超声波基本理论串讲

UT基本理论串讲串讲目的唤醒记忆—重温原本扎实的超声波理论强化基础---巩固超声波理论基础

超声波探伤Longitudinalwave(straightbeam)纵波(直探头)Shearwave(anglebeam)横波(角度探头)Surfacewave表面波Lambwave板波折射角

:0°,45°,60°,70°&90°(表面波)要求

:最小外径≥

89mm(API)厚度范围:6mm~150mmL折射角有机玻璃钢超声波的特性超声探伤所用的频率一般在0.5-10MHz之间，对钢等金属材料的检验，采用的频率为1-5MHz。超声波波长很短,由此决定了超声波具有一些重要特性,使其能广泛用于无损探伤.(1)超声波方向性好:超声波是频率很高,波长很短的机械波,在无损探伤中使用的波长为毫米数量级.超声波像光波一样具有良好的方向性,可以定向发射.(2)越声波能量高:超声波探伤频率远高于声波,而能量(声强)与频率平方成正比.因此超声波的能量远大于声波的能量.(3)能在界面上产生反射,折射和波型转换;在超声波探伤中.特别是在超声波脉冲反射法探伤中,利用了超声波具有几何声学的一些特点.(4)超声波穿透能力强:超声波传播能量损失小,传播距离大,穿透能力强.在一些金属材料中其穿透能力可达数米.这是其他探伤手段所无法比拟的.

优点Atruevolumetrictest真实的体积性测试Onesideaccess只需一面接近Veryaccurate非常准确Deeppenetration–5000mm大的穿透能力–5米Criticalflawsfound能找出非常的小缺陷(½波长)Equipmentfullyportable仪器便携Safety(Noradiation)安全(没有辐射)缺点Highlyskilledoperator操作人员要有高技术Smoothsurfaces表面要求光滑Groovewelds>6mmDiameter>100mm对接焊-厚度要大于6mm管径要大于100mm（JB4730）Geometricalshape几何形状Scanningspeed25-100mm/sec.Forweld焊缝扫描速度25-100mm/秒Scanningspeed150mm/secondForplate平板扫描速度150mm/秒超过人耳听觉范围的声波称为超声波，它的频率高于Hz，属于机械波。超声波在传播过程中仅有能量的传播,没有物质的转移。超声波在钢、水和油类物质中都能很好地传播，但在空气中比较困难。因为空气密度很小，在其粒子之间传递声能较困难,它是超声波传递的不良介质，所以要在探头和工件之间的表面加油耦合剂的原因。

超声波定义20000什么叫波长、频率？Sec.秒１．一个完整波动的过程称为一个周期（一个波长λ

）２．在单位时间内的振动周期次数称为频率．它的单位是：赫兹Hz／秒1000Hz=1KHz;10,000Hz=10KHz;100,000Hz=100KHz;5,000,000Hz=5MHz.３．λ波长(mm)v声速(mm/s)f频率(Hz)λ=v/f超声波所能检测最小的缺陷尺寸是:

λ当缺陷小于1/2波长声波会绕射而过没有反射!1/2超声波传播的条件是什么?1.有发射声波的声源;2.有传播声波的弹性介质;超声波探伤常用哪几种波型?1.纵波(压缩波compressionwave);2.横波(剪切波shearwave);3.表面波(surfacewave);4.板波(lambwave).什么是纵波？介质中粒子振动方向和传播方向平行时，此波称为纵波．可在固体，液体和气体中传播．质点波的传播方向什么是横波？介质中质点振动方向和传播方向垂直时，此波称为横波．横波在液体和气体中不能传播．横波的声速比纵波的声速慢，传播速度约为纵波速度的1/2．焊缝探伤主要用横波？（1）一般来说，在频率一定的情况下，在给定的材料中，横波探测缺陷更为灵敏，这是因为横波比纵波的波长短．（2）由于加强高的影响及焊缝中裂纹、未焊透、未融合等危险性大的缺陷往往与探测面垂直或成一定角度，因此一般采用横波探伤。波的传播方向质点什么是板波？板波它能够在簿板中传播．其波型的变化与板厚、探头频率以及入射角有关．板厚≈λ,1/2λ,2λ什么是表面波？表面波在介质表面上传播时，粒子作椭圆运动．表面波能够沿平面和圆弧形的工件表面传播．只可在固体表面传播．用于检测表面裂纹，最大穿透深度约两个波长，最佳检测深度约一个波长．超声波的传播速度1一、固体介质中的纵波、横波与表面波声速

1、无限大固体介质中的声速 在无限大的固体介质中（无限大固体介质是相对于波长而言的，当介质的尺寸远大于波长时，就可以视为无限大介质。） 纵波声速为： 横波声速为： 表面波声速为： 由以上三式可知： （1）固体介质中的声速与介质的密度和弹性横量等有关，不同的介质，声速不同；介质的弹性模量愈大，密度愈小，则声速愈大。 （2）声速还与波的类型有关，在同一固体介质中、纵波、横波和表面波的声速各不相同，并且相互之间有以下关系：CL＞CS＞CR。对于钢材CL:Cs:CR≈1.8:1:0.9。CLb（m/s）CL(m/s)CS(m/s)铝504062603080铁51805850-59003230有机玻璃27301460波的类型质点振动特点传播介质应

