通用技术3)AVG曲线法：纵波直第6章脉冲反射法超声检测通用技术(3)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。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。第6章脉冲反射法超声检测通用技术(3)缺陷延伸长度的测第6章脉冲反射法超声检测通用技术测定原理：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界范围或长度。1)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，降低一定的dB值来测定缺陷的长度。第6章脉冲反射法超声检测通用技术测定原理：根据缺陷的最大回波88第6章脉冲反射法超声检测通用技术a.6dB法：扫查过程中缺陷反射波只有一个高点情况；b.端点6dB法：扫查过程中缺陷反射波有多个高点情况。88第6章脉冲反射法超声检测通用技术a.6dB法：扫查过程89第6章脉冲反射法超声检测通用技术2)绝对灵敏度测长法：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动，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。89第6章脉冲反射法超声检测通用技术2)绝对灵敏度测长法90第6章脉冲反射法超声检测通用技术3)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间探头移动的距离作为缺陷的指示长度。90第6章脉冲反射法超声检测通用技术3)端点峰值法：扫查过91第6章脉冲反射法超声检测通用技术几种测长方法的比较：通常；绝对灵敏度法测长端点6dB法端点峰值法最大波高6dB法测长91第6章脉冲反射法超声检测通用技术几种测长方法的比较：第6章脉冲反射法超声检测通用技术6.4.4非缺陷回波的判断1.迟到波：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→横波，横波→纵波），最后经底面反射回探头出现的回波。第6章脉冲反射法超声检测通用技术6.4.4非缺陷回波的判93第6章脉冲反射法超声检测通用技术93第6章脉冲反射法超声检测通用技术第6章脉冲反射法超声检测通用技术2.61°反射：当探头置于直角三角形工件上时，若纵波入射角α与横波反射角β的关系为：α＋β=90°会出现位置特定的反射波。第6章脉冲反射法超声检测通用技术2.61°反射：第6章脉冲反射法超声检测通用技术第6章脉冲反射法超声检测通用技术第6章脉冲反射法超声检测通用技术3.三角反射：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多个反射回波。第6章脉冲反射法超声检测通用技术3.三角反射：第6章脉冲反射法超声检测通用技术第6章脉冲反射法超声检测通用技术98第6章脉冲反射法超声检测通用技术4.探头杂波5.工件轮廓回波6.幻像波98第6章脉冲反射法超声检测通用技术4.探头杂波99第6章脉冲反射法超声检测通用技术7.侧壁干涉波(1)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，缺陷最高回波不在探头的轴线上，影响缺陷定位和定量。99第6章脉冲反射法超声检测通用技术7.侧壁干涉波第6章脉冲反射法超声检测通用技术第6章脉冲反射法超声检测通用技术第6章脉冲反射法超声检测通用技术(2)避免侧壁干涉的条件：

