超声波检测专题知识讲座培训课件

超声波检测专题知识讲座内容超声检测的概述1超声波检测仪2超声波探头3试块4耦合剂5仪器测试方法6纵波与横波测试方法72超声波检测专题知识讲座超声检测的概述超声波定义频率约高于20000Hz（超过人耳可听范围）的声波

3超声波检测专题知识讲座超声检测的概述本质

物理参数

4超声波检测专题知识讲座超声检测的概述反射由于介质1与介质2中的声速不同，当声波从第一介质斜射入第二介质时，倾斜入射到第二界面上的波，在穿过界面后会改变其传波方向，这种效应称为折射。入射角与折射角及介质1与介质2之间的关系为：

C1：第一介质声速C2：第二介质声速

5超声波检测专题知识讲座超声检测的概述反射当声波从第一介质倾斜入射到第二介质界面上时，一部分声波通过界面在第二介质中产生折射。而另一部分声波没有穿过界面，却返回到原来的介质中，这一现象称为波的反射。反射为：

C1：第一介质声速C2：第二介质声速

6超声波检测专题知识讲座超声检测的概述波形纵波：声波在介质中传播时，介质质点的振动方向与波的传播方 向一致的波可以在各种介质中传播，在固体介质中传播 时，其传播速度约为横波的两倍。横波：声波在介质中传播时，介质质点的振动方向与波的传播方向垂直的波。横波只能在固体和切变模数高的粘滞液体中传播。

7超声波检测专题知识讲座超声检测的概述波形转换当超声波倾斜入射到界面时，除产生同种类型的反射和折射外，还会产生不同类型的反射和折射波，这种现象称为波形转换。

8超声波检测专题知识讲座超声检测的概述

一定种类的入射波，纵波倾斜入射到固体物质的界面上，它不仅产生纵波和横波的反射，也产生透射的纵波和横波折射，各种反射波和折射波的方向符合反射、折射定律：在均匀介质中横波的传播速度总要慢于纵波，这导致横波折射角总是小于纵波的折射角和反射角。

9超声波检测专题知识讲座超声波检测仪超声波检测仪按其所指示参量分类：

指示穿透能量

：多用于穿透法，使用范围有限。

指示频率可变的超声连续波在试件中形成驻波的情况。指示反射的能量和运行时间：多用于脉冲反射法，使用范围最为广泛。10超声波检测专题知识讲座超声波检测仪A型显示超声仪11超声波检测专题知识讲座CTS-22

仪器抗干扰能力强、分辨率高、操作简单12超声波检测专题知识讲座CTS-9002入门级数字探伤仪，性能价格比高、操作简单、低温性能优越，适合大多数无损检测场合使用。13超声波检测专题知识讲座CTS-9003彩显、屏幕大并且分辨率高、软件通用型强、指标过硬、B扫等功能。适合绝大多数无损检测场合，在电力、核电等要求严格场合均有应用14超声波检测专题知识讲座CTS-9008针对电力行业中高压支柱瓷绝缘子及瓷套检测的专用数字式超声波探伤仪。15超声波检测专题知识讲座CTS-1008高端数字机方波激励，对检测高衰减或厚工件有良好的穿透性和信噪比体积小、重量轻万能旋钮操作具备远程控制功能USB主控16超声波检测专题知识讲座CTS-1008PLUSTOFD探伤专用设备17超声波检测专题知识讲座CTS-400超声测厚仪测量范围:0.8～500.0mm18超声波检测专题知识讲座CTS-8005APLUS用于铁路车辆轮轴探伤的数字式探伤仪，内嵌铁道部车辆轮轴工艺规程，智能化的季度、日常校验功能，具有五个通道，可自由切换.19超声波检测专题知识讲座GT-2国内首台为钢轨在线检测而设计的手推式全数字超声探伤设备

20超声波检测专题知识讲座CTS-8006具有6个独立的发射－接收通道,性能稳定可靠、抗干扰能力强。仪器配合不同的机械传动装置，可实现对钢管、钢板、机械零件等的自动化超声探伤21超声波检测专题知识讲座高性能、超轻便仪器兼容欧盟EN12668：2000标准重量仅0.9kg、方波激励全WVGA分辨率（800×480）TFT显示屏22超声波检测专题知识讲座防水级别达到IP67标准23超声波检测专题知识讲座符合欧标(EN12668:2000)探头测试系统要求的专用仪器，该款仪器具有极低的噪声接收性能和提供高性能方波脉冲发生器的控制可用于超声波探伤系统探伤、厚度测量、材料特性测定、超声探头声学特性评价等各种高级应用场合24超声波检测专题知识讲座25超声波检测专题知识讲座超声波检测仪A型显示仪器的工作作原理同步电路（仪器的心脏）产生同步脉冲信号，一方面触发发射电路，产生一个持续时间极短的电脉冲加到探头上，激励（探头内）晶片产生脉冲超声波；另一方面，同步脉冲信号触发时基电路，时基电路（扫描延迟、扫描发生器、ⅹ轴放大器）产生线性较好的锯齿波，经ⅹ轴放大器放大后加到示波管ⅹ轴偏转板上，使光点从左到右随时间作线性地移动。当探头接收到反射或透射的超声波（由于正压电原理）转变成电脉冲输入接收电路（高频放大器、检波电路、视频放大器），加到示波管的Y轴偏转板上，从而在扫描线上就出现了波形。波的位置与转输时间成正比，既与缺陷距离成正比；波的幅度与缺陷的大小成正比。26超声波检测专题知识讲座超声波检测仪A超声仪基本组成发射部分接收部分时间轴部分示波管电源部分辅助电路27超声波检测专题知识讲座超声波检测仪发射部分发射部分能产生约500V以上的高压电脉冲，这个电脉冲加到（探头的）压电晶片上（使晶片产生振荡，其振荡频率超过20KHz）能使晶片发出超声波。接收部分接收部分就是由衰减器、高频放大器、检波电路及视频放大电路构成的。另外，还有抑制电路，抑制电路是供抑制杂波用的。时间轴部分时间轴部分能产生使示波管的电子束在水平方向自左向右作等速移动的电压，改变电子束的移动速度（即扫描速度）就能将来自试件中不同深度处的回波显示在刻度板上。28超声波检测专题知识讲座超声波检测仪扫描方式A扫描、B扫描、C扫描29超声波检测专题知识讲座超声波检测仪A扫描的显示方式可以采用：2射频信号显示正向检波、负向检波、全向检波射频信号的显示方式，方便观察信号的首波的极性，从而判断信号的来源。特别指出，TOFD的探伤方法必须采用射频的显示方A扫描B扫描B扫描是一种二维显示方式。显示图片上的每一个点具有相应的坐标点（x、y）相应的颜色显示（如：黑白、灰度、彩色）。其中的一个坐标，表示探头的位置。如上图中的x.另一个坐标值，表示超声波脉冲信号的传播时间（声程）颜色表示该坐标点的信号幅度。30超声波检测专题知识讲座超声波检测仪与B扫描相似。同样是一种二维显示方式。显示图片上的每一个点具有：相应的坐标点（x、y）相应的颜色显示（如：黑白、灰度、彩色）。与B扫描不同的是，显示图片表示检测面的顶视图。两个坐标，均表示探头的位置。颜色表示该坐标点位置的探头获得的信号，设定闸门内的信号的峰值。不同的颜色表示峰值的大小。C扫描31超声波检测专题知识讲座超声波检测仪模拟探伤仪：得到的是模拟信号，不能直接进行处理，但真实。数字探伤仪：探伤信号、数据已数字化，可进行各种处理，技术先进，能够设计多种功能，如波形存贮、回放、比较等，代表着发展方向。仪器自检功能探伤图形存储、回放和打印功能探伤工艺参数存储功能峰值搜索功能距离波福曲线绘制功能数字式探伤仪功能：选用功能：距离补偿功能，探伤图形局部放大功能，探头和仪器技术指标测试功能。32超声波检测专题知识讲座超声波检测仪数字化A型显示超声波检测仪有多种形式：峰值采样法全波采样法模拟数字混合方式