用纵波质点振动方向平行于波传播方向固、液、气体介质钢板、锻件探伤等横波质点振动方向垂直于波传播方向固体介质焊缝、钢管探伤等表面波质点作椭圆运动，椭圆长轴垂直波传播方向，短轴平行于波传播方向固体介质钢管探伤等板波对称型(S型)上下表面：椭圆运动,中心：纵向振动固体介质(厚度与波长相当的薄板)薄板、薄壁钢管等(δ<6mm)非对称型(A型)上下表面；椭圆运动，中心：横向振动在同一固体介质中,纵波的传播速度为常数()在同一固体介质中,横波的传播速度为常数()在同一固体介质中,瑞利波的传播速度为常数()在同一固体介质中,兰姆波的传播速度为常数()钢中声速最大的波型是纵波()钢中声速最大的波型是横波()钢中声速最大的波型是兰姆波()根据公式：C=λ·f可知声速C与频率f成正比，因此同一波型的超声波在高频时传播速度比低频时大()为减小超声波通过介质时的衰减和避免林状回波，宜采用（）进行探伤a.高频率、横波

b.较低频率、横波

c.高频率、纵波

d.较低频率、纵波√√√×√×××d超声波的传播速度2 2、细长棒中的纵波声速CLb

在细长棒中(棒径d≤λ)轴向传播的纵波声速与无限大介质中纵波声速不同，细长棒中的纵波声速为：

3、声速与温度、应力、均匀性的关系

1）一般固体中的声速随介质温度升高而降低。

2）固体介质的应力状况对声速有一定的影响，一般应力增加，声速增加，但增加缓慢。

3）固体材料组织均匀性对声速的影响在铸铁中表现较为突出。铸铁表面与中心，由于冷却速度不同而具有不同的组织，表面冷却快，晶粒细，声速大；中心冷却慢，晶粒粗，声速小。此外，铸铁中石墨含量和尺寸对声速也有影响，石墨含量和尺寸增加，声速减少。二、板波声速 由于板波传播时受到上下板面的影响,只有当板厚、频率、声速之间满足一定关系时，板波才能顺利传播。 实际探伤中，若是频率单一的连续波，那么板波声速就是相速度；若是脉冲波，那么板波声速就是群速度。超声波的传播速度3三、液体、气体介质中的声速

1、液体、气体中声速公式 由于液体和气体只能承受压应力，不能承受剪切应力，因此液体和气体介质中只能传播纵波，不能传播横波和表面波。液体和气体中的纵波波速为： 介质的容变弹性模量愈大、密度愈小，声速就愈大。

2、液体介质中的声速与温度的关系

1）几乎除水以外的所有液体，当温度升高时，容变弹性模量减小，声速降低。

2）水温度在74℃左右时声速达最大值，当温度低于74℃时，声速随温度升高而增加；当温度高于74℃时，声速随温度升高而降低。

波的干涉（声压极大极小值）定义：两列频率相同，振动方向相同，位相相同或位相差恒定的波相遇时，介质中某些地方的振动互相加强，而另一些地方的振动互相减弱或完全抵消的现象。在超声波探伤中，由于波的干涉，使超声波源附近出现声压极大极小值。 如图1.20所示，点波源S1、S2在M点引起的振动为： 质点M的合振动为

δ----波程差，δ=x2-x1由上可知：

(1)当δ＝nλ（n为整数）时，A=A1+A2。这说明当两相干波的波程差等于波长的整数倍时，二者互相加强，合振幅达最大值。

(2)当δ=(2n+1)λ/2（n为整数）时，A=│A1-A2│。这说明当两相干波的波程差等于半波长的奇数倍时，二者互相抵消，合振幅达最小值。若A1=A2，则A=0，即二者完全抵消。 例题：两束频率不同的声波在同一介质中传播时,如果相遇可产生干涉现象()MS1S2X1X2f2f1√波的衍射（探伤灵敏度）定义：波在传播过程中遇到与波长相当的障碍物时，能绕过障碍物边缘改变方向继续前进的现象。特点：波的衍射使波的传播方向改变，从而使缺陷背后的声影缩小，反射波降低；波的绕射和障碍物尺寸及波长λ的相对大小有关，当<<λ时，波的绕射强，反射弱，缺陷回波很低，容易漏检。超声探伤灵敏度约为λ/2，这是一个重要原因。当>>λ时．反射强，绕射弱，声波几乎全反射。端角反射1定义：超高声波在两个平面构成的直角内的反射叫做端角反射。端角反射率：T端＝Pα/PoαβαL（S）PoL（S）PαPr不考虑波形转换端角反射2端角反射率

纵波入射时，端角反射率很低，这是因为纵波在端角的两次反射中分离出较强的横波。

横波入射时，入射角αs＝30°或60°附近时，端角反射率最低。αs＝35°－55°时，端角反射率达100％。实际工作中，横波探伤焊缝单面焊根部未焊透或裂纹的情况就类似于这种情况。所以，在对根部缺陷进行定位、定量，不可用60°探头，甚至有可能漏检，最好使用45°和70°