1）探头轴线上的缺陷反射：2W－a＞4λ避免侧壁干涉的最小距离dmin为：2）底面反射：2W′－2a′＞4λ避免侧壁干涉的最小距离dmin为：第6章脉冲反射法超声检测通用技术(2)避免侧壁干涉的条件：第6章脉冲反射法超声检测通用技术第6章脉冲反射法超声检测通用技术第6章脉冲反射法超声检测通用技术6.5横波斜探头检测技术6.5.1检测设备的调节1.探头入射点和折射角的测定2.扫描速度的调节第6章脉冲反射法超声检测通用技术6.5横波斜探头检测技104第6章脉冲反射法超声检测通用技术(1)声程调节法：示波屏上的水平刻度值τ与横波声程x成比例。(2)水平调节法：示波屏上的水平刻度值τ与反射体的水平距离l成比例。(3)深度调节法：示波屏上的水平刻度值τ与反射体的深度d成比例。104第6章脉冲反射法超声检测通用技术(1)声程调节法：示波第6章脉冲反射法超声检测通用技术3.距离─波幅曲线的制作和灵敏度调整距离─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。绘制：根据时基线调节的三种方法，按相应的方法进行绘制。4.传输修正值的测定和补偿第6章脉冲反射法超声检测通用技术3.距离─波幅曲线的制作和106第6章脉冲反射法超声检测通用技术传输修正值：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态引起的表面声能损失。106第6章脉冲反射法超声检测通用技术传输修正值：包括试107第6章脉冲反射法超声检测通用技术6.5.2扫查1.锯齿形扫查：探头对准焊缝探测沿锯齿形路线扫查。2.左右扫查与前后扫查：探头对准焊缝沿左右与前后路线扫查。3.转角扫查：探头在某一位置对焊缝作转角扫查。107第6章脉冲反射法超声检测通用技术6.5.2扫查第6章脉冲反射法超声检测通用技术4.环绕扫查：探头对准焊缝中某一点，以此点为中心作环绕扫查。5.平行、斜平行扫查：探头平行或斜平行于焊缝扫查。6.串列式扫查：用一发一收两头对准焊缝探测，作串列式扫查。第6章脉冲反射法超声检测通用技术4.环绕扫查：探头对准焊缝中第6章脉冲反射法超声检测通用技术四种基本扫查方式：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；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。第6章脉冲反射法超声检测通用技术四种基本扫查方式：110第6章脉冲反射法超声检测通用技术110第6章脉冲反射法超声检测通用技术111第6章脉冲反射法超声检测通用技术6.5.3缺陷的评定缺陷的评定包括：缺陷的水平位置和垂直深度的确定以及缺陷尺寸的评定。111第6章脉冲反射法超声检测通用技术6.5.3缺陷的第6章脉冲反射法超声检测通用技术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角计算得到的。第6章脉冲反射法超声检测通用技术缺陷的水平位置和垂直深度：第6章脉冲反射法超声检测通用技术缺陷的尺寸：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进行评定的。第6章脉冲反射法超声检测通用技术缺陷的尺寸：114第6章脉冲反射法超声检测通用技术

1.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（声程、水平、深度）相对应的缺陷定位方法。114第6章脉冲反射法超声检测通用技术1.平面工件的第6章脉冲反射法超声检测通用技术