33超声波检测专题知识讲座换能器压电换能器探头的基本结构和各部分的作用探头的主要部件之一是压电晶片，它是一种电声换能器，可将声能变成电能，也可将电能变成声能，是可逆的。当探伤仪产生频率高达几千百赫到几兆的高频脉冲电压加在压电晶片两端时，晶片将产生持续时间很短的高频脉冲应力波（超声波），当超声波射入试件遇到缺陷反射回来时，探头晶片又将这种应力波转换成电信号，通过探伤仪放大在荧光屏上显示出来。探头在探伤设备中的功能是起发射和接收超声波的作用。34超声波检测专题知识讲座超声波探头探头的主要种类接触式纵波直探头接触式斜探头液浸探头、液浸聚焦探头接触式纵波联合双晶探头接触式聚焦探头接触式横波联合双探头35超声波检测专题知识讲座超声波探头

接触式纵波直探头：超声波垂直于发射面发出，用于探测基本平行于探测面的平面或立方体型缺陷。联合双晶探头：联合双晶探头一般可为两类： ⑴接触式纵波联合双晶探头 使用接触式纵波联合双晶探头时，发射电脉冲在激励压电晶片的同时也进入仪器的接收电路。同于仪器放大器的阻塞，无法探测近探测面的缺陷纵波联合双探头的结构就是二个纵波单探头的组合，一个用于发射一个用于接收，收发探头都有各自的延迟块，而且两延迟块声束入射平面均带一倾角，倾角的大小（决定F焦距大小，倾角越小，焦距越大）则取决于要探测区域距探测面的深度。 ⑵接触式横波联合双探头 横波联合双探头是将二个横波斜探头向中偏一个内倾角构成的（指声程较近者，远则无须），从而提高信噪比。

36超声波检测专题知识讲座超声波探头

液浸探头、液浸聚焦探头：液浸探头用于水（液体）浸法探伤，多用于自动、半自动探伤（叙特点！）在液浸探头的晶片平面上加上声透镜即可成为液浸聚焦探头，其性能是声强增加，灵敏度提高。接触式斜探头：斜探头有横波斜探头、瑞利波斜探头（表面波）、纵波斜探头（小角度）、蓝姆波斜探头（板波）接触式及可变角斜探头等多种形式，这里仅介绍一般横波斜探头。横波斜探头主要用于探测与探测面成一定角度的平面型及立方体型缺陷，应用广泛。接触式聚焦探头：接触式聚焦探头可分为三类：透镜式、反射式和曲面晶片式。

37超声波检测专题知识讲座超声波探头探头的型号标识基本频率：用阿拉伯数字表示，单位为MHz晶片材料：用材料的缩写符号表示晶片尺寸：用阿拉伯数字表示，单位为mm，其中圆晶片用直径表示，方晶片用长×宽表示，联合双探头（分割探头）晶片为为两半圆形的用分割前的直径表示，两块方晶片用长×宽×2探头种类：用汉语拼音缩写字母表示，直探头也可不标特征：斜探头钢中折射角正切值（K值）用阿拉伯数字表示。钢中折（入）射角用阿拉伯数字表示，单位为度；联合双探头（分割探头）钢中中心声束相交点深度用阿拉伯数字表示，单位为mm（前面多加FG，如FG30），水浸探头水中焦距用阿拉伯数字表示，单位为mm，DJ表示点聚焦，XJ表示线聚焦38超声波检测专题知识讲座超声波探头晶片材料表达法探头种类表达法压电材料代号种类代号锆钛酸铅陶瓷P直探头Z钛酸钡陶瓷B斜探头（用K值表示）K钛酸铅陶瓷T斜探头（折射角表示）X铌酸锂单晶L联合双探头（分割探头）FG碘酸锂单晶I水浸探头SJ石英单晶Q瑞利波（表面波）探头BM其它压电材料N可变角探头KB39超声波检测专题知识讲座超声波探头探头与仪器的连接为了消除外来电波对探头的激励脉冲及回波脉冲产生影响，探头须用同轴高频电缆。注意事项如下：对于用石英、硫酸锂等压电晶片所制成的探头，不能任意配用非规定的（长度、种类）电缆。用锆钛酸铅、钛酸钡等压电晶片所制成的探头时，电缆的种类、长度影响不大。电缆接口的表示方法螺扣：用“L”表示，后面数字表示直径；卡扣：用“Q”表示，后面数字表示直径；插扣：用“C”表示，后面数字表示直径。

40超声波检测专题知识讲座超声波探头电磁声探头优点：

不需要清除工件的表面

不需要耦合剂

高温、低温条件下的检测

小直径的棒材的检测

探头可设计成产生各种波型：纵波、垂直偏振的横波、水平偏振的

横波、板波、瑞利波、导波等等。缺点：

灵敏度较低、噪声大

高频难以实现（常用，如1-2.5MHz左右）

接触工件、或者离工件一定距离（约1mm41超声波检测专题知识讲座超声波探头空气耦合探头缺点：

空气耦合的检测技术，受到被检测工件形状、尺寸的限制。

不适合声阻抗高的材料，如重金属等

单探头的工作方式（脉冲回波）信噪比低，难以适应实际的应用场

合。

被检工件温度>250摄氏度，检测难以进行（探头的性能、空气的密

度）

高频率的超声波信号在空气中迅速衰减，限制了检测的应用场合。

（一般100KHz到2.5MHz，特殊条件下可到20MHz）优点：

不需要液体耦合剂；

不需要接触工件42超声波检测专题知识讲座超声波探头空气耦合探头缺点：

空气耦合的检测技术，受到被检测工件形状、尺寸的限制。

不适合声阻抗高的材料，如重金属等

单探头的工作方式（脉冲回波）信噪比低，难以适应实际的应用场

合。

被检工件温度>250摄氏度，检测难以进行（探头的性能、空气的密

度）

高频率的超声波信号在空气中迅速衰减，限制了检测的应用场合。

（一般100KHz到2.5MHz，特殊条件下可到20MHz）优点：

不需要液体耦合剂；

不需要接触工件43超声波检测专题知识讲座超声波探头空气耦合探头工作原理：激光超声产生的三种方式：44超声波检测专题知识讲座超声波探头空气耦合探头特点：

激光超声的检测手段，无法解决所有的问题。但是，如果使用恰当的话，不失为一个很好的手段。在超声波的某些频段上，其灵敏度低于常规的压电陶瓷探头接触式检测手段。考虑到成本，激光超声的成本昂贵的多。但这只是理论上的说法，有些场合常规的手段无法实现，当然成本的考虑就没有什么意义了。扫查大面积的工件、远距离检测、高温的被检工件、移动的工件、复杂表面的工件，常规的手段无法实现的恰恰是激光45超声波检测专题知识讲座超声波探头换能器换能器就是将一种形式的能量转换成另一种能量的器件。超声换能器能将电能转变成机械能（声能），也能将机械能（声能）转变成电能。46超声波检测专题知识讲座超声波探头常规换能器：压电换能器新型换能器：压电—合成换能器压电高分子换能器特殊换能器：电磁声换能器激光换能器换能器种类47超声波检测专题知识讲座超声波探头压电晶片发射、接收超声波。逆压电效应：发射超声波压电效应：接受超声波材料：石英、钛酸钡、偏铌酸锂等

