无损检测超声波课件

无损检测超声波课件演示文稿本文档共123页；当前第1页；编辑于星期日\15点55分按声耦和方式不同分为：直接接触法、液浸法超声检测；本章将重点介绍：脉冲反射法原理、直接接触法、

A型显示方式、纵波法、横波法超声检测技术。本文档共123页；当前第2页；编辑于星期日\15点55分2.1超声波检测技术基础2.1.1超声波的物理本质它是频率大于2万赫兹的机械振动在弹性介质中的转播行为。即超声频率的机械波。一般地说，超声波频率越高，其能量越大，探伤灵敏度也越高。超声检测常用频率在0.5～10MHZ。本文档共123页；当前第3页；编辑于星期日\15点55分2.1.2超声波的产生（发射）与接收

(1)超声波的产生机理——利用了压电材料的压电效应。试验发现，某些晶体材料（如石英晶体）做成的晶体薄片，当其受到拉伸或压缩时，表面就会产生电荷；此现象称为正压电效应；反之，当对此晶片施加交变电场时，晶体内部的质点就会产生机械振动，此现象称为逆压电效应。具有压电效应的晶体材料就称为压电材料。

本文档共123页；当前第4页；编辑于星期日\15点55分压电效应压电效应图解

＋/－b.施加交流电场时内部质点产生振动拉伸或压缩时表面产生电荷－－－－－－－－＋＋＋＋＋＋＋＋正压电效应～－/＋逆压电效应

本文档共123页；当前第5页；编辑于星期日\15点55分

(2)超声波的发射与接收

①发射——在压电晶片制成的探头中，对压电晶片施以超声频率的交变电压，由于逆压电效应，晶片中就会产生超声频率的机械振动——产生超声波；若此机械振动与被检测的工件较好地耦合，超声波就会传入工件——这就是超声波的发射。

本文档共123页；当前第6页；编辑于星期日\15点55分②接收——若发射出去的超声波遇到界面被反射回来，又会对探头的压电晶片产生机械振动，由于正压电效应，在晶片的上下电极之间就会产生交变的电信号。将此电信号采集、检波、放大并显示出来，就完成了对超声波信号的接收。可见，探头是一种声电换能元件，是一种特殊的传感器，在探伤过程中发挥重要的作用。

2.1超声波检测技术基础本文档共123页；当前第7页；编辑于星期日\15点55分2.1.3超声波波型的分类按质点的振动方向与声波的传播方向之间的关系分为：（1）纵波L——介质质点的振动方向与波的传播方向一致；本文档共123页；当前第8页；编辑于星期日\15点55分（2）横波S——介质质点的振动方向与波的传播方向垂直；

2.1超声波检测技术基础本文档共123页；当前第9页；编辑于星期日\15点55分（3）表面波R——介质质点沿介质表面做椭圆运动；又称瑞利波；

2.1超声波检测技术基础本文档共123页；当前第10页；编辑于星期日\15点55分（4）板波——板厚与波长相当的薄板中传播的超声波，板的两表面介质质点沿介质表面做椭圆运动，板中间也有超声波传播。又称兰姆波；a)对称型b)非对称型

2.1超声波检测技术基础本文档共123页；当前第11页；编辑于星期日\15点55分注意！

①液体和气体介质（不能传递切向力）中，所以只能传播纵波！②同一介质中，声速的关系有：

CL>CS>CR

③同一介质中，声速、波长、频率之间的关系为：

C=λ·f=常数。本文档共123页；当前第12页；编辑于星期日\15点55分按超声波振动持续时间分为：

(1)连续波——在有效作用时间内声波不间断地发射；

(2)脉冲波——在有效作用时间内声波以脉冲方式间歇地发射。

注意:超声波检测过程常采用脉冲波。本文档共123页；当前第13页；编辑于星期日\15点55分2.1.4超声波的基本性质(1)具有良好的指向性：直线传播，符合几何光学定律；象光波一样，方向性好；束射性，象手电筒的光束一样，能集中在超声场内定向辐射。声束的扩散角满足如下关系：θ=arcsin1.22(λ/D)(2-1)可见：波长越短，扩散角θ越小，