2.圆柱曲面工件的缺陷定位沿轴向检测，缺陷定位与平面相同；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：第6章脉冲反射法超声检测通用技术2.圆柱曲面工件的缺陷第6章脉冲反射法超声检测通用技术(1)外圆周向探测：外圆周向探测圆柱面时，缺陷的位置由深度H和弧长L来确定。当探头从圆柱曲面外壁作周向检测时，弧长L总比水平距离l值大，但深度H总比d值小。第6章脉冲反射法超声检测通用技术(1)外圆周向探测：外圆周117第6章脉冲反射法超声检测通用技术117第6章脉冲反射法超声检测通用技术118第6章脉冲反射法超声检测通用技术(2)内壁周向探测：内壁周向探测圆柱面时，缺陷的位置由深度h和弧长l来确定。当探头从圆柱曲面内壁作周向检测时，弧长L总比水平距离l值小，但深度H总比d值大。118第6章脉冲反射法超声检测通用技术(2)内壁周向探测：119第6章脉冲反射法超声检测通用技术119第6章脉冲反射法超声检测通用技术第6章脉冲反射法超声检测通用技术(3)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筒体内壁相切时，对应的壁厚为最大探测厚度Tm，工件壁厚超过该厚度值时，超声波束将扫查不到内壁。不同K值探头最大检测壁厚Tm与工件外径D之比Tm/D为：第6章脉冲反射法超声检测通用技术(3)最大探测壁厚：当用采第6章脉冲反射法超声检测通用技术第6章脉冲反射法超声检测通用技术122第6章脉冲反射法超声检测通用技术3.缺陷定量：缺陷回波幅度和指示长度回波幅度评定：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─波幅曲线进行评定。测长法：相对灵敏度法：a.6dB法b.端点6dB法绝对灵敏度法:端点峰值法:122第6章脉冲反射法超声检测通用技术3.缺陷定量：缺陷回第6章脉冲反射法超声检测通用技术4.非缺陷回波的判定(1)工件轮廓回波第6章脉冲反射法超声检测通用技术4.非缺陷回波的判定124第6章脉冲反射法超声检测通用技术(2)端角反射波(3)探头杂波(4)表面波(5)幻象波(6)草状回波(7)焊缝中的变形波124第6章脉冲反射法超声检测通用技术(2)端角反射波第6章脉冲反射法超声检测通用技术第6章脉冲反射法超声检测通用技术126第6章脉冲反射法超声检测通用技术126第6章脉冲反射法超声检测通用技术127第6章脉冲反射法超声检测通用技术127第6章脉冲反射法超声检测通用技术128第6章脉冲反射法超声检测通用技术(8)“山”形波128第6章脉冲反射法超声检测通用技术(8)“山”形波第6章脉冲反射法超声检测通用技术6.6影响缺陷定位、定量的主要因素6.6.1影响缺陷定位的主要因素1.仪器的影响:发射脉冲频带宽度、接收系统频宽、电噪声、分辨率等。2.探头的影响：声束偏离、探头双峰、斜楔磨损。第6章脉冲反射法超声检测通用技术6.6影响缺陷定位、定第6章脉冲反射法超声检测通用技术工件的影响：工件表面粗糙度、工件材质（声速和内应力）、工件表面形状、工件边界、工件温度、工件中缺陷情况：缺陷方向影响。第6章脉冲反射法超声检测通用技术工件的影响：工件表面粗糙度、第6章脉冲反射法超声检测通用技术6.2.2影响缺陷定量的主要因素1.仪器及探头性能的影响频率的影响：衰减器精度和垂直线性的影响：晶片尺寸的影响：探头K值的影响：第6章脉冲反射法超声检测通用技术6.2.2影响缺陷定量的主第6章脉冲反射法超声检测通用技术2.耦合与衰减的影响（1）耦合的影响：耦合剂的声阻抗和耦合剂厚度，试块和工件表面耦合状态不同的情况。（2）衰减的影响：材质的衰减量Δ=2αx3.工件几何形状和尺寸的影响试件底面形状、底面与探测面的平行度、底面的粗糙度；侧壁干涉。第6章脉冲反射法超声检测通用技术2.耦合与衰减的影响第6章脉冲反射法超声检测通用技术4.缺陷的影响缺陷形状的影响：平面形、球形、长圆柱形、点状。缺陷方位的影响：缺陷表面与超声入射方向关系。声波垂直缺陷表面时缺陷波最高，当有倾角时，缺陷波高随入射角的增大而急剧下降。第6章脉冲反射法超声检测通用技术4.缺陷的影响第6章脉冲反射法超声检测通用技术图6-45所示为一光滑面的缺陷回波波高随声波入射角变化的情况。声波垂直入射时，回波波高为1，当声波入射角为2.50时，波幅下降到0.1，倾斜120时，下降至0.001，此时仪器已不能检出缺陷。第6章脉冲反射法超声检测通用技术图6-45所示为一光滑面的第6章脉冲反射法超声检测通用技术缺陷波的指向性：与缺陷大小有关。缺陷表面粗糙度的影响：平滑表面、粗糙表面。缺陷性质的影响：反射率与内含物声阻抗有关。缺陷位置的影响：近场区影响。第6章脉冲反射法超声检测通用技术缺陷波的指向性：136第6章脉冲反射法超声检测通用技术6.7检测纪录和报告6.7.1检测纪录目的:为工件无损检测质量评定(编发检测报告）提供书面的依据,并提供质量追踪所需要的原始资料。136第6章脉冲反射法超声检测通用技术6.7检测纪录和第6章脉冲反射法超声检测通用技术内容：委托单、工艺卡、检测日期、工件名称和编号、标准要求的记录缺陷及检测人员认为应记录缺陷、未按委托单要求完成检测的工件部位编号、数量、原因、检测人员签字、重要事项交代。第6章脉冲反射法超声检测通用技术内容：委托单、工艺卡、检测日138第6章脉冲反射法超声检测通用技术6.7.2检测报告格式：按相关标准和工程项目统一规定格式、内容、份数提交；内容至少包括：委托单位、被检工件、检测设备、检测规范、检测部位及超标缺陷、检测结果及评定结论、检测和责任人员签字、检测日期等。（JB/T4730.3-2005标准P110页）138第6章脉冲反射法超声检测通用技术6.7.2检测报告139第6章复习思考题1.若用f=2.5MHz,DS=20mm直探头检测钢工件（声速CL=5900m/s）,那么近场区长度N、半扩散角θ0和未扩散区长度b分别为多少？解：λ=C/f=5.9/2.5=2.36(mm)