（70°对根部焊瘤相对不敏感）探头。平面波在曲界面上的折射平面波入射到曲界面上时，除了反射波发生聚焦或发散外，折射波也发生聚焦或发散。这时折射波的聚焦或发散不仅与曲面的凹凸有关（从入射方向看），而且与界面两侧介质的波速有关。实际应用中，常用到折射波聚焦特性，如水浸聚焦探头PoPxC1>C2（易加工）PoPxC1<C2超声波探伤气孔灵敏度低的原因实际探伤中，至波源距离较远的球形气孔缺陷就属于球面波在凸球面上的反射。由于反射波进一步发散，因此其回波较低。什么叫声阻抗？超声场中任一点的声压与该处质点振动速度之比称为声阻抗，常用Z表示Z=p/u=ρC由上式不难看出，在同一声压下，Z增加，质点的振动速度下降，因此声阻抗Z可理解为介质对质点振动的阻碍作用。

超声波垂直入射到界面时的

反射和透射——单一平界面声阻抗的（Z）定义为介质的密度（ρ）和该介质中的声速（V）的乘积．即：Z=ρVZ1Z2Po（Io）Pt（Pt）声强反射率：R=(Z1-Z2）/（Z1+Z2)

声强透射率：T=4Z1×Z2/(Z1+Z2)22Pr（Ir）2声压反射率：r=Pr/Po=(Z1-Z2)/(Z2+Z1)

声压透射率：t=Pt/Po=2Z2/(Z2+Z1)界面两侧的总声压相等，即Po+Pr=Pt，力只会平衡，能量才会守恒。什么叫声阻抗？水钢超声波在水与钢中传播

R=(Z2-Z1/Z2+Z1)

=(4.56-0.149/4.56+0.149)=(4.411/4.709)

=0.88即88%的声能量被反射回来12%透入钢中.22钢钢超声波在钢与钢中传播,声束不改变TR水中可传播超声波所以能接收到回波利用声阻抗测量液位采用一发一收的双探头模式TR空气中无法传播超声波所以接收不到回波采用一发一收的双探头模式利用声阻抗测量液位R=(Z2-Z1/Z2+Z1)2=(0.0001-4.56/0.0001+4.56)=(-4.559/4.56)2=0.999即100%的声能量被反射回来。利用声阻抗测量液位采用单探头模式R=(Z1-Z2/Z1+Z2)2=(4.56-0.149/4.56+0.149)=(4.411/4.709)2=0.88即88%的声能量被反射回来有12%能量透入水中。采用单探头模式利用声阻抗测量液位声束的形状副瓣主声束换能器θＤ半扩角Sinθ=1.22λ/Dθ=半扩散角；λ＝波长；D＝芯片直径。当频率一定时，大直径探头扩散角要比小探头的扩散角小，既指向性好，使超声波的能量更集中，有利提高探伤灵敏度。但近场区长度增加，对探伤不利。一般是在保证探伤灵敏度的前提下尽可能减少近场区长度。例题： 边长为D=10mm的方形晶片，指向角用θ0=57λ/D表示。试计算探测钢材时，下列探头晶片的指向角：

①5MHz10x10、②4MHz12x12、③3MHz15x15、④2MHz20x20

解：λ①=(5900x103)/(5x106)=1.18mm；

λ②=(5900x103)/(4x106)=1.48mm；

λ③=(5900x103)/(3x106)=1.97mm；

λ④=(5900x103)/(2x106)=2.95mm，则：①的指向角：θ0=57x1.18/10=6.70； ②的指向角：θ0=57x1.48/12=7.030；

③的指向角：θ0=57x1.97/15=7.480； ④的指向角：θ0=57x2.95/20=8.410声束盲区Deadzone远场区Farzoneθ探头transducerSinθ=70λ/D近场区NearzoneN=D×D/4λ

盲区是从探测面到能够发现缺陷的最小距离，与仪器的阻塞时间和始脉冲宽度有关。盲区内的缺陷一概不能发现。

近场区内存在声压极大极小值的点，处于声压极小值处的较大缺陷回波可能较低，而处在声压极大值处的较小缺陷回波可能较高，这样就容易引起误判，甚至漏检，应尽可能避免在近场区探伤定量。远场区轴线上的声压随距离单调减少，不会出现声压极大极小值，适合探伤定量。圆盘源轴线上声压分布Ｎ远场区P/Po

近场区：波源附近由于波的干涉而出现一系列声压极大极小值的区域。近场长度：波源轴线上最后一个声压极大值至波源的距离。远场区：波源轴线上至波源的距离X＞N的区域在远场区，波源各点至轴线上某一点的波程差很小，引起的相位差很小，这样干涉现象可略不记。所以远场区轴线上不会出现声压极大极小值。折射定律--波型转换

LLL`S``βLβsαLI（固体）II（固体）SinαL=Sinα`L=Sinα`s=SinβL=SinβsCL1CL1CS1CL2CS2α`LS`α`s当纵波L倾斜入射到固/固界面时，除产生反射纵波L`和折射纵波L``外，还会产生反射横波S`和折射横波S``产生波形转换的条件：1、波源倾斜入射；2、波源入射到异质界面。临界角

βs=90°S``LLα’IIIβL=90°αIα2L第一临界角常用于制作纯横波探头S``第二临界角常用于制作表面波探头有机玻璃斜探头αL=27.6°-57.7°，有机玻璃表面波探头αL≥57.7°例题：