声能越集中。本文档共123页；当前第14页；编辑于星期日\15点55分2.1超声波检测技术基础本文档共123页；当前第15页；编辑于星期日\15点55分

(2)具有较强的穿透性，但有衰减；

穿透性——来自于它的高能量，因为声强正比于频率的平方；所以，超声波的能量比普通声波大100万倍！可穿透金属达数米！衰减性——源于三个方面：扩散、散射、吸收；

本文档共123页；当前第16页；编辑于星期日\15点55分(1)扩散衰减声波在介质中传播时，因其波前在逐渐扩展，从而导致声波能量逐渐减弱的现象叫做超声波的扩散衰减。它主要取决于波阵面的几何形状，而与传播介质无关。2.1超声波检测技术基础本文档共123页；当前第17页；编辑于星期日\15点55分(2)散射衰减

散射是物质不均匀性产生的。不均匀材料含有声阻抗急剧变化的界面，在这两种物质的界面上，会产生声波的反射、折射和波型转换现象，必然导致声能的降低。2.1超声波检测技术基础本文档共123页；当前第18页；编辑于星期日\15点55分(3)吸收衰减：超声波在介质中传播时，由于介质质点间的内摩擦和热传导，引起的声波能量减弱的现象，叫做超声波的吸收衰减。2.1超声波检测技术基础本文档共123页；当前第19页；编辑于星期日\15点55分（3）只能在弹性介质中传播，不能在真空（空气近似看成真空）中传播；强调：横波不能在气体、液体中传播！表面波看作是纵波与横波的合成，所以，也不能在气体、液体中传播！2.1超声波检测技术基础本文档共123页；当前第20页；编辑于星期日\15点55分

（4）遇到界面将产生：反射、折射和波型转换现象；（5）对人体无害——优于射线的性质。

主声轴

N近场区长度N=D2/4λ超声场及近场区

压电晶片本文档共123页；当前第21页；编辑于星期日\15点55分2.1超声波检测技术基础本文档共123页；当前第22页；编辑于星期日\15点55分3.24?本文档共123页；当前第23页；编辑于星期日\15点55分2.2超声波在介质中的传播

2.2.1超声波在金属中的衰减定律超声波在金属中主要的衰减原因是散射和扩散；在液体中主要是吸收。研究表明，超声波在金属中的衰减规律可用下面的关系式表达：

PX=P0·e-α·x(2-2)α——衰减系数；dB/mx——声束传播的距离，即声程m。本文档共123页；当前第24页；编辑于星期日\15点55分(2-2)式表明，超声波的声压在其传播的路径上，呈负指数规律衰减。这里强调指出：衰减系数α为频率f4和晶粒尺寸d3的函数。所以，对粗晶检测时，应适当降低超声波频率，弥补能量的不足。研究表明，声压p与超声波探伤仪示波屏上的波高h成正比关系：

p1/p2=h1/h2(2-3)实际探测时，超声波探伤仪示波屏上的波高h能够反映声波的衰减状况。本文档共123页；当前第25页；编辑于星期日\15点55分超声波探伤仪示波屏上

波高h的衰减状况这里，B1～B6代表超声波在工件底面的

6次反射波。波高h依次递减。TB1B2B6本文档共123页；当前第26页；编辑于星期日\15点55分描述：超声场的物理量充满超声波的空间，或在介质中超声振动波所及的“质点占据的范围”叫超声场。对超声场我们常用：1.声压、2.声强、3.声阻抗、4.质点振动位移和质点振动速度等物理量,来描述超声波声场。2.3超声波在介质中的传播

本文档共123页；当前第27页；编辑于星期日\15点55分(一)声压超声场中某一点在某一瞬间所具有的压强,与没有超声场存在时，同一点的静态压强之差为该点的声压，用表示。单位为帕,记作1Pa=1N/m2。若用平面余弦波表达式：

(2-1)2.3超声波在介质中的传播

本文档共123页；当前第28页；编辑于星期日\15点55分2.3超声波在介质中的传播

式中：-介质的密度，C-介质中的波速，A-介质质点的振幅，-介质中质点振动的圆频率()，A-质点振动的速度振幅()，T-时间，x-至波源的距离。

且有关系式：式中：-声压的极大值。本文档共123页；当前第29页；编辑于星期日\15点55分可见：声压的绝对值，与波速、质点振动的速度振幅(或角频率)成正比。因为超声波的频率高，所以超声波比声波的声压大。2.3超声波在介质中的传播