N=DS2/4λ=202/4×2.36=42.4(mm)θ0=70λ/DS=70×2.36/20=8.260

139第6章复习思考题1.若用f=2.5MHz,DS=20第6章复习思考题

b=1.64N=1.64×42.4=69.5(mm)答：近场区长度N=42.4(mm)、半扩散角θ0=8.260和未扩散区长度b=69.5(mm)。第6章复习思考题b=1.64N=1.64×42.141第6章复习思考题2.选择K值应考虑哪三个因素？答：（1）使声束能扫查到整个焊缝截面；（2）使声束中心线尽量与主要危害性缺陷垂直；（3）保证有足够的探伤灵敏度。141第6章复习思考题2.选择K值应考虑哪三个因素？142第6章复习思考题3.用2.5MHz,Φ20mm直探头检测厚度为400mm钢制饼型锻件，已知钢中CL=5900m/s,检测在200mm处发现一缺陷，其回波比Φ2平底孔灵敏度高12dB。问:(1)如何利用底波调整Φ2平底孔灵敏度？(2)求此缺陷的当量平底孔尺寸为多少解：(1)计算：λ=C/f=5.9/2.5=2.36(mm)△=20lg2λXB/πΦ2=20lg2×2.36×400/3.14×22≈44(dB)142第6章复习思考题3.用2.5MHz,Φ20mm直探头检第6章复习思考题调节：将探头对准400mm底面利用一、二次最高反射底波调节仪器扫描速度，调节仪器使第一次底波B1达80%基准波高，再增益44dB，即为400/Φ2平底孔灵敏度。(2)△’=12dB=40lg400×Φx/200×2Φx=2(mm)答：该缺陷的当量平底孔尺寸为Φ2平底孔当量。第6章复习思考题调节：将探头对准400mm底面利用一、二次第6章复习思考题4.用2.5P13×13K2探头探测板厚T=20mm，上焊逢宽为20mm，下焊逢宽为20mm的工件，探头前沿长度L0=10mm，为保证声束能扫查整个焊逢截面，试确定K值能否满足要求？解：K≥a+b+L0/T≥(20/2+20/2+l0)/20≥1.5因为：K2≥K1.5所以：K2探头能满足要求。第6章复习思考题4.用2.5P13×13K2探头探测板厚T第6章复习思考题5.外径600mm。壁厚40mm的钢管，作周向斜角探伤，采用K=1.5的斜探头合适吗？第6章复习思考题5.外径600mm。壁厚40mm的钢管，作周第6章复习思考题解：sinβ=r/R=(R-r)/R=(300-40)/300=O.867β=60OK=tgβ=tg60O=1.73因为：K1.5≤K1.73所以：K1.5探头能满足要求。第6章复习思考题解：sinβ=r/R=(R-r)/R=(30147第6章复习思考题6.用tgβ=2的斜探头按水平比例1：1定位探测板厚T=20mm的焊缝，缺陷在莹光屏上出现的位置分别为32和52，求缺陷在焊缝中的深度？解：K=tgβ=2h1=L1/K=32/2=16(mm)

h2=2T-L2/K=2×20-52/2=14(mm)答：该缺陷在钢中的深度分别为16mm和14mm.。147第6章复习思考题6.用tgβ=2的斜探头按水平比例1：148