5P20x1045°的探头有机玻璃楔块内声速为2730m/s，被检材料（低碳钢）中声速为3230m/s，求入射角α。

解：根据折射定律：sinα/sinβ=CL1/CS2

又：β=45°

sinα=(CL1/CS2)·sinβ=(2730/3230)·sin45°=0.59

α=36.7°

答：入射角α为36.7°超声波通过两种材料的界面时，如果第一种材料的声阻抗较大，但其声速与第二材料相同，则在第二种材料中的折射角大于入射角()超声波通过两种材料的界面时，如果第一种材料的声阻抗较大，但其声速与第二材料相同，则在第二种材料中的折射角小于入射角()超声波通过两种材料的界面时，如果第一种材料的声阻抗较大，但其声速与第二材料相同，则在第二种材料中的折射角等于入射角()超声波通过两种材料的界面时，如果第一种材料的声阻抗较大，但其声速与第二材料相同，则在第二种材料中的折射角等于临界角()×××√直探头的结构外壳阻尼块地线火线电极层芯片常用芯片材料：石英：频率稳定，但是能量少．硫酸锂晶体：效率高,但是易碎、易被水溶解，且温度限制在165oF(74oC)以下．极化陶瓷：最高效率，但是很容易磨损．（钛酸钡、偏铌酸铅、锆钛酸铅）斜探头的结构吸收胶透声楔芯片地线火线外売压电效应定义：某些晶体材料在交变拉压应力作用下，产生交变电场的效应。探头接收超声波时，发生正压电效应，将声能转为电能。压电应变常数d33值大，发射性能好，发射灵敏度高。定义：某些晶体材料在交变电场的作用下，产生伸缩变形的效应。探头发射超声波，高频电脉冲激励探头压电晶片时，发生逆压电效应，将电能转换为声能。压电电压常数g33值大，接收性能好，接收灵敏度高。压电效应1、正压电效应：2、逆压电效应：超声波仪器的分类1.按超声波的连续性分类2.按缺陷显示方式分类3.按超声波的通道分类脉冲波探伤仪连续波探伤仪调频波探伤仪

A型显示探伤仪B型显示探伤仪C型显示探伤仪

单通道探伤仪（由一个或一对探头单独工作）多通道探伤仪（由多个或多对探头交替工作，每一通道相当于一台单通道探伤仪）T

B-型显示

(被检工件任一纵截面上缺陷的分布及缺陷深度)

C-型显示（工件内部缺陷的平面图象，但不能显示缺陷深度）

A-型显示

(纵坐标表示反射回波波高，横坐标表示超声波在工件中传播时间或传播距离)超声波仪器的B、C型显示都属于二维显示（）超声波仪器的B、C型显示都属于三维立体显示（）√×A型脉冲反射式超声探伤仪电路方框图概括地讲，各种探伤仪都由以下几个主要部分组成：同步电路、扫描电路、发射电路、接收电路、显示电路和电源电路等A型超声波探伤仪线路图同步电路脉冲电路扫描电路接收电路YX电源供给探头TFB数字式超声检测仪电路图微处理机显示器A/D转换器电源发射电路接收电路仪器主要组成部分的作用1、同步电路：同步电路又称触发电路，它每秒钟产生数十至数千个脉冲，用来触发探伤仪扫描电路、发射电路等，使之步调一致、有条不紊地工作。2、扫描电路：扫描电路又称时基电路，用来产生锯齿波电压，加在示波管水平偏转板上，使示波管荧光屏上的光点沿水平方向作等速移动，产生一条水平扫描时基线。3、发射电路：发射电路利用闸流管或可控硅的开关特性，产生几百伏至上千伏的电脉冲。电脉冲加于发射探头，激励压电晶片振动，使之发射超声波。4、接收电路：接收电路由衰减器、射频放大器、检波器和视频放大器等组成。5、显示电路：显示电路主要由示波管及外围电路组成。6、电源

仪器主要旋钮的作用11、工作方式选择旋钮：即“双探”或“单探”方式的选择。2、发射强度旋钮：改变仪器的发射脉冲功率，从而改变仪器的发射强度。增大发射强度时，可提高仪器灵敏度，但脉冲变宽，分辨力变差。因此，在探伤灵敏度能满足要求的情况下，发射强度旋钮应尽量放在较低的位置。3、衰减器：调节探伤灵敏度和测量回波振幅。4、增益旋钮：改变接收放大器的放大倍数，进而连续改变探伤仪的灵敏度。5、抑制旋钮：抑制荧光屏上幅度较低或认为不必要的杂乱反射波。6、深度范围旋钮：粗调荧光屏扫描线所代表的探测范围。调节深度范围旋钮，可较大幅度地改变时间扫描线的扫描速度。从而使荧光屏上回波间距大幅度地压缩或扩展。7、深度细凋旋钮：精确调整探测范围。8、延迟旋钮：用于调节开始发射脉冲时刻与开始扫描时到之间的时间差。不改变回波之间的距离，可进行零位校正。仪器主要旋钮的作用29、聚焦旋钮：调节电子束的聚焦程度，使荧光屏波形清晰。10、频率选择旋钮

11、水平旋钮：也称零位调节旋钮，调节水平旋钮，可使扫描线连扫描线上的回波一起左右移动一段距离，但不改变回波间距。调节探测范围时，用深度粗调和细调旋钮调好回波间距，用水平旋钮进行零位校正。12、重复频率旋钮：调节脉冲重复频率，即改变发射电路每秒钟发射脉冲的次数。重复频率要视被探工件厚度进行调节，厚度大，应使用较低，厚度小，应使用较高，但过高时易出现幻想波。

13、垂直旋钮：用于调节扫描线的垂直位置。调节垂直旋钮，可使扫描线上下移动。14、辉度旋钮用于调节波形的亮度。15、深度补偿开关：改变放大器的性能，使位于不同深度的相同尺寸缺陷的回波高度差异减小。16、显示选择开关：用于选择“检波”或“不检波”显示。