本文档共123页；当前第30页；编辑于星期日\15点55分2.3.1.2声强在超声波传播的方向上，单位时间内

介质中单位截面上的声能叫声强。用I表示；单位是对纵波在均匀的各向同性的固体介质中的传播为例，可以证明平面波传播的声强计算式；

(1-2)注意：上式中有三个部分的概念。2.3超声波在介质中的传播

本文档共123页；当前第31页；编辑于星期日\15点55分超声波的声强：①、正比于质点振动位移振幅的平方；②、正比于质点振动角频率的平方；③、正比于质点振动速度振幅的平方。注意：由于超声波的频率高，其强度(能量)是远远大于可闻声波的强度。例如：1MHz声波的能量等于100kHz声波能量的100倍，等于lkHz声波能量的100万倍。2.3超声波在介质中的传播

本文档共123页；当前第32页；编辑于星期日\15点55分本文档共123页；当前第33页；编辑于星期日\15点55分2.2超声波在介质中的传播2.2.2超声波在异质界面处产生的各种现象(1)垂直入射异质界面时的透射、反射及绕射①透射与反射

②

反射系数K=W反/W入×100%

W透W反w入本文档共123页；当前第34页；编辑于星期日\15点55分③常见材料之间的界面反射系数

界面材料反射系数K%钢—钢

0钢—变压器油

81钢—有机玻璃

77钢——水

88有机玻璃—变压器油

17钢——空气

100有机玻璃——空气

100本文档共123页；当前第35页；编辑于星期日\15点55分④反射现象的辩证分析反射现象：

对发射超声波不利；对脉冲反射法接收有利。⑤影响反射系数K的因素

反射系数K值的大小，决定于相邻介质的声阻抗之差：ΔZ=|Z2－Z1|ΔZ越大，K值越大。而与何者为第一介质无关。本文档共123页；当前第36页；编辑于星期日\15点55分(一)、在单一界面上当超声波垂直入射到足够大的光滑平界面时：①.在第一介质中产生一个与入射波方向相反的反射波。②.在第二介质中产生一个与入射波方向相同的透射波。③.反射波与透射波的声压(声强)是按一定比例分配。④.分比例由声压反射率(或声强反射率)，和声压透射率(或声强透射率)来表示。本文档共123页；当前第37页；编辑于星期日\15点55分1、在单一界面上反射波声压与入射波声压之比，称为界面的声压反射率：用表示。式中：Z1-介质1的声阻抗，Z2-介质2的声阻抗。本文档共123页；当前第38页；编辑于星期日\15点55分2、在单一界面上透射波声压与入射波声压之比，称为界面的声压透射率：用t表示：

3、在界面上反射波声强与入射波声强之比，称为声强反射率：用R表示：本文档共123页；当前第39页；编辑于星期日\15点55分4、在界面上透射声强与入射声强之比，称为声强透射率：用T表示：说明：在声波垂直入射到平界面上时，声压和声强的分配比例，仅与界面两侧介质的声阻抗有关.本文档共123页；当前第40页；编辑于星期日\15点55分注意：在垂直入射时，介质两侧的声波必须满足两个边界条件：

(1)、一侧总声压等于另一侧总声压。否则界面两侧受力不等，将会发生界面运动。(2)、两侧质点速度振幅相等，以保持波的连续性。本文档共123页；当前第41页；编辑于星期日\15点55分上述的是超声波纵波：垂直入射到单一平界面上的，声压、声强与其反射率、透射率的计算公式，同样适用于横波入射的情况。本文档共123页；当前第42页；编辑于星期日\15点55分(二)、薄层界面