谢谢大家祝大家取得好成绩148谢谢大家149第6章脉冲反射法超声检测通用技术

山东省特种设备检验研究院淄博分院

王志飞1第6章脉冲反射法超声检测通用技术150第6章脉冲反射法超声检测通用技术脉冲反射法超声检测在检测条件、耦合补偿、仪器调节、缺陷定位、定量、定性等方面都有一些通用的技术，掌握这些通用技术对于发现缺陷并正确评价是很重要的。2第6章脉冲反射法超声检测通用技术脉冲反射法超声检测在检测条151第6章脉冲反射法超声检测通用技术脉冲反射法超声检测基本步骤：仪器、探头、试块的选择;仪器调节与检测灵敏度确定;耦合补偿;扫查方式;缺陷的测定、记录和等级评定;仪器和探头系统复核。3第6章脉冲反射法超声检测通用技术脉冲反射法超声检测基本步骤第6章脉冲反射法超声检测通用技术6.1检测面的选择和准备1.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，选择入射超声波的方向，使声束轴线与缺陷的主反射面接近垂直。第6章脉冲反射法超声检测通用技术6.1检测面的选择和准备153第6章脉冲反射法超声检测通用技术检测面的选择应该与检测技术的选择相结合:锻件：纵波垂直入射检测，检测面选与锻件流线相平行的表面；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。

5第6章脉冲反射法超声检测通用技术检测面的选择应该与检测技术154第6章脉冲反射法超声检测通用技术多个检测面入射检测：变形过程使缺陷有多种取向；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围内实现时。

6第6章脉冲反射法超声检测通用技术多个检测面入射检测：第6章脉冲反射法超声检测通用技术2.检测面的准备保证检测面能提供良好的声耦合。6.2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、加工工艺和技术要求选择仪器与探头。第6章脉冲反射法超声检测通用技术2.检测面的准备156第6章脉冲反射法超声检测通用技术6.2.1检测仪器的选择探伤要求仪器性能定位要求高：选择水平线性误差小的仪器；（JB/T4730.3标准要求：≤1％）。

8第6章脉冲反射法超声检测通用技术6.2.1检测仪器的第6章脉冲反射法超声检测通用技术定量要求高：选择垂直线性好，衰减器精度高的仪器；（JB/T4730.3标准要求：≤5％；最大累积误差≤1dB）。发现近表面缺陷和区分相邻缺陷能力强：

可选择盲区小，近区分辨好的仪器。

第6章脉冲反射法超声检测通用技术定量要求高：158第6章脉冲反射法超声检测通用技术大型工件或粗晶材料工件检测：可选择功率大，灵敏度余量高，信噪比高，低频性能好的仪器。室外现场检测：重量轻，显示屏亮，抗干扰能力强，便携式。

10第6章脉冲反射法超声检测通用技术大型工件或粗晶材料工件检第6章脉冲反射法超声检测通用技术6.2.2探头的选择根据被检对象的形状、声学特点和技术要求来选择探头。选择包括：探头的型式、频率、带宽、晶片尺寸和横波斜探头K值。第6章脉冲反射法超声检测通用技术6.2.2探头的选择160第6章脉冲反射法超声检测通用技术1.探头型式：