双晶探头(分割探头)1、分类：根据入射角αL不同，分为双晶纵波探头和双晶横波探头。2、优点： （1）灵敏度高：发射晶片用发射灵敏度高的压电材料，接收晶片用接收灵敏度高的压电材料； （2）杂波少盲区小：发、收分开，消除发射压电晶片与延迟块之间的反射杂波，同时由于始脉冲未进入放大器，克服了阻塞现象，使盲区大大减小； （3）工件中近场区长度小：采用延迟块； （4）探测范围可调：通过改变入射角αL。3、主要探测缺陷：近表面缺陷

仪器的性能1、垂直线性：指仪器示波屏上的波高与探头接收的信号之间成正比的程度。2、水平线性：指仪器示波屏上时基线显示的水平刻度值与实际声程之间成正比的程度。3、动态范围：指仪器示波屏容纳信号大小的能力。4、衰减器精度1）衰减器的误差N可按下式估算：N(dB)=20lgH1/H22）仪器要求：任意相邻12dB误差≤ldB。例题：超声波检测仪上的衰减器精度用每12dB中的误差表示(√)超声波检测仪上的衰减器精度用每6dB中的误差表示(×)超声波检测仪上的衰减器精度用每10dB中的误差表示(×)探头的性能1、斜探头入射点

：指其主声束轴线与探测面的交点。2、斜探头折射角βs3、探头主声束偏离与双峰：探头实际主声束与其理论几何中心轴线的偏离程度称为主声束的偏离，常用偏离角θ来表示。平行平移动探头，同一反射体产生两个波峰的现象称为双峰。4、探头声束特性直探头各方向的波束半扩散角是一致的斜探头水平半扩散角左右对称斜探头垂直上半扩散角大于下半扩散角仪器和探头的综合性能1、灵敏度：指整个探伤系统发现最小缺陷的能力。 衡量标准：常用灵敏度余量来衡量。2、盲区：指从探测面到能够发现缺陷的最小距离。3、始脉冲宽度：指在一定的灵敏度下，示波屏上高度超过垂直幅度20％时的始脉冲延续长度。始脉冲宽度与晶片的机械品质因子θm和发射强度有关。θm值大，发射强度大，始脉冲宽度大。4、分辨力：指在示波屏上区分相邻两缺陷的能力。5、信噪比：指示波屏上有用的最小缺陷信号幅度与无用的噪声杂波幅度之比。 测试方法：一般以200/φl平底孔反射回波H信与噪声杂波高H噪之间的分贝差来表示信噪比的大小。△=20lgH信/H噪试块为了保证检测结果的准确性和可重复性可比性，必须用一个已知固定特性的试块对检测系统进行校准。超声检测用的试块通常分为两种类型:标准试块(校准试块)和对比试块(参考试块)。1.标准试块标准试块是由权威机构规定的试块,它的材质、形状和尺寸以及表面状态等都由权威部门作统一的规定,作为该机构的标准试块.如国际焊接学会标准试块IIWV1&V2等。标准试块主要用于测试和校验仪器和探头性能,也可用于调整探测范围和确定探伤灵敏度。2.对比试块(参考试块)

对比试块也称参考试块,它是由各部门按某些具体探伤对象规定的块。主要用于调整探测范围、确定探伤灵敏度和评价缺陷大小,它是对工件进行评级判废的依据。真实的对比试块(参考试块)3.1用相同材加工出与被检工件一样尺寸的构件并在对应的位置做上人工缺陷(钻孔、刻槽等);3.2用真实构件在对应的位置做上人工缺陷(钻孔、刻槽等);3.3用含有真实缺陷的真实构件;例题：有的半圆试块在中心侧壁开有5mm深的切槽,其目的是()

a.标记试块中心

b.消除边界效应

c.获得R曲面等距离反射波

d.以上全部

cIIW标准试块的用途之

直探头分辨力(1)3.要求:R=Y–X≥14dB4.以同样的方法测出91、100的分辨力20%XdB20%YdB好的分辨力差的分辨力1.先找到85、91回波,使两者波高一致,调节dB使波谷为20%,记下此时dB值Y。2.调节dB使波峰为20%,记下此时dB值X。9185100IIWV1标准试块的用途之

盲区测量(2)此时有独立回波，则盲区≤５mm无独立回波，则盲区大于１０mm；有独立回波，则盲区５～１０mmABABIIWV1标准试块的用途之

声程调校(3)ＡＢＣＢ2x100mmC1x200mmＡ8x25mm100200IIWV1标准试块的用途之

斜探头入射点测量(4)最高反射回波入射点R100100超声波没有垂直打到R100面上，回波不高，并且声程不在100处IIWV1标准试块的用途之

灵敏度调校(5)80%FSH调节回波高度为80%FSHφ1.5mm横通孔45度,W≈21.460度,W≈3070度,W≈43.9IIWV1标准试块的用途之

斜探头折射角测量(6)适用于60°～75°，由刻度值读出角度或由tanβ＝(L-35)/30算出适用于35°～60°，由刻度值读出角度或由tanβ＝(L-35)/70算出60度,W≈3570度,W≈62.745度,W≈74LL最高波IIWV1标准试块的用途之