在进行超声检测时，经常遇到很薄的耦合层和缺陷薄层，可以归纳为超声波在薄层界面的反射和透射问题。

超声波是由声阻抗为Z1的第一介质，入射到Z1和Z2的交界面。然后通过声阻抗为Z2的第二介质薄层射到Z2和Z3界面，最后进入声阻抗为Z3的第三介质等。在有三层介质时，很多情况是：第一介质和第三介质为同一种介质。本文档共123页；当前第43页；编辑于星期日\15点55分a)钢-水入射b)水-钢入射本文档共123页；当前第44页；编辑于星期日\15点55分注意：1、超声波通过一定厚度的异质薄层时，反射和透射情况与单一的平界面不同，2、当异质薄层很薄，进入薄层内的超声波会在薄层两侧界面，引起多次反射和透射，形成一系列的反射和透射波。3、当超声波脉冲宽度相对于薄层较窄时，薄层两侧的各次反射波、透射波就会互相干涉。4、由于上述原因，声压反射率和透射率的计算比较复杂。本文档共123页；当前第45页；编辑于星期日\15点55分一般说来：超声波通过异质薄层时：声压反射率和透射率，不仅与介质声阻抗和薄层声阻抗有关，而且与薄层厚度同其波长之比()有关。本文档共123页；当前第46页；编辑于星期日\15点55分(1)、当一、三介质为同一介质时，对均匀介质中的异质薄层有如下规律性：

（反射）

2-21

（透射）

2-22本文档共123页；当前第47页；编辑于星期日\15点55分式中：d2-异质薄层的厚度，-异质薄层的波长，-两种介质的声阻抗之比，由公式(2-21)(2-22)可知：①当时(n为正整数)，。②当时(n为正整数)，r最高，。③当时，即时，则薄层厚度愈小，透射率愈大，反射率愈小。本文档共123页；当前第48页；编辑于星期日\15点55分(2)、，即非均匀介质中的薄层有如下规律性：例如：晶片—保护薄膜—工件，或晶片—耦合剂—工件等情况。此时声压往复透射率为：

（2-23）本文档共123页；当前第49页；编辑于星期日\15点55分由上式可知：①当时(n为正整数)，则有：即：超声波垂直入射到两侧介质声阻抗不同的薄层，若薄层厚度等于半波长的整数倍时，通过薄层的声压往复透射率与薄层的性质无关。本文档共123页；当前第50页；编辑于星期日\15点55分②当(n为正整数)，且时，则有：上式表明：超声波垂直入射到两侧介质声阻抗不同的薄层：1、当的奇数倍，Z2为时，或时，本文档共123页；当前第51页；编辑于星期日\15点55分其声压往复透射率等于1，此即为全透射的情况。

2、当时，薄层愈薄，声压往复透射率愈大。本文档共123页；当前第52页；编辑于星期日\15点55分关于声阻抗

声阻抗Z——表示声场中介质对质点振动的阻碍作用。指超声波在介质中传播时，任一点的声压p与该点速度振幅V之比。定义式:声阻抗Z=p/V(2-4)

数值表征:Z=ρ·CL(2-5)

气体、液体、金属之间声阻抗之比约为：

1：3000：8000。本文档共123页；当前第53页；编辑于星期日\15点55分⑥绕射现象当界面尺寸df<λ/2时，声波能绕过缺陷界面而继续向前传播的现象，叫作绕射。因此，要想提高探伤灵敏度，必须提高频率f,以便发现更小的缺陷。超声波的绕射现象本文档共123页；当前第54页；编辑于星期日\15点55分(2)倾斜入射异质界面的反射、折射和波型转换

①参考图

S1L1S2L2

α

αｓ

αLβｓ

βLLoL——入射纵波；α——纵波入射角；L1——反射纵波；αL——纵波L1反射角；S1——反射横波；αｓ——横波S1反射角；L2——折射纵波；βL——纵波L2折射角；S2——折射横波；βｓ——横波S2折射角。本文档共123页；当前第55页；编辑于星期日\15点55分1超声波在无限大介质中传播时，将一直向前传播，不改变方向。2遇到异质界面(声阻抗差异较大的异质界面)时，会产生反射和透射现象。3一部分超声波在界面上被反射回第一介质，另一部分透过介质交界面进入第二介质。2.2超声波在介质中的传播本文档共123页；当前第56页；编辑于星期日\15点55分