48超声波检测专题知识讲座超声波探头压电晶片压电晶片是具有压电效应的晶体材料。这种材料受压时会产生电场，在外加电场的作用下可产生应力的应变。压电效应是可逆的，是一种物理现象，电声转换所需要的过度时间很短，可忽略不计。用于探伤的压电晶片有单晶（如石英，硫酸锂，碘酸钾等）材料和多晶陶瓷（如钛酸钡锆钛酸铅，钛酸铅等）材料。由于锆钛酸铅具有较高灵敏度和成本低等优点，被广泛采用。压电晶片具有频率响应特性，这是造成探头具有频率响应特性的原因。当探头中压电晶片受到发射电脉冲激励后，即可发射声脉冲是为逆压电效应（超过两万Hz即超声波）。当超声波作用于晶片时，晶片受迫振动引起形变可转换成相应的电信号，是为正逆压电效应（超声波的接收），前者是超声波的发射，后者为超声波的接收。49超声波检测专题知识讲座超声波探头直探头直探头用于发射和接收纵波。它发射的声波方向垂直于工件表面，其结构如下图：

50超声波检测专题知识讲座超声波探头直探头检测原理当工件表面存在缺陷时，缺陷将声波全遮住，无声波到达工件底面，仪器示波屏上只有缺陷波的反射：

51超声波检测专题知识讲座换能器斜探头在实际工作中所遇到的缺陷，更多的是与检测面不平行。在这种情况下，就会用到斜探头，以一定的角度对工件进行入射以达到检测的目的，斜探头的结构如下图：

52超声波检测专题知识讲座超声波探头斜探头检测原理当采用斜探头时，波束轴线在探测面处折射，工作中的缺陷的位置由探头的折射角和声程确定，利用三维坐标，可将反射体（缺陷）的位置清晰地描述下来。

53超声波检测专题知识讲座试块对比试块

对比试块是指以特定的方法检测特定试件时所用的试块。对比试块常用所检测的实物制做，所以又叫作实物（对比）试块，试块具有各种已知的特性，如尺寸、声性能，并常有某些已知的孔、槽等，实际使用中常用这些已知的量与检测配件时未知的量作比较.。标准试块标准试块是指材质、形状、尺寸及表面状态等均由某权威机关制定并讨论通过的试块，国际权威机关讨论通过的试块为国际标准试块；国家权威机关讨论通过的试块为国家标准试块；行业、部门权威机关讨论通过的试块为行业、部门标准试块。试块分类54超声波检测专题知识讲座试块IIW试块（CSK-IA）

55超声波检测专题知识讲座试块IIW试块（CSK-IA）的作用校验超声波仪的时间基线线性（水平线性）及垂直偏转线性；调整探测范围；测定纵波远距离分辨力；测定斜探头的入射点，斜楔中的声程长度，在钢试件中的折射角及声束指向性，分辨力。估计盲区大小；估计最大穿透力；调整检测灵敏度。

56超声波检测专题知识讲座试块TS-1标准试块的作用校验超声波仪的最大探测范围；整探测范围；调整检测灵敏度及确定缺陷的当量。

57超声波检测专题知识讲座耦合剂超声耦合剂是指超声波在探测面上的声强透射率，声强透射率高，超声耦合好。

为了提高耦合效果，在探头与工件之间施加的一层透声介质称为耦合剂。耦合剂的作用是排除工件表面之间的空气，使超声波能有效地进入工件，此外耦合剂还有减少摩擦的作用，可减少探头磨损。耦合剂58超声波检测专题知识讲座耦合剂能湿润工件表面，流动性、粘度和附着力适当，容易去除耦合剂满足要求声阻抗高，透声性好对工件无腐蚀，对人体无害，不污染环境性能稳定，不易变质并能长期保存59超声波检测专题知识讲座仪器测试方法

超声波探伤仪、探头

主要性能测试项目及其性能指标仪器灵敏度余量垂直线性动态范围分辨力水平线性探测范围通用仪器≥46dB≤6%≥26dB≥26dB≤2%不动车专用≥60dB≥3.6m探头频率误差相对灵敏度余量分辨力声轴偏斜角折射角误差直探头≤15%≥40dB≥26dB≤1.5°斜探头≤15%≥60dB≥18dB≤4%小角度探头≤15%≥50dB≥16dB≤2°不动车专用≥75dB60超声波检测专题知识讲座仪器测试方法垂直线性误差测量连接探头并在试块上探测任一反射波(一般声程大于50mm)作为参照波，如图2所示。调节探伤仪灵敏度，使参照波的辐度恰为垂直刻度的100％，且衰减器至少有30dB的余量。测试时允许使用探头压块。61超声波检测专题知识讲座仪器测试方法垂直线性误差测量用衰减器降低参照波的辐度，并依次记下每衰减2dB时参照波辐度的读数，直至衰减26dB以上。然后将反射波辐度实测值与表l中的理论值相比较，取最大正偏差d(+)与最大负偏差d(-)，则垂直线性误差△d用式(1)计算：

△d=｜d(+)｜+｜d(-)｜…(1)在工作频率范围内，改用不同频率的探头，重复(1)和(2)的测试。 62超声波检测专题知识讲座仪器测试方法垂直线性误差测量用衰减器降低参照波的辐度，并依次记下每衰减2dB时参照波辐度的读数，直至衰减26dB以上。然后将反射波辐度实测值与表l中的理论值相比较，取最大正偏差d(+)与最大负偏差d(-)，则垂直线性误差△d用式(1)计算：

△d=｜d(+)｜+｜d(-)｜…(1)在工作频率范围内，改用不同频率的探头，重复(1)和(2)的测试。 63超声波检测专题知识讲座仪器测试方法垂直线性误差测量(1)

连接探头并在试块上探测任一反射波(一般声程大于50mm)作为参照波。(2)

调节衰减器降低参照波，并读取参照波辐度自垂直刻度的100％下降至刚能辨认之最小值(一般约为3～5％)时衰减器的调节量，此调节量则定为该探伤仪在给定频率下的动态范围。(3)