斜探头声程调校(7)100TB1B21.先将B1-B2之间调节到100mm2.调节始偏使B1到100mm处R100始偏(零点/延迟)是始波偏移的简称,也称零点,是指探头和仪器的固定声波延时,如探头楔块厚度,保护膜厚度,耦合剂厚度等.由于始偏的存在，为了方便、准确的对缺陷定位，所以对始偏进行调节。100TB1B2100仪器垂直线性、水平线性、动态范围仪器的垂直线性是指仪器示波屏上的波高与探头接受的信号之间成正比的程度。垂直线性的好坏影响缺陷定量精度。仪器水平线性是指仪器示波屏上时基线显示的水平刻度值与实际声程之间成正比的程度，或者说是示波屏上多次底波等距离的程度。水平线性的好坏直接影响测距精度，进而影响缺陷定位。动态范围是指仪器示波屏容纳信号大小的能力。IIWV1标准试块的用途之

水平线性测量(8)Ａ25mmB1B2B3B4B5理想的水平线性

（底波与示波屏刻度值一一对应）25mmB1B2B3B4B5Max.Div实际水平线性的测量使用直探头找到25mm的五次底波

测量出底波与示波屏刻度值的最大偏差值Max.Div,

利用公式△S=|Max.Div.|/0.8b×100%b—示波屏水平满刻度值，算出水平线性误差。一般要求水平线性△S<2%

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垂直线性、动态范围测量(9)Ａ100%FSH0dB3.垂直线性±1dB4.理论波高值dB=20logH100/H26.动态范围>24dB1.调节仪器使25mm底面底波达100%2.接着每次降低2dB,记下此时的实际波高值,并算出与理论波高值的偏差。直至下降了30dB，取最大正偏差值与最大负偏差值之和为垂直线性误差。5.测量动态范围：与垂直线性测量类似，如，调节仪器使25mm底面底波100%，再降低到1%时，增益的调节量即为动态范围。·垂直线性记录、计算表点击返回P51“仪器性能”IIWV1标准试块的用途之

声速（厚度）的测量(10)如：已知有机玻璃V1=2730m/S;钢速V2=5900m/S。现利用IIWV1试块25mm调节好量程后，测量一有机玻璃工件厚度，测的厚度为S2=30mm，由S1/S2=V1/V2

即S2/30=2730/5900求得：S1=13.89mm30有机玻璃1.利用25mm底面调好量程2.用调好量程的仪器测量其它已知声速材料的厚度IIWV1标准试块的用途之

纵波与横波关系(11)A91用纵波调校横波声程方法91x3200/5900=50.05mm

100100B直探头位置A调节一次底波对准50位置，二次底波对准100位置相当于斜探头利用R100调好量程IIWV1标准试块的用途之

探头主声束偏离角测定θβ>45°β<45°点击返回P52“仪器性能”IIWV1标准试块的主要用途校验仪器的水平、垂直线性和动态范围:用25mm或100mm尺寸;调节时基比例和范围(量程):用25mm或100mm尺寸;测定直探头与仪器组合的远场分辨力:用85mm、91mm和100mm尺寸;测定直探头与仪器组合的盲区:用φ50mm有机玻璃弧面两侧的距离5mm和10mm;测定直探头与仪器组合的最大穿透能力:用φ50mm有机玻璃底面多次反射回波;测定斜探头的入射点:用100mm圆弧面;测定斜探头的折射角:用φ50mm或φ1.5mm孔测;测定斜探头的声束偏斜角:用直角棱边测。调校灵敏度和灵敏度余量:用φ1.5mm孔。探头C正在进行（）

a.距离测定

b.分辨力测定

c.灵敏度校验

d.折射角测定.探头B正在进行（）

a.灵敏度调节

b.距离测定

c.声速测定

d.横波分辨力测定探头A正在进行（）

a.验证楔块角度

b.灵敏度调节

c.分辨力测定

d.斜探头入射点测定探头D正在进行（）

a.验证楔块角度

b.直探头分辨力测定

c.灵敏度测定

d.距离校验

dddbIIWV2试块的用途之

100mm声程调节方法25mm100mmR25R5075mmIIWV2试块的用途之

100mm声程调节方法50R25R5012575mmIIWV2试块的用途之

200mm声程调节方法50125200R25R5075mm75mm直探头声束的测量方法直探头声束的测量方法5.用同样的方法测出第二、第三根声束扩散线6.算出未扩散区=1.64N100%10%1.直探头找到孔的最高回波，调到100%2.右平移探头，当声速边沿与孔相切时，波高降到了10%，记录此时探头中心位置3.左移探头使波高为10%，记录探头中心位置4.将两探头中心位置用直线连接，平移到孔的中心位置作为第一根声束扩散线斜探头声束的测量方法斜探头声束的测量方法方法同直探头声束的测量应用IOW试块测定斜探头波束垂直扩散1.根据探头实测角度画出声束主轴线；2.找到D13孔的最高回波，并调节到基准波高，测量探头前沿距试块边沿距离Lc；3.提高20dB，前移探头直至波高降至50%，测量探头前沿距试块边沿距离La；4.以此灵敏度，后移探头直至波高降至50%，测量探头前沿距试块边沿距离Lb；50%FSHLcLaLb-LcLc-La以相同方法测出D19、25、32、43、50的上下扩散点Lb``-Lc``Lc``-La``Lb```-Lc```Lc``-La``应用IOW试块测定斜探头波束水平扩散50%FSH波束主轴线50%FSH+20dBL1孔长22mmL1-22L2-22水平扩散左右对称为什么用直径3或1.6mm的横通孔