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，使声束轴线尽量与缺陷垂直。

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陷。12第6章脉冲反射法超声检测通用技术1.探头型式：第6章脉冲反射法超声检测通用技术横波斜探头：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定角度的缺陷。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，利用纵波穿透能力强的特点进行斜入射纵波检测。第6章脉冲反射法超声检测通用技术横波斜探头：通过波型转换来第6章脉冲反射法超声检测通用技术双晶探头：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。2.探头频率超声波检测频率范围为0.5～10MHz，选择频率时应考虑的因素：第6章脉冲反射法超声检测通用技术双晶探头：探测薄壁工件或近表163第6章脉冲反射法超声检测通用技术a.检测灵敏度：检测灵敏度约为1/2λ，频率高可提高检测灵敏度。b.分辨力:频率高，脉冲宽度小，分辨力高。c.声束指向性：θ0=arcsin1.22λ/D频率高，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。15第6章脉冲反射法超声检测通用技术a.检测灵敏度：检测灵第6章脉冲反射法超声检测通用技术D.近场区长度：N=Ds²/4λ，频率高，近场区长度增加。e.衰减：αs=C2Fd3f4，频率高，衰减增加，信噪比下降。F.缺陷反射指向性：面积状缺陷，频率太高会形成显著的反射指向性。第6章脉冲反射法超声检测通用技术D.近场区长度：N=Ds²/第6章脉冲反射法超声检测通用技术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，合理选择频率以取得最佳平衡。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，一般选择较高频率（2.5~10MHz）；对于大厚度工件、高衰减材料选择较低频率（0.5~2.5MHz）。第6章脉冲反射法超声检测通用技术频率的高低对检测有较大影响，166第6章脉冲反射法超声检测通用技术3.探头带宽宽带探头：脉冲宽度较小，深度分辨率好，盲区小，灵敏度较低；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。18第6章脉冲反射法超声检测通用技术3.探头带宽167第6章脉冲反射法超声检测通用技术4.探头晶片尺寸：晶片面积≤500mm2，圆晶片≤φ25mm。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。19第6章脉冲反射法超声检测通用技术4.探头晶片尺寸：晶第6章脉冲反射法超声检测通用技术选择晶片尺寸时应考虑的因素：a.声束指向性；θ0=arcsin1.22λ/Db.近场区长度；N=Ds²/4λc.扫查范围。大晶片探头:提高检测效率，检测厚工件时有效发现远距离的缺陷；第6章脉冲反射法超声检测通用技术选择晶片尺寸时应考虑的因素：169第6章脉冲反射法超声检测通用技术小晶片探头: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工件时减少耦合损失。5.横波斜探头K值：横波检测中，斜探头K值影响缺陷检出率、检测灵敏度、声束轴线方向，一次波的声程。21第6章脉冲反射法超声检测通用技术小晶片探头:检测小工件时第6章脉冲反射法超声检测通用技术为保证声束扫查到整个焊缝，探头K值必须满足：

（a、b分别为上、下焊缝1/2宽）第6章脉冲反射法超声检测通用技术为保证声束扫查到整个焊缝，探第6章脉冲反射法超声检测通用技术实际检测中，工件厚度较小时，应选用较大K值，工件厚度较大时，应选用较小K值。焊缝检测中，K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个焊缝截面。检测根部未焊透应考虑端角反射率问题。第6章脉冲反射法超声检测通用技术实际检测中，工件厚度较小时，第6章脉冲反射法超声检测通用技术第6章脉冲反射法超声检测通用技术第6章脉冲反射法超声检测通用技术如光从探头考虑：从斜入射往复透过率角度分析，有机玻璃→钢折射角β=40～50°（相当于K=1左右）往复透过率最高，大于20%～30%。此时检测灵敏度最高。β=50～60°时，往复透过率17～20%（相当K=1.5）。β=60～70°时，往复透过率14～17%（相当K=2）。第6章脉冲反射法超声检测通用技术如光从探头考虑：从斜入射往复第6章脉冲反射法超声检测通用技术β=70～80°时，往复透过率10～14%（相当K=2.5～3）。β=80～90°时，往复透过率10%→0。即β越大（K越大），往复透过率越小，灵敏度越小。当然灵敏度除了探头K值，还有仪器配合。第6章脉冲反射法超声检测通用技术β=70～80°时，往复透过第6章脉冲反射法超声检测通用技术横波斜探头K值的选择原则：①保证声束能扫查到整个焊缝截面，对不同工件形状要具体分析选择。②尽可能使检测声束与缺陷垂直（不同角度、不同K值），在条件许可时，尽量用大K值的探头。薄工件K值大些，厚工件K值可小些。第6章脉冲反射法超声检测通用技术横波斜探头K值的选择原则：第6章脉冲反射法超声检测通用技术③根据检测对象选K值：如单面焊根部未焊透，选K=0.7-1.5，即在K=0.84-1时检测灵敏度最高。第6章脉冲反射法超声检测通用技术③根据检测对象选K值：第6章脉冲反射法超声检测通用技术6.3耦合剂的选用6.3.1耦合剂超声耦合：超声波在检测面上的声强透射率。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，达到检测的目的。第6章脉冲反射法超声检测通用技术6.3耦合剂的选用第6章脉冲反射法超声检测通用技术6.3.2影响声耦合的主要因素1．耦合层厚度：厚度为λ/4的奇数倍时，透声效果差；为λ/2的整数倍或很薄时，透声效果好。第6章脉冲反射法超声检测通用技术6.3.2影响声耦合的第6章脉冲反射法超声检测通用技术由上图可见在均匀介质中：最好：