按(1)和(2)条方法，测试不同频率不同回波时的动态范围。 64超声波检测专题知识讲座仪器测试方法水平线性误差测量(1)连接探头，并根据被测探伤议中扫描范围档级将探头置于适当厚度的试块上，如DB――D1，DB—Pz20-2，CSK-1A试块等，如图3所示。再调节探伤仪使之显示多次无干扰底波。(2)在不具有“扫描延迟”功能的探伤仪中，在分别将底波调到相同辐度的条件下，使第一次底波B1的前沿对准水平刻度“2”第五次底波B5的前沿对准水平刻度“10”，然后依次将每次底波调到上述相同辐度，分别读取第二、三四次底波前沿与水平刻度“4”、“6”、“8”的偏差Ln，如图4所示，然后取其最大偏差Lmax按式(2)计算水平线性误差ΔL：式中：ΔL：水平线性误差，％；B：水平全刻度读数。 65超声波检测专题知识讲座仪器测试方法水平线性误差测量图3水平线性误差测量图4水平线性误差测量66超声波检测专题知识讲座仪器测试方法水平线性误差测量(3)在具有“扫描延迟”功能的探伤仪中，按(2)条的方法，将底波以前沿对准水平刻度“O”，底波B6前沿对准水平刻度“lO”，然后读取第二至第五次底波中之最大偏差值Lmax，再按式(3)计算水平线性误差△L

(4)在探伤仪扫描范围的各档级，至少应测试一种扫描速度下的水平线性误差。 67超声波检测专题知识讲座仪器测试方法探头回波频率及频率误差测量1探头回波频率及频率误差测量(1)直探头回波频率的测试a)连接被测探头并置于l号标准试块25mm厚度处，使第一次底波环最高。b)用示波器在探伤仪的接收输入端观察底波B1的扩展波形，如图8，在此波形中，以峰值点P为基准，读出在其前一周期、后两个周期共计三个周期的时间T3，根据fe==3／T3计算回波频率fe，再按下式计算回波频率误差：

口fe=(fe-f0)／f0×100％………………(7)

式中：fe回波频率误差，％；f0――探头的标称频率。 68超声波检测专题知识讲座仪器测试方法探头回波频率及频率误差测量(2）斜探头回波频率的测量仪器连接及调节度与直探头相同，将探头置于1号试块上探测R100圆弧面的最高回波。其余步骤与直探头相同。 69超声波检测专题知识讲座仪器测试方法分辨力(纵向)测量(1)直探头分辨力的测量a)仪器抑制置零或关，其它旋钮置适当位置，连接探头并置于CSK-IA标准试块上，探测声程分别为85mm和91mm反射面的反射波(如图9所示)，移动探头使两波等高； 图9直探头分辨力的测量70超声波检测专题知识讲座仪器测试方法分辨力(纵向)测量(1)直探头分辨力的测量a)仪器抑制置零或关，其它旋钮置适当位置，连接探头并置于CSK-IA标准试块上，探测声程分别为85mm和91mm反射面的反射波(如图9所示)，移动探头使两波等高；

b)改变灵敏度使两次波辐同时达到满辐度的100％，然后测量波谷高度h，则该探头的分辨力R用下式计算： R=2012(100／h)

若h=0或两波能完全分开，则取R>30dB。 图9直探头分辨力的测量71超声波检测专题知识讲座仪器测试方法分辨力(纵向)测量(1)斜探头分辨力的测量a)如图10所示，探头置于CSK一1A试块的K值测量位置，耦合良好，探测试块上A(Φ50)、B(Φ44)两孔的反射波，移动探头使两波等高；b)调节衰减器和增益，使A、B西波波辐同时达到满辐度的100％，然后测量波谷高度h，则该探头的分辨力R用式(8)计算；c)若h=0或两波能完全分开，则取R>30dB。

图10斜探头分辨力的测量72超声波检测专题知识讲座仪器测试方法分辨力(纵向)测量(1)小角度探头分辨力的测量将探头置于K<1.5的位置，其余测试步骤同斜探头分辨力的测量。

73超声波检测专题知识讲座仪器测试方法直探头声轴偏斜角的测量(1)在DB---H1试块上选取深度约为2倍被测探头近场长度的横通孔。(2)标出探头的参考方向，将探头几何中心轴对准横通孔中心轴，然后使探头沿x方向在试块中心线上移动，测出到孔波最高点时探头的移动距离D、，其中孔波辐度最高点在+x方向时加上(+)号，在-x方向时加上(-)号，如图1l。

图11直探头声轴偏斜角的测量74超声波检测专题知识讲座仪器测试方法直探头声轴偏斜角的测量(3)继续沿x方向移动探头，分别测出孔波辐度最高点至孔波辐度下降6dB时探头的移动距离W+x和w-x。(4)使探头沿y方向对准试块中心线移动，按上两条的方法测出Dy、W+y和W-y。(6)Dx、Dy。表示了声轴的偏移，W+x、W-x、W+y和Wy表示了声束宽度，读数精确到1mm。按下式计算声轴的偏斜角θ：

75超声波检测专题知识讲座仪器测试方法斜探头人射点的测定(1)横波斜探头连接被测探头并置于CSK一1A型标准或CSK—I型标准试块上探测试块R100圆弧面，如图12所示。前后移动探头并保持探头与试块侧面平行，使R100圆弧面的回波辐度达到最高，则此时R100圆心刻线所对应的探头侧棱上的点的即为探头的入射点。 图12入射点的测定76超声波检测专题知识讲座仪器测试方法斜探头人射点的测定(2)小角度纵波探头调整仪器各旋钮使屏幕显示正常，将被测探头置于TZS—R试块的R面上(图13)探测试块A面下棱角，前后移动探头，并注意保持探头声束与试块侧面平行，使A面下棱角回波达到最高，记下此时探头前沿至试块前端以端)的距离为然后用二次反射被探测A面上棱角，同样前后移动探头，使A面上棱角回波达到最高，记下此时探头前沿至试块前端(A端)的距离XZ，则探头前沿至入射点的距离为：a=x2—2xl………………(10)

77超声波检测专题知识讲座仪器测试方法斜探头折射角误差的测量(1)横波斜探头K值和β的测定

a)一般平面斜探头使用CSKMA标准试块，而带凹面的斜探头则使用CSK—I试块进行测试。首先测定探头的入射点并测量前沿距离。图13小角度探头前沿距离测量78超声波检测专题知识讲座仪器测试方法斜探头折射角误差的测署b)仪器显示和灵敏度调整适当，连接被测斜探头并把探头置于标准试块上，探测试块上直径为50mm孔的回波，如图14所示。粮合良好，前后移动探头并注意保持声束方向与试块侧面平行，直至孔的回波辐度为最高时，从试块上读出此时入射点所对应的角度刻度，此刻度即为该探头的折射角β。c)横波斜探头K值和β的对应关系如表2：

探头K值0.70.8311.21.31.40折射角p35°40°45°50°52°55°表279超声波检测专题知识讲座仪器测试方法斜探头折射角误差的测量(2)小角度纵波探头K值和β角的测定在小角度探头的K值和β角测定之前，应首先测定探头的前沿距离a，然后再按图15和图16所示方法，在TZS—R试块的c面或B面进行测试，当找到端面(A面)上棱角的最大反射波高时，则探头的K值和w角用下式计算：当探头入射角在6º～8º时(如图15)k=：(X+a)／200…………(11)β=arctgk当探头入射角在9º～11º时(如图16)k=(X+a)／80；…………(12)p=arctgk图15图1680超声波检测专题知识讲座仪器测试方法斜探头折射角误差的测量小角度探头人射角α和折射角β对应关系如表3(斜块声速取2730m／s)。 表3入射角α5°6°7°8°9°10°11°12°折射角β10.86°13.06°15.27°17.5°21.76°22.04°24.35°26.7°81超声波检测专题知识讲座仪器测试方法相对灵敏度(1)直探头(等同于探伤灵敏度余量)a)使用2.5MHz、Φ20直探头和CS－1－5或DB--PZ20—20型标准试块。b)连接探头并将仪器灵敏度置最大，即发射置强，抑制置零或关，增益置最大。若此时仪器和探头的噪声电平(不含始脉冲处的多次声反射)高于满辐的10％，则调节衰减或增益，使噪音电平等于满辐度的10％记下此时衰减器的读数S0。 82超声波检测专题知识讲座仪器测试方法相对灵敏度(3)小角度纵波探头