作DAC曲线并用于焊缝检测?1.直径3mm的横通孔容易加工(直径1.5mm以下很容易断钻嘴;2.△dB=10logφ1/φ2(φ3mm与φ1.5mm只相差3dB通过计算也能作出相关的DAC曲线或者灵敏度当量);3.低频大探头时也能得到稳定的回波;4.与平面垂直扫查时任何角度都一样(与反射角无关没有方向性);5.模拟焊缝条状缺陷很相似。对比试块的用途之

沟槽用于焊缝检测方形沟槽V形沟槽模拟焊缝根部未熔合的情况或裂纹的情况对比试块的用途之

半通孔制作DAC曲线80%100%20%定量线测长线-6dB1/8W3/8W5/8W7/8W9/8W灵敏度当量的调校1.扫描(查)灵敏度;2.定量灵敏度(DAC曲线);3.补偿灵敏度;灵敏度当量的调校1.扫描(查)灵敏度;粗扫描时加大灵敏度是由于有些缺陷的反射面与入射声束不垂直或有些缺陷反射量小,通过提高灵敏度可将这些缺陷扫查出来,防止漏检同时也可以快速扫查出怀疑有缺陷的位置。1.5mm横孔DAC曲线+6dB3.0mm横孔DAC曲线+14dB灵敏度当量的调校2.定量灵敏度(DAC曲线);2.1.用直径1.5mm横孔制作DAC曲线;2.2.用直径3.0mm横孔制作DAC曲线;2.3.加减6dB制作判废线和测长线或者叫三个当量级。灵敏度补偿3.补偿灵敏度;3.1.材质衰减;3.2.表面粗糙度和耦合损耗;3.3.焊缝内衰减;△dBTRTRR1.采用一发一收双探头模式，在试块上找到一次声程回波，记录此时波高。2.固定发射模式探头，将接收模式探头向后平移，找到二次声程，记录此时波高。3.将记录的两波高用直线连接。4.在工件中（跨焊缝）找到一次声程波高，调节dB使波高与对应的直线处的回波幅度同高，此时的dB调节量就是补偿灵敏度△dB衰减系数的测定1、薄板工件衰减系数的测定 对于厚度较小，上下底面互相平行，表面光洁的薄板工件。运用多次底波。

2、厚板或粗圆柱体衰减系数的测定对于厚度大于200mm的板材或轴类零件，可根据第一、二次底波、高度来测试衰减系数。BmBnB1B2δ----反射损失单程例如某工件厚度χ=500mm，测得B1=80%，B2=20%，反射损失δ=0.5dB，则工件的衰减系数为探伤灵敏度定义：探伤灵敏度是指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。常用方法有:1、试块调整法 例如，压力容器用钢板是利用φ5平底孔来调整灵敏度的。φ5平底孔直探伤灵敏度的调节1调节增益80%FSH直探伤灵敏度的调节22、工件底波调整法 优点：不需要加工不同声程不同当量尺寸的试块，不需考虑工件与试块因耦合和衰减不同进行补偿。 条件：用于厚度尺寸χ≥3N的工件，同时要求工件具有平行底面或圆柱曲底面，且底面光洁干净。例如，用2.5P20Z探伤厚度T=400mm的饼形钢制工件，探伤灵敏度为400/φ2平底孔(在400mm处发现φ2平底孔缺陷)。 由公式算出400mm处大底度与φ2平底孔回波的分贝差△为

调节增益使底波为80%FSH增加增益44dB当量试块比较法将工件中的自然缺陷回波与试块上的人工缺陷回波进行比较来对缺陷定量的方法。当量计算法1——

大平底与平底孔当χ≥3N时，规则反射体的回波声压变化规律基本符合理论回波声压公式。例：用2.5P14Z探头探伤厚度为xB=420mm饼形钢制工件，不考虑介质衰减，利用底波调整φ2（Df）平底孔探伤灵敏度。探伤中在xf=210mm处发现一缺陷,其回波比底波低26dB（△Bf）。 由不同距离处的大平底与平底孔回波分贝差公式： 求得该缺陷的当量平底孔尺寸为φ2.8mm当量计算法2——

不同平底孔例：用2.5P20Z探头径向探伤直径为500mm的实心圆柱钢工件，α=0.01dB/mm,利用底波调整500/φ2灵敏度，探伤中在400mm处发现一缺陷，其回波比灵敏度基准波高22dB

由不同平底孔回波分贝差公式：

求解得此缺陷的当量平底孔尺寸为φ5.1mm探头的选择频率;芯片尺寸;角度;灵敏度、分辨力、指向性、声束宽窄探头角度的选择应首先根据坡口角度，如45度坡口，使用45度探头效果最佳；根部缺陷应使用45或70度探头测长定量，务必不使用60度；8~25mm板厚宜用70度，25~46mm板厚宜用60度，大于46mm板厚的宜用45度。直探头检测在T型接头的用途12345夹层;厚度撕裂未熔合焊缝中缺陷用直探头检测根部