d=n.λ/2.即半波长整数倍时声压透射率为1，几乎无反射，声能全部透射。好象耦合层不存在。

d→0时：可得r≈0。几乎无反射，声能全部透射，耦合效果最好。第6章脉冲反射法超声检测通用技术由上图可见在均匀介质中：第6章脉冲反射法超声检测通用技术最不好：

d=（2n+1）λ/4.即四分之一波长奇数倍时，声压透射率最低，反射率最高。第6章脉冲反射法超声检测通用技术最不好：第6章脉冲反射法超声检测通用技术

2．工件表面粗糙度：对声耦合有明显的影响，要求工件检测面Ra≤6.3μm。第6章脉冲反射法超声检测通用技术2．工件表面粗糙度：对声第6章脉冲反射法超声检测通用技术

3．耦合剂声阻抗：对耦合效果有较大的影响。对耦合剂的要求：①对工件表面和探头表面有足够浸润性，并既有流动性，又有附着力强，且易清洗。②声阻抗大，应尽量和被检工件接近。③对人体无害，对工件无腐蚀作用。

第6章脉冲反射法超声检测通用技术3．耦合剂声阻抗：对耦合183第6章脉冲反射法超声检测通用技术

④来源广，价格低廉。⑤性能稳定。

4．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，耦合效果好。35第6章脉冲反射法超声检测通用技术④来源广，价格低184第6章脉冲反射法超声检测通用技术6.4纵波直探头检测技术6.4.1检测设备的调整调整内容：a.仪器的扫描速度调整；

b.检测灵敏度调整。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小。36第6章脉冲反射法超声检测通用技术6.4纵波直探头检第6章脉冲反射法超声检测通用技术

1．时基线的调整调整目的：a.使时基线显示的范围足以含需检测的深度范围。b.使时基线刻度与在材料中声传播的距离成一定比例，以便准确测定缺陷的深度位置。第6章脉冲反射法超声检测通用技术1．时基线的调整186第6章脉冲反射法超声检测通用技术调整内容：

a.根据所需扫描声程范围确定时基扫描线比例；b.零位调节，将声程零位设置在选定的水平刻度线上。38第6章脉冲反射法超声检测通用技术调整内容：187第6章脉冲反射法超声检测通用技术调整方法：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，通过调节仪器的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。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。39第6章脉冲反射法超声检测通用技术调整方法：第6章脉冲反射法超声检测通用技术

2．检测灵敏度的调整检测灵敏度：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求或有关标准确定。调整目的：发现工件中规定大小的缺陷，并对缺陷定量。第6章脉冲反射法超声检测通用技术2．检测灵敏度的调整189第6章脉冲反射法超声检测通用技术调节方法：试块调整法和工件底波调整法。（1）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块。将探头对准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高度。41第6章脉冲反射法超声检测通用技术调节方法：试块调整法和工190第6章脉冲反射法超声检测通用技术注意问题：：a.工件厚度x<3N或不能获得底波情况时，较为适宜。b.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波高差异值，并对灵敏度进行补偿。42第6章脉冲反射法超声检测通用技术注意问题：：第6章脉冲反射法超声检测通用技术（2）试块计算法：

对于厚度x≥3N的工件，可选用一块材质与工件相同（衰减系数相同）的平