测量方法同横波探头的情况，只不过基准反射面由CSK-1A试块上的R100圆弧面改为DB-H2试块上Φ3X80横孔，如图19所示。前后移动探头使孔波达到最高，并用衰减器将其调至满刻度的50％，记下此时衰减器的读数S3，则S3-S0。的差值即为被测探头的相对灵敏度。测量时注意保持探头侧面与试块侧面平行。 图19小角度探头相对灵敏度测量84超声波检测专题知识讲座仪器测试方法空载始波宽度测量

(1)直探头空载始波宽度

a)探头置1号(或CSK-1A)试块高100mm的探测面上，使底波B；和B的前沿分别对准水平刻度的5和10，即水平刻度全长代表钢中纵波声程200mm。b)探头移置DB-PZ20-20、试块或CS-1-5试块上，仪器的调整度置灵敏度余量测试状态，将探头置于空气中，擦去探头表面油层，水平刻度的“0”点至始波后沿与垂直刻20％线的交点所对应的水平距离Wo即为空载始波宽度(用钢中纵波的距离表示)， 85超声波检测专题知识讲座仪器测试方法空载始波宽度测量

(1)直探头空载始波宽度

a)探头置1号(或CSK-1A)试块高100mm的探测面上，使底波B；和B的前沿分别对准水平刻度的5和10，即水平刻度全长代表钢中纵波声程200mm。b)探头移置DB-PZ20-20、试块或CS-1-5试块上，仪器的调整度置灵敏度余量测试状态，将探头置于空气中，擦去探头表面油层，水平刻度的“0”点至始波后沿与垂直刻20％线的交点所对应的水平距离Wo即为空载始波宽度(用钢中纵波的距离表示)， 86超声波检测专题知识讲座仪器测试方法空载始波宽度测量(2)斜探头空载始波宽度

a)连接直探头并将其置于1号(或CSK-1A)标准试块高glmm的探测上，调节“扫描”和“移位”旋钮，使底波良和BZ的前沿分别对准水平刻度的5和10，并使第二次底波辐度为垂直刻度的50％～80％。此时水平刻度线全长代表钢中横波声程100mm。也可用被测斜探头直接探测CSK-1A试块上R50和R100圆弧面，调节仪器“扫描”和“移位”旋钮，使两波的前沿分别对准水平刻度的5和10，水平刻度线全长代表钢中横波声程100mm。

b)换上待测斜探头，仪器调整度置斜探头相对灵敏度测试状态，在声束方向与试块侧面保持平行的条件下前后移动探头，使1号(或CSK－1A)试块R100圆弧面的第一次回波最高，调节衰减器使回波辐度为垂直刻度的50％，然后调节水平旋钮，使回波前沿对准刻度“10”。c)将探头置于空气中，擦去探头表面油层，使仪器增益40dB，则水平刻度的“O”点至始波后沿与垂直刻度20％线交点所对应的水平距离Wo，即为该探头空载始波宽度，用钢中横波传播距离表示。 87超声波检测专题知识讲座仪器测试方法空载始波宽度测量(3)小角度探头始波宽度

a)调节水平刻度全长为钢中纵波200mm(调节方法与直探头同)。

b)仪器的调整度置小角度探头相对灵敏度测试状态，并按表4调节中3x80横孔的最高回波至水平刻度的计算值位置。将探头置于空气中，擦去探头表面油层，使仪器增益30dB，则水平刻度的“O”点至始波后沿与垂直刻度20％线交点所对应的水平距离Wo，即为该探头空载始波宽度，用钢中纵波的传播距离表示。

c)因调整量小，测量时可将Φ3x80孔波的前沿一律对准水平刻度4．1格。表4小角度探头的角度5678910Φ3x80最高孔波声程81.081.582.082.783.484.3Φ3x80最高孔波位置4.054.084.104.144.174.2288超声波检测专题知识讲座仪器测试方法斜探头声轴偏斜角测量将被探头置于1号试块厚度为25mm的表面上。若探头的K值≤l时，测试时用试块上端面，如图23．a所示；若探头的K值>l，则测试时用试块的下端面，如图23．b上所示。前后移动和左右移动探头，使所测端面回波辐度最高，然后用量角器测量探头侧面与试块侧面法线的夹角θ。即为被测探头的声轴偏斜角，读数精确到0.5º。89超声波检测专题知识讲座仪器测试方法回波宽度测量(1)连接探头并置于l号标准试块25mm厚度处，调节探伤仪使第二次底波B2的前沿对准水平刻度“4”，第四次底波B4的前沿对准水平刻度“8”。(2)将探头固定于1号试块上探测100mm厚度处的底波，调节仪器使底波民辐度为垂直刻度的80％，然后读出此底波前沿始点至其后沿与垂直刻度20％线交点的水平距离W，如图24所示，并用钢中纵波距离表示，则W即为该探头的回波宽度。 图24回波宽度测量90超声波检测专题知识讲座91超声波检测专题知识讲座纵波测试方法92超声波检测专题知识讲座纵波测试方法93超声波检测专题知识讲座横波测试方法94超声波检测专题知识讲座横波测试方法95超声波检测专题知识讲座ThankYou!96超声波检测专题知识讲座超声波检测专题知识讲座内容超声检测的概述1超声波检测仪2超声波探头3试块4耦合剂5仪器测试方法6纵波与横波测试方法798超声波检测专题知识讲座超声检测的概述超声波定义频率约高于20000Hz（超过人耳可听范围）的声波

99超声波检测专题知识讲座超声检测的概述本质

物理参数

100超声波检测专题知识讲座超声检测的概述反射由于介质1与介质2中的声速不同，当声波从第一介质斜射入第二介质时，倾斜入射到第二界面上的波，在穿过界面后会改变其传波方向，这种效应称为折射。入射角与折射角及介质1与介质2之间的关系为：

C1：第一介质声速C2：第二介质声速

101超声波检测专题知识讲座超声检测的概述反射当声波从第一介质倾斜入射到第二介质界面上时，一部分声波通过界面在第二介质中产生折射。而另一部分声波没有穿过界面，却返回到原来的介质中，这一现象称为波的反射。反射为：

C1：第一介质声速C2：第二介质声速

102超声波检测专题知识讲座超声检测的概述波形纵波：声波在介质中传播时，介质质点的振动方向与波的传播方 向一致的波可以在各种介质中传播，在固体介质中传播 时，其传播速度约为横波的两倍。横波：声波在介质中传播时，介质质点的振动方向与波的传播方向垂直的波。横波只能在固体和切变模数高的粘滞液体中传播。