定中心线情况焊瘤回波比底波低探头中心线即根部中心线直探头摸底厚簿不一及有坡度的根部情况不要用二次声程根部台阶容易造成误判的情况MT和直探头发现夹层MT发现夹层简要说明钢板探伤中，引起底波消失的几种可能情况？ 答：①表面氧化皮与钢板结合不好；②近表面有大面积的缺陷；③钢板中有吸收性缺陷（如疏松或密集小夹层）；④钢板中有倾斜的大缺陷。超声波探伤频率在0.5～10MHz之间，选择范围大。一般选择频率时应考虑以下因素：（1）由于波的绕射，使超声波探伤灵敏度约为1/2λ，因此提高频率，有利于发现更小的缺陷。（2）频率高，脉冲宽度小，分辨力高，有利于区分相邻缺陷。（3）由θ=70λ/D可知，频率高，波长短，则半扩散角小，声束指向性好，能量集中，有利于发现缺陷并对缺陷定位。（4）由N=DxD/4λ可知，频率高，波长短，近场区长度大，对探伤不利。（5）由可知，频率增加，衰减急剧增加。频率高，灵敏度和分辨力高，指向性好，对探伤有利。但频率高，近场区长度大，衰减大，又对探伤不利。实际探伤中要全面分析考虑各方面的因索，合理选择频率。一般在保证探伤灵敏度的前提下尽可能选用较低的频率。对细晶粒材料，如锻件、焊缝等，常用2.5~5MHZ;对粗晶材料，如铸钢、奥氏体不锈钢焊缝，可采用0.5~1MHZ;对铸铁、非金属材料，甚至使用几十千HZ的低频。APIRP2X（04）要求：直探头2.25MHz，斜探头为2-2.25MHZ。ASMEV（04）要求：1-5MHz。探头频率的选择缺陷大小的测定缺陷的定量包括确定缺陷的大小和数量，而缺陷的大小指缺陷的面积和长度。常用的当量法有当量试块比较法、当量计算法和当量AVG曲线法。当量法当量试块比较法当量计算法当量AVG曲线法测长法相对灵敏度测长法6dB法端点6dB法绝对灵敏度测长法（DAC法）端点峰值法（缺陷两端反射波极大值之间探头的移动长度

）底波高度法80%FSH80%FSH+20dB80%FSH+20dB缺陷大小的测量方法20dB法要求：缺陷长度大于声束宽度缺点是操作者必须知道所使用探头的声束缺陷大小的测量方法6dB法100%FSH50%FSH50%FSH缺陷大小的测量方法6dB法100%FSH50%FSH50%FSHXY6dB半波法80%FSH40%FSH端头6dB法测长1.发现缺陷波高很低,可以粗略定缺陷的右端点3.左移一个探头的距离将波高调至80%4.缓慢平移探头随着探头的平移,波高降至40%时,探头中心线即为缺陷右端点40%缺陷左端点位置的测量同理2.缺陷端点外缺陷定位方法找出最高反射回波焊缝根部扫描探头的选择和灵敏度的调校60°斜探头对根部未焊透形成的端角反射会产生波型转换和造成声能损耗,同时造成“声程缩短”的假象而容易判断错误,另外60°角容易射入根部焊镏形成很大的干扰反射回波,所以一般都不采用60°斜探头探测根部.簿板用70°较好,因为其厚度与声程关系近似为1:3,所以根部厚度有1mm变化,声程就有3倍的差别,可以清晰地判断缺陷根部的准确位置,而且对根部焊瘤的反射回波不敏感.45°对根部端角非常敏感定位准确厚板30mm以上较好使用,簿板不方便是因为其声程跨距短被焊缝表面加强层阻止,使它的无法靠近根部.根部的灵敏度设定用1.6mm锯槽较好（管类工件探伤）!焊缝的扫描方式焊缝的扫描方式一次声程扫描线二次声程扫描线S=(tanβ×T)+10S=2(tanβ×T)+1010S=2(tanβ×T)+10mm探测区域要覆盖热影响区例题： 用tgβ=2.5的探头，探测厚度16mm的对接焊缝，探头移动区宽度应为多少毫米？

答：探头移动区宽度L=2T·tgβ+10=2x16x2.5+10=90mm焊缝斜角探伤中，裂纹等危害性缺陷的反射波幅一定会是很高的(×)网格扫查法是使用单斜探头横波检测焊缝的基本扫查方法之一(×)锯齿型扫查法是使用单斜探头横波检测焊缝的基本扫查方法之一(√)转角扫查法是使用单斜探头横波检测焊缝的基本扫查方法之一(√)环绕扫查法是使用单斜探头横波检测焊缝的基本扫查方法之一(√)斜平行扫查法是使用单斜探头横波检测焊缝的基本扫查方法之一(√)螺旋转圈扫查法是使用单斜探头横波检测焊缝的基本扫查方法之一(×)网格扫查法是使用单直探头纵波检测钢板的基本扫查方法之一(√)焊缝用串列探头进行扫查，主要用于检测（c）

a.平行于探测面的缺陷

b.与探测面倾斜的缺陷

c.垂直于探测面的缺陷

d.不能用斜探头检测的缺陷焊缝探伤时，斜探头的基本扫查方式有哪些？各有什么主要作用？

答：锯齿形扫查：是前后、左右、转角扫查同时并用，探头作锯齿形移动的扫查方法，可检查焊缝中有无缺陷。左右扫查：探头沿焊缝方向平行移动的扫查方法，可推断焊缝纵向缺陷长度。前后扫查：推断缺陷深度和自身高度。转角扫查：判定缺陷方向性。前后、左右、转角扫查同时进行，可找到缺陷最大