(一)、在单一界面上当超声波垂直入射到足够大的光滑平界面时：①在第一介质中产生一个与入射波方向相反的反射波。②在第二介质中产生一个与入射波方向相同的透射波。③反射波与透射波的声压(声强)是按一定比例分配。④分比例由声压反射率(或声强反射率)，和声压透射率(或声强透射率)来表示。2.2超声波在介质中的传播本文档共123页；当前第57页；编辑于星期日\15点55分(二)薄层界面√在进行超声检测时，经常遇到很薄的耦合层和缺陷薄层，可以归纳为超声波在薄层界面的反射和透射问题。2.2超声波在介质中的传播本文档共123页；当前第58页；编辑于星期日\15点55分②斯涅耳定律：（2－6)

S1L1S2L2

α

αｓ

αLβｓ

βLL本文档共123页；当前第59页；编辑于星期日\15点55分(2)临界角的讨论及其应用意义因CL=CL1;α=αL;由（2-6）式可推知:（2-7）（2-8）临界角的讨论：当取有机玻璃为第一介质，钢为第二介质时，即有：CL1<CL2,CL1<CS2<CL2,必有α<βS<βL；且α，βS，βL；本文档共123页；当前第60页；编辑于星期日\15点55分故当βL=90°时，第二介质中只有横波。此时对应的纵波入射角α；叫作第一临界角，记为α1m。这时，α1m=27.6°。

当α，使βs=90°时，第二介质中只有表面波。此时对应的纵波入射角α；叫作第二临界角，记为α2m=57.6。临界角的应用：斜探头设计时，应保证声波的入射角介于第一临界角、第二临界角之间。本文档共123页；当前第61页；编辑于星期日\15点55分第三临界角：（入射角，折射角）当超声波横波倾斜入射到界面时，在第一介质中产生反射纵波和反射横波。由于在同一介质中，恒大于，所以恒大于。随着增加，当时，介质中只存在反射横波。当，则有；注意：只有第一介质为固体时，才会有第三临界角。本文档共123页；当前第62页；编辑于星期日\15点55分倾斜入射到平界面上时声压反射率与透射率

注意：斯涅尔反射、折射定律只讨论了：超声波倾斜入射到界面上时，各种类型反射波和折射波的传播方向，没有涉及它们的声压反射率和透射率。实际上：在斜入射情况下，各种类型的反射波和折射波的声压反射率和透射率，是与：①与界面两侧介质的声阻抗有关，②与入射波的类型以及入射角的大小有关。本文档共123页；当前第63页；编辑于星期日\15点55分其理论计算公式复杂，借助于由公式或实验：得到的几种，常见界面的声压反射率和透射率图来确定检测方案。本文档共123页；当前第64页；编辑于星期日\15点55分本文档共123页；当前第65页；编辑于星期日\15点55分本文档共123页；当前第66页；编辑于星期日\15点55分声压往复透射率

超声波倾斜入射时，声压往复透射率等于两次相反方向，通过同一界面的声压透射率的乘积。表达式：2-25-入射波声压，-透射波声压，-回波声压本文档共123页；当前第67页；编辑于星期日\15点55分2.3超声波检测原理

本节重点讲解:A型脉冲反射法超声波检测原理。在实际应用中以该法为主。2.3.1A型脉冲反射法超声波检测原理

(1)原理：

A型脉冲反射法超声波检测就是利用超声波在传播过程中，遇到声阻抗较大的异质界面时，将产生反射的原理来实现对内部缺陷检测的。本文档共123页；当前第68页；编辑于星期日\15点55分

(2)实现方法：

该法采用单一探头——既作发射器件，又作接收元件，以脉冲方式间歇地向工件发射超声波；接受到的回波信号经功能电路放大、检波后，在探伤仪的示波屏上，以脉冲信号显示出来。

(3)信号的解读：根据探伤仪示波屏上，始波T、伤波F、底波B的有无、大小及其在时基轴上的位置可判断工件内部缺陷的有无、大小和位置。见下图：本文档共123页；当前第69页；编辑于星期日\15点55分示例直探头缺陷显示

a.无缺陷b.小缺陷c.大缺陷TBTTBFF本文档共123页；当前第70页；编辑于星期日\15点55分示波屏特征小结

（a）无缺陷——示波屏上只有始波T和底波B，而且底波较高；（b）有小缺陷——示波屏上不仅有始波T

和底波B；而其间还有伤波F;