103超声波检测专题知识讲座超声检测的概述波形转换当超声波倾斜入射到界面时，除产生同种类型的反射和折射外，还会产生不同类型的反射和折射波，这种现象称为波形转换。

104超声波检测专题知识讲座超声检测的概述

一定种类的入射波，纵波倾斜入射到固体物质的界面上，它不仅产生纵波和横波的反射，也产生透射的纵波和横波折射，各种反射波和折射波的方向符合反射、折射定律：在均匀介质中横波的传播速度总要慢于纵波，这导致横波折射角总是小于纵波的折射角和反射角。

105超声波检测专题知识讲座超声波检测仪超声波检测仪按其所指示参量分类：

指示穿透能量

：多用于穿透法，使用范围有限。

指示频率可变的超声连续波在试件中形成驻波的情况。指示反射的能量和运行时间：多用于脉冲反射法，使用范围最为广泛。106超声波检测专题知识讲座超声波检测仪A型显示超声仪107超声波检测专题知识讲座CTS-22

仪器抗干扰能力强、分辨率高、操作简单108超声波检测专题知识讲座CTS-9002入门级数字探伤仪，性能价格比高、操作简单、低温性能优越，适合大多数无损检测场合使用。109超声波检测专题知识讲座CTS-9003彩显、屏幕大并且分辨率高、软件通用型强、指标过硬、B扫等功能。适合绝大多数无损检测场合，在电力、核电等要求严格场合均有应用110超声波检测专题知识讲座CTS-9008针对电力行业中高压支柱瓷绝缘子及瓷套检测的专用数字式超声波探伤仪。111超声波检测专题知识讲座CTS-1008高端数字机方波激励，对检测高衰减或厚工件有良好的穿透性和信噪比体积小、重量轻万能旋钮操作具备远程控制功能USB主控112超声波检测专题知识讲座CTS-1008PLUSTOFD探伤专用设备113超声波检测专题知识讲座CTS-400超声测厚仪测量范围:0.8～500.0mm114超声波检测专题知识讲座CTS-8005APLUS用于铁路车辆轮轴探伤的数字式探伤仪，内嵌铁道部车辆轮轴工艺规程，智能化的季度、日常校验功能，具有五个通道，可自由切换.115超声波检测专题知识讲座GT-2国内首台为钢轨在线检测而设计的手推式全数字超声探伤设备

116超声波检测专题知识讲座CTS-8006具有6个独立的发射－接收通道,性能稳定可靠、抗干扰能力强。仪器配合不同的机械传动装置，可实现对钢管、钢板、机械零件等的自动化超声探伤117超声波检测专题知识讲座高性能、超轻便仪器兼容欧盟EN12668：2000标准重量仅0.9kg、方波激励全WVGA分辨率（800×480）TFT显示屏118超声波检测专题知识讲座防水级别达到IP67标准119超声波检测专题知识讲座符合欧标(EN12668:2000)探头测试系统要求的专用仪器，该款仪器具有极低的噪声接收性能和提供高性能方波脉冲发生器的控制可用于超声波探伤系统探伤、厚度测量、材料特性测定、超声探头声学特性评价等各种高级应用场合120超声波检测专题知识讲座121超声波检测专题知识讲座超声波检测仪A型显示仪器的工作作原理同步电路（仪器的心脏）产生同步脉冲信号，一方面触发发射电路，产生一个持续时间极短的电脉冲加到探头上，激励（探头内）晶片产生脉冲超声波；另一方面，同步脉冲信号触发时基电路，时基电路（扫描延迟、扫描发生器、ⅹ轴放大器）产生线性较好的锯齿波，经ⅹ轴放大器放大后加到示波管ⅹ轴偏转板上，使光点从左到右随时间作线性地移动。当探头接收到反射或透射的超声波（由于正压电原理）转变成电脉冲输入接收电路（高频放大器、检波电路、视频放大器），加到示波管的Y轴偏转板上，从而在扫描线上就出现了波形。波的位置与转输时间成正比，既与缺陷距离成正比；波的幅度与缺陷的大小成正比。122超声波检测专题知识讲座超声波检测仪A超声仪基本组成发射部分接收部分时间轴部分示波管电源部分辅助电路123超声波检测专题知识讲座超声波检测仪发射部分发射部分能产生约500V以上的高压电脉冲，这个电脉冲加到（探头的）压电晶片上（使晶片产生振荡，其振荡频率超过20KHz）能使晶片发出超声波。接收部分接收部分就是由衰减器、高频放大器、检波电路及视频放大电路构成的。另外，还有抑制电路，抑制电路是供抑制杂波用的。时间轴部分时间轴部分能产生使示波管的电子束在水平方向自左向右作等速移动的电压，改变电子束的移动速度（即扫描速度）就能将来自试件中不同深度处的回波显示在刻度板上。124超声波检测专题知识讲座超声波检测仪扫描方式A扫描、B扫描、C扫描125超声波检测专题知识讲座超声波检测仪A扫描的显示方式可以采用：2射频信号显示正向检波、负向检波、全向检波射频信号的显示方式，方便观察信号的首波的极性，从而判断信号的来源。特别指出，TOFD的探伤方法必须采用射频的显示方A扫描B扫描B扫描是一种二维显示方式。显示图片上的每一个点具有相应的坐标点（x、y）相应的颜色显示（如：黑白、灰度、彩色）。其中的一个坐标，表示探头的位置。如上图中的x.另一个坐标值，表示超声波脉冲信号的传播时间（声程）颜色表示该坐标点的信号幅度。126超声波检测专题知识讲座超声波检测仪与B扫描相似。同样是一种二维显示方式。显示图片上的每一个点具有：相应的坐标点（x、y）相应的颜色显示（如：黑白、灰度、彩色）。与B扫描不同的是，显示图片表示检测面的顶视图。两个坐标，均表示探头的位置。颜色表示该坐标点位置的探头获得的信号，设定闸门内的信号的峰值。不同的颜色表示峰值的大小。C扫描127超声波检测专题知识讲座超声波检测仪模拟探伤仪：得到的是模拟信号，不能直接进行处理，但真实。数字探伤仪：探伤信号、数据已数字化，可进行各种处理，技术先进，能够设计多种功能，如波形存贮、回放、比较等，代表着发展方向。仪器自检功能探伤图形存储、回放和打印功能探伤工艺参数存储功能峰值搜索功能距离波福曲线绘制功能数字式探伤仪功能：选用功能：距离补偿功能，探伤图形局部放大功能，探头和仪器技术指标测试功能。128超声波检测专题知识讲座超声波检测仪数字化A型显示超声波检测仪有多种形式：峰值采样法全波采样法模拟数字混合方式

129超声波检测专题知识讲座换能器压电换能器探头的基本结构和各部分的作用探头的主要部件之一是压电晶片，它是一种电声换能器，可将声能变成电能，也可将电能变成声能，是可逆的。当探伤仪产生频率高达几千百赫到几兆的高频脉冲电压加在压电晶片两端时，晶片将产生持续时间很短的高频脉冲应力波（超声波），当超声波射入试件遇到缺陷反射回来时，探头晶片又将这种应力波转换成电信号，通过探伤仪放大在荧光屏上显示出来。探头在探伤设备中的功能是起发射和接收超声波的作用。130超声波检测专题知识讲座超声波探头探头的主要种类接触式纵波直探头接触式斜探头液浸探头、液浸聚焦探头接触式纵波联合双晶探头接触式聚焦探头接触式横波联合双探头131超声波检测专题知识讲座超声波探头

接触式纵波直探头：超声波垂直于发射面发出，用于探测基本平行于探测面的平面或立方体型缺陷。联合双晶探头：联合双晶探头一般可为两类： ⑴接触式纵波联合双晶探头 使用接触式纵波联合双晶探头时，发射电脉冲在激励压电晶片的同时也进入仪器的接收电路。同于仪器放大器的阻塞，无法探测近探测面的缺陷纵波联合双探头的结构就是二个纵波单探头的组合，一个用于发射一个用于接收，收发探头都有各自的延迟块，而且两延迟块声束入射平面均带一倾角，倾角的大小（决定F焦距大小，倾角越小，焦距越大）则取决于要探测区域距探测面的深度。 ⑵接触式横波联合双探头 横波联合双探头是将二个横波斜探头向中偏一个内倾角构成的（指声程较近者，远则无须），从而提高信噪比。

132超声波检测专题知识讲座超声波探头

液浸探头、液浸聚焦探头：液浸探头用于水（液体）浸法探伤，多用于自动、半自动探伤（叙特点！）在液浸探头的晶片平面上加上声透镜即可成为液浸聚焦探头，其性能是声强增加，灵敏度提高。接触式斜探头：斜探头有横波斜探头、瑞利波斜探头（表面波）、纵波斜探头（小角度）、蓝姆波斜探头（板波）接触式及可变角斜探头等多种形式，这里仅介绍一般横波斜探头。横波斜探头主要用于探测与探测面成一定角度的平面型及立方体型缺陷，应用广泛。接触式聚焦探头：接触式聚焦探头可分为三类：透镜式、反射式和曲面晶片式。

133超声波检测专题知识讲座超声波探头探头的型号标识基本频率：用阿拉伯数字表示，单位为MHz晶片材料：用材料的缩写符号表示晶片尺寸：用阿拉伯数字表示，单位为mm，其中圆晶片用直径表示，方晶片用长×宽表示，联合双探头（分割探头）晶片为为两半圆形的用分割前的直径表示，两块方晶片用长×宽×2探头种类：用汉语拼音缩写字母表示，直探头也可不标特征：斜探头钢中折射角正切值（K值）用阿拉伯数字表示。钢中折（入）射角用阿拉伯数字表示，单位为度；联合双探头（分割探头）钢中中心声束相交点深度用阿拉伯数字表示，单位为mm（前面多加FG，如FG30），水浸探头水中焦距用阿拉伯数字表示，单位为mm，DJ表示点聚焦，XJ表示线聚焦134超声波检测专题知识讲座超声波探头晶片材料表达法探头种类表达法压电材料代号种类代号锆钛酸铅陶瓷P直探头Z钛酸钡陶瓷B斜探头（用K值表示）K钛酸铅陶瓷T斜探头（折射角表示）X铌酸锂单晶L联合双探头（分割探头）FG碘酸锂单晶I水浸探头SJ石英单晶Q瑞利波（表面波）探头BM其它压电材料N可变角探头KB135超声波检测专题知识讲座超声波探头探头与仪器的连接为了消除外来电波对探头的激励脉冲及回波脉冲产生影响，探头须用同轴高频电缆。注意事项如下：对于用石英、硫酸锂等压电晶片所制成的探头，不能任意配用非规定的（长度、种类）电缆。用锆钛酸铅、钛酸钡等压电晶片所制成的探头时，电缆的种类、长度影响不大。电缆接口的表示方法螺扣：用“L”表示，后面数字表示直径；卡扣：用“Q”表示，后面数字表示直径；插扣：用“C”表示，后面数字表示直径。

136超声波检测专题知识讲座超声波探头电磁声探头优点：

不需要清除工件的表面

不需要耦合剂

高温、低温条件下的检测

小直径的棒材的检测

探头可设计成产生各种波型：纵波、垂直偏振的横波、水平偏振的

横波、板波、瑞利波、导波等等。缺点：

灵敏度较低、噪声大

高频难以实现（常用，如1-2.5MHz左右）

接触工件、或者离工件一定距离（约1mm137超声波检测专题知识讲座超声波探头空气耦合探头缺点：

空气耦合的检测技术，受到被检测工件形状、尺寸的限制。

不适合声阻抗高的材料，如重金属等

单探头的工作方式（脉冲回波）信噪比低，难以适应实际的应用场

合。

被检工件温度>250摄氏度，检测难以进行（探头的性能、空气的密

度）

高频率的超声波信号在空气中迅速衰减，限制了检测的应用场合。

（一般100KHz到2.5MHz，特殊条件下可到20MHz）优点：

不需要液体耦合剂；

不需要接触工件138超声波检测专题知识讲座超声波探头空气耦合探头缺点：

空气耦合的检测技术，受到被检测工件形状、尺寸的限制。

不适合声阻抗高的材料，如重金属等

单探头的工作方式（脉冲回波）信噪比低，难以适应实际的应用场

合。

被检工件温度>250摄氏度，检测难以进行（探头的性能、空气的密

度）

高频率的超声波信号在空气中迅速衰减，限制了检测的应用场合。

（一般100KHz到2.5MHz，特殊条件下可到20MHz）优点：

不需要液体耦合剂；

不需要接触工件139超声波检测专题知识讲座超声波探头空气耦合探头工作原理：激光超声产生的三种方式：140超声波检测专题知识讲座超声波探头空气耦合探头特点：

激光超声的检测手段，无法解决所有的问题。但是，如果使用恰当的话，不失为一个很好的手段。在超声波的某些频段上，其灵敏度低于常规的压电陶瓷探头接触式检测手段。考虑到成本，激光超声的成本昂贵的多。但这只是理论上的说法，有些场合常规的手段无法实现，当然成本的考虑就没有什么意义了。扫查大面积的工件、远距离检测、高温的被检工件、移动的工件、复杂表面的工件，常规的手段无法实现的恰恰是激光141超声波检测专题知识讲座超声波探头换能器换能器就是将一种形式的能量转换成另一种能量的器件。超声换能器能将电能转变成机械能（声能），也能将机械能（声能）转变成电能。142超声波检测专题知识讲座超声波探头常规换能器：压电换能器新型换能器：压电—合成换能器压电高分子换能器特殊换能器：电磁声换能器激光换能器换能器种类143超声波检测专题知识讲座超声波探头压电晶片发射、接收超声波。逆压电效应：发射超声波压电效应：接受超声波材料：石英、钛酸钡、偏铌酸锂等

144超声波检测专题知识讲座超声波探头压电晶片压电晶片是具有压电效应的晶体材料。这种材料受压时会产生电场，在外加电场的作用下可产生应力的应变。压电效应是可逆的，是一种物理现象，电声转换所需要的过度时间很短，可忽略不计。用于探伤的压电晶片有单晶（如石英，硫酸锂，碘酸钾等）材料和多晶陶瓷（如钛酸钡锆钛酸铅，钛酸铅等）材料。由于锆钛酸铅具有较高灵敏度和成本低等优点，被广泛采用。压电晶片具有频率响应特性，这是造成探头具有频率响应特性的原因。当探头中压电晶片受到发射电脉冲激励后，即可发射声脉冲是为逆压电效应（超过两万Hz即超声波）。当超声波作用于晶片时，晶片受迫振动引起形变可转换成相应的电信号，是为正逆压电效应（超声波的接收），前者是超声波的发射，后者为超声波的接收。145超声波检测专题知识讲座超声波探头直探头直探头用于发射和接收纵波。它发射的声波方向垂直于工件表面，其结构如下图：