相对（a）无缺陷的情况，底波变矮；（c）有大缺陷——示波屏上只有始波T和伤波F,

没有底波B。相对（b）而言，伤波变高。本文档共123页；当前第71页；编辑于星期日\15点55分2.4脉冲反射法超声波检测技术要点

内容提要：从根本上说，超声波检测技术的基本任务就是：

①通过调节探伤系统的灵敏度和调整操作手法，有效的发现缺陷；②发现缺陷后，能够准确的给缺陷定性、定量、定位；③根据工艺要求,提出返修建议及相关的探伤工艺；④按规定格式，出据检测报告。重点介绍两种探伤方法。本文档共123页；当前第72页；编辑于星期日\15点55分2.4.1垂直入射法（直探头，纵波法探伤技术）

①定义：采用直探头将声束垂直入射工件的探伤方法；该法利用的声波类型为纵波，故有纵波法之称。简记：垂直入射法=直探头法=纵波法②缺陷显示方式：以回波在时基线上的位置、脉冲大小反映缺陷的情况。

③应用特点：能够发现与探测面平行或接近平行的面积型缺陷和体积型缺陷。对体积型缺陷的检出率较高。本文档共123页；当前第73页；编辑于星期日\15点55分④缺陷的定位：缺陷就在探头的正下方！从三维定位的角度，需给出三个坐标：x,y,z；其中，在探测面上的水平坐标x,y可直接用钢板尺量取；而缺陷的埋藏深度坐标z（习惯上用h表示）可根据伤波可根据伤波F在时基线上的位置，按比例关系确定:h=(tf/tb)·δ=n·tf

本文档共123页；当前第74页；编辑于星期日\15点55分式中:

tf—伤波脉冲前沿在示波屏时基线上的刻度值；

tb—底波在示波屏时基线上的刻度值；

δ—被检测试件的厚度值；

n—比例系数;n=δ/tb。本文档共123页；当前第75页；编辑于星期日\15点55分⑤缺陷的定量

a.当缺陷尺寸大于声束直径时，采用移动测长法；即半波高法。图示如下：缺陷长度探头移动距离6db波高波高包络线

探头本文档共123页；当前第76页；编辑于星期日\15点55分b.缺陷尺寸小于声束直径时，采用当量法；

当量法的基本思想：在一定的探伤灵敏度条件下，将已知形状、尺寸的人工反射体的回波与实际检测到的缺陷回波相对比，若二者的声程、回波高度相等，则这个已知人工反射体的相关尺寸可视为该实际缺陷的“缺陷当量”。

可见当量法应该选择恰当的对比试块。设计适当的距离尺寸和人工反射体的尺寸；

得到“探测距离与波幅曲线”；本文档共123页；当前第77页；编辑于星期日\15点55分当量法的距离——波幅曲线示意图对比试块25050孔径可改变为：Φ2，Φ3，Φ4，Φ6；探头平底孔距探测面的距离为：5，10，15，20，25，30，35，40，45本文档共123页；当前第78页；编辑于星期日\15点55分当量法的距离——波幅曲线示意图图例波幅距离mm评定线

定量线报废线ⅠⅡⅢdB本文档共123页；当前第79页；编辑于星期日\15点55分⑥缺陷的定性

对于A型显示的超声波检测来说，给缺陷定性是较复杂和困难的。需要了解检测对象的材质、工艺、缺陷位置、空间位向、信号大小、特征等多方面的信息。缺陷性质不同，其波形特征各异；在探头移动时，也会表现出不同的特点。要做动态分析！本文档共123页；当前第80页；编辑于星期日\15点55分举例点状缺陷的波幅较低，当探头作环绕扫查时，信号反映迟钝；夹渣群则呈连串的波峰，而且波形杂乱；裂纹和未焊透等平面缺陷的回波高而陡峭，对探头转角扫查反映敏感；特别是回波信号往往随探头的扫查方式改变而发生不同的变化。其变化规律需操作者积累丰富的经验。各种现代超声检测技术的出现，大大提高了缺陷定性的准确性。本文档共123页；当前第81页；编辑于星期日\15点55分基本扫查方式图示垂直水平环绕转角本文档共123页；当前第82页；编辑于星期日\15点55分本文档共123页；当前第83页；编辑于星期日\15点55分2.4.2斜角探伤法（斜探头，横波法）(1)定义：采用斜探头将声束倾斜入射工件探伤面进行检测的方法，简称斜射法。在具体检测中，采用横波探伤，

因此，又称横波法。(2)斜探头的主要参数:①横波折射角βｓ；简称折射角β；

②探头K值:K=tgβ.(反射系数K)

③超声波频率:f.本文档共123页；当前第84页；编辑于星期日\15点55分(3)示波屏上的缺陷显示情况：

TTTFB’

a.无缺陷

b.有缺陷c.端角波本文档共123页；当前第85页；编辑于星期日\15点55分(4)几何关系术语入射点o；前沿长度b—声波入射点至探头前端距离；折射角β；探头K值，K=tgβ;跨距P1=2δ·tgβ=2Kδ;半跨距P0.5=K·δ;直射法—声波未经发射直接对准缺陷；一次反射法—声波只经过一次反射就对准了缺陷。本文档共123页；当前第86页；编辑于星期日\15点55分几何关系术语的图解图例:

直射法＝一次波法；一次反射法＝二次波法oβBP1P0.5δbF缺陷水平距离L声程Sh本文档共123页；当前第87页；编辑于星期日\15点55分直射法图解K=tgβ=L/h缺陷水平距离L=S·sinβ;缺陷深度h=S·cosβ；工件缺陷Lhβ本文档共123页；当前第88页；编辑于星期日\15点55分一次反射法图解L=S·sinβ=S·K/√1＋K2h=2δ－S·cosβ=2δ－L/K；工件缺陷Lhβh本文档共123页；当前第89页；编辑于星期日\15点55分思考题：

一次反射法探伤时，怎样用声程S和折射角β表示缺陷水平距离L与缺陷深度h？解：已知δ，S,β或K时，

若先求出h=2δ－S·cosβ=2δ－L/K；则L=(2δ－h)K=S·sinβ。本文档共123页；当前第90页；编辑于星期日\15点55分（5）常用的扫查方式

粗探——锯齿型（W）扫查；又称垂直—水平扫查；

精探——转角、环绕、垂直、水平。

铅直水平环绕转角本文档共123页；当前第91页；编辑于星期日\15点55分（6）缺陷定位

斜探头定位的复杂性分析：

缺陷定位的目的，就是在发现缺陷后，如何给出它的三维坐标，并在图纸上表示清楚。习惯上，采用直角坐标来表示。即给出X,Y,h.参见下图:工件XyLY=y＋LAAFLyhFA－A本文档共123页；当前第92页；编辑于星期日\15点55分（6）缺陷定位

一种水平1:1定位法即斜探头进行焊缝缺陷定位的方法。①首先完成水平1:1定位（借助标准试块）由于已知探头K值，故可直接计算

L50和L100：其中，L50＝50K/√1＋K2;L100=2L50

本文档共123页；当前第93页；编辑于星期日\15点55分CSK-1A标准试块图例R50R10030091L50L100β100200本文档共123页；当前第94页；编辑于星期日\15点55分CTS-22型超声波探伤仪面板图衰减器增益脉冲移位深度微调深度粗调电源指示电源开关本文档共123页；当前第95页；编辑于星期日\15点55分然后,利用CSK-1A标准试块上的同心圆弧R50，R100为人工反射体，将斜探头的入射点对准同心圆弧R50，R100的圆心（此时回波最高），并利用水平移位旋纽和深度调节旋纽使同心圆弧R50，R100的回波分别对准时基线上的L50和L100。这样，就完成了水平1:1定位调节。此后的探伤过程千万不要再动水平移位旋纽和深度调节旋纽。否则，就会破坏刚刚调好的定位关系。本文档共123页；当前第96页；编辑于星期日\15点55分2.5超声波探伤系统2.5.1超声波检测系统组成