146超声波检测专题知识讲座超声波探头直探头检测原理当工件表面存在缺陷时，缺陷将声波全遮住，无声波到达工件底面，仪器示波屏上只有缺陷波的反射：

147超声波检测专题知识讲座换能器斜探头在实际工作中所遇到的缺陷，更多的是与检测面不平行。在这种情况下，就会用到斜探头，以一定的角度对工件进行入射以达到检测的目的，斜探头的结构如下图：

148超声波检测专题知识讲座超声波探头斜探头检测原理当采用斜探头时，波束轴线在探测面处折射，工作中的缺陷的位置由探头的折射角和声程确定，利用三维坐标，可将反射体（缺陷）的位置清晰地描述下来。

149超声波检测专题知识讲座试块对比试块

对比试块是指以特定的方法检测特定试件时所用的试块。对比试块常用所检测的实物制做，所以又叫作实物（对比）试块，试块具有各种已知的特性，如尺寸、声性能，并常有某些已知的孔、槽等，实际使用中常用这些已知的量与检测配件时未知的量作比较.。标准试块标准试块是指材质、形状、尺寸及表面状态等均由某权威机关制定并讨论通过的试块，国际权威机关讨论通过的试块为国际标准试块；国家权威机关讨论通过的试块为国家标准试块；行业、部门权威机关讨论通过的试块为行业、部门标准试块。试块分类150超声波检测专题知识讲座试块IIW试块（CSK-IA）

151超声波检测专题知识讲座试块IIW试块（CSK-IA）的作用校验超声波仪的时间基线线性（水平线性）及垂直偏转线性；调整探测范围；测定纵波远距离分辨力；测定斜探头的入射点，斜楔中的声程长度，在钢试件中的折射角及声束指向性，分辨力。估计盲区大小；估计最大穿透力；调整检测灵敏度。

152超声波检测专题知识讲座试块TS-1标准试块的作用校验超声波仪的最大探测范围；整探测范围；调整检测灵敏度及确定缺陷的当量。

153超声波检测专题知识讲座耦合剂超声耦合剂是指超声波在探测面上的声强透射率，声强透射率高，超声耦合好。

为了提高耦合效果，在探头与工件之间施加的一层透声介质称为耦合剂。耦合剂的作用是排除工件表面之间的空气，使超声波能有效地进入工件，此外耦合剂还有减少摩擦的作用，可减少探头磨损。耦合剂154超声波检测专题知识讲座耦合剂能湿润工件表面，流动性、粘度和附着力适当，容易去除耦合剂满足要求声阻抗高，透声性好对工件无腐蚀，对人体无害，不污染环境性能稳定，不易变质并能长期保存155超声波检测专题知识讲座仪器测试方法

超声波探伤仪、探头

主要性能测试项目及其性能指标仪器灵敏度余量垂直线性动态范围分辨力水平线性探测范围通用仪器≥46dB≤6%≥26dB≥26dB≤2%不动车专用≥60dB≥3.6m探头频率误差相对灵敏度余量分辨力声轴偏斜角折射角误差直探头≤15%≥40dB≥26dB≤1.5°斜探头≤15%≥60dB≥18dB≤4%小角度探头≤15%≥50dB≥16dB≤2°不动车专用≥75dB156超声波检测专题知识讲座仪器测试方法垂直线性误差测量连接探头并在试块上探测任一反射波(一般声程大于50mm)作为参照波，如图2所示。调节探伤仪灵敏度，使参照波的辐度恰为垂直刻度的100％，且衰减器至少有30dB的余量。测试时允许使用探头压块。157超声波检测专题知识讲座仪器测试方法垂直线性误差测量用衰减器降低参照波的辐度，并依次记下每衰减2dB时参照波辐度的读数，直至衰减26dB以上。然后将反射波辐度实测值与表l中的理论值相比较，取最大正偏差d(+)与最大负偏差d(-)，则垂直线性误差△d用式(1)计算：

△d=｜d(+)｜+｜d(-)｜…(1)在工作频率范围内，改用不同频率的探头，重复(1)和(2)的测试。 158超声波检测专题知识讲座仪器测试方法垂直线性误差测量用衰减器降低参照波的辐度，并依次记下每衰减2dB时参照波辐度的读数，直至衰减26dB以上。然后将反射波辐度实测值与表l中的理论值相比较，取最大正偏差d(+)与最大负偏差d(-)，则垂直线性误差△d用式(1)计算：

△d=｜d(+)｜+｜d(-)｜…(1)在工作频率范围内，改用不同频率的探头，重复(1)和(2)的测试。 159超声波检测专题知识讲座仪器测试方法垂直线性误差测量(1)

连接探头并在试块上探测任一反射波(一般声程大于50mm)作为参照波。(2)

调节衰减器降低参照波，并读取参照波辐度自垂直刻度的100％下降至刚能辨认之最小值(一般约为3～5％)时衰减器的调节量，此调节量则定为该探伤仪在给定频率下的动态范围。(3)

按(1)和(2)条方法，测试不同频率不同回波时的动态范围。 160超声波检测专题知识讲座仪器测试方法水平线性误差测量(1)连接探头，并根据被测探伤议中扫描范围档级将探头置于适当厚度的试块上，如DB――D1，DB—Pz20-2，CSK-1A试块等，如图3所示。再调节探伤仪使之显示多次无干扰底波。(2)在不具有“扫描延迟”功能的探伤仪中，在分别将底波调到相同辐度的条件下，使第一次底波B1的前沿对准水平刻度“2”第五次底波B5的前沿对准水平刻度“10”，然后依次将每次底波调到上述相同辐度，分别读取第二、三四次底波前沿与水平刻度“4”、“6”、“8”的偏差Ln，如图4所示，然后取其最大偏差Lmax按式(2)计算水平线性误差ΔL：式中：ΔL：水平线性误差，％；B：水平全刻度读数。 161超声波检测专题知识讲座仪器测试方法水平线性误差测量图3水平线性误差测量图4水平线性误差测量162超声波检测专题知识讲座仪器测试方法水平线性误差测量(3)在具有“扫描延迟”功能的探伤仪中，按(2)条的方法，将底波以前沿对准水平刻度“O”，底波B6前沿对准水平刻度“lO”，然后读取第二至第五次底波中之最大偏差值Lmax，再按式(3)计算水平线性误差△L

(4)在探伤仪扫描范围的各档级，至少应测试一种扫描速度下的水平线性误差。 163超声波检测专题知识讲座仪器测试方法探头回波频率及频率误差测量1探头回波频率及频率误差测量(1)直探头回波频率的测试a)连接被测探头并置于l号标准试块25mm厚度处，使第一次底波环最高。b)用示波器在探伤仪的接收输入端观察底波B1的扩展波形，如图8，在此波形中，以峰值点P为基准，读出在其前一周期、后两个周期共计三个周期的时间T3，根据fe==3／T3计算回波频率fe，再按下式计算回波频率误差：

口fe=(fe-f0)／f0×100％………………(7)

式中：fe回波频率误差，％；f0――探头的标称频率。 164超声波检测专题知识讲座仪器测试方法探头回波频率及频率误差测量(2）斜探头回波频