(1)超声波探头；

(2)超声波探伤仪；

（3）测试线；（4）试块/工件；（5）耦合剂。本文档共123页；当前第97页；编辑于星期日\15点55分2.5超声波探伤系统

(1)探头:

①直探头

外壳压电晶片引线阻尼块

本文档共123页；当前第98页；编辑于星期日\15点55分

②斜探头o有机玻璃楔块阻尼材料压电晶片引线握柄外壳入射点本文档共123页；当前第99页；编辑于星期日\15点55分超声波探头当入射角AL一定时,探头的折射角BS是一个随透声斜楔材料、检测对象材质变化的,即K值并非一定值本文档共123页；当前第100页；编辑于星期日\15点55分斜探头的参数选择为了保证斜探头检测时，尽可能使用直射法或一次反射法探伤。应注意：

a.板厚较大时,选择K值较小的探头；按深度1:1定位法进行初始定位。

b.板厚较薄时,选择K值较大的探头；按水平1:1定位法进行初始定位。本文档共123页；当前第101页；编辑于星期日\15点55分（2）探伤仪衰减器增益脉冲移位深度微调深度粗调电源指示电源开关本文档共123页；当前第102页；编辑于星期日\15点55分强调一点超声波探伤仪在工作时，其始波T是不依赖探头而存在的！这时因为：始波作为一种标志信号，直接通过内部电路馈送而来的，它不是反射信号！直探头探伤时，要求始波前沿对准0刻度！斜探头探伤时，由于探头内部楔块已经有一段声程S0，因此不再要求始波对准0刻度！本文档共123页；当前第103页；编辑于星期日\15点55分（3）试块超声波检测，离不开试块。其作用比象质计还要大！试块分为：标准试块和对比试块两类。它们都是超声波检测的辅助工具。用来模拟各种工艺缺陷，对超声检测系统的灵敏度进行调整！试块中精心设计了各种人工反射体，并进行了科学布置。本文档共123页；当前第104页；编辑于星期日\15点55分标准试块与对比试块的定义标准试块(standardtestblock)

指材质、形状和尺寸均经主管机关或权威机构鉴定的试块。也叫校准试块。用于对超声检测装置或系统的性能测试及灵敏度调整。对比试块（referenceblock）用于调整超声检测系统灵敏度或比较缺陷大小的试块。也叫参考试块。一般采用与被检材料特性相似的材料制成。本文档共123页；当前第105页；编辑于星期日\15点55分标准试块示例

(1)CS—1试块尺寸参数：高H=225mm；直径Φ70mm；底部平底孔Φ2mm；孔深h=25mm.作用：标定仪器灵敏度！本文档共123页；当前第106页；编辑于星期日\15点55分试块示例（2)CSK-1A试块

R50R10030091L50L100β100200本文档共123页；当前第107页；编辑于星期日\15点55分CSK-1A试块的作用

①标定探头K值；②测试分辨力；③测试探伤仪的水平线性；④进行斜探头的垂直或水平1：1定位；⑤测试斜探头的入射点等等。

—这些内容，将通过实验课来亲自体验。本文档共123页；当前第108页；编辑于星期日\15点55分2.5.2超声波探伤仪基本性能简介（1）垂直线性—回波波高与放大系统的回波电压信号成正比关系的程度。因此，又称为放大线性或波幅线性。它涉及对缺陷的定量。合格仪器一般要求≤8%。（2）水平线性—探伤仪示波屏时基线上的伤波前沿读数与实际声程成正比关系的程度。又称时基线性、扫描线性或距离线性。它涉及对缺陷的定位。合格仪器一般要求≤2%。（3）动态范围—回波波高从100％至完全消失，衰减器db值的改变量。一般大于26db。本文档共123页；当前第109页；编辑于星期日\15点55分

超声波检测系统的组合性能相关标准GB/T12604.1-90规定:

超声检测系统——由超声检测仪器、探头和电缆组成的系统。

(1)组合灵敏度——用灵敏度余量来表示。指超声检测系统中，以一定电平（或波高）表示的标准缺陷探测灵敏度与最大探测灵敏度之间的差值。用db数表征。该值越大，表明该系统的组合灵敏