超声检测设备与器材.doc

第2章超声检测设备与器材超声检测设备与器材包括超声检测仪、探头、试块、耦合剂和机械扫查装置等，其中仪器和探头对超声检测系统的能力起关键性作用。了解其原理、构造和作用及其主要性能，是正确选择检测设备与器材并进行有效检测的保证。2.1超声检测仪超声检测仪是超声检测的主体设备，它的作用是产生电振荡并施加于探头上，激励探头发射超声波，同时接受来自于探头的电信号，将其放大后以一定方式显示出来，从而得到被检工件中有关缺陷的信息。2.1.1超声检测仪的分类超声检测仪按照其指示的参量可以分为以下三类：第一指示声的穿透能量，称为穿透式检测仪，这类仪器发射单一频率的超声连续波，根据透过工件的超声强度变化判断工件中有无缺陷及缺陷大小。这种仪器灵敏度低，且不能确定缺陷深度位置，须从两侧接近工件，目前已很少使用。第二类指示频率可变的超声连续波在工件中形成共振的情况，用于共振测厚，也已很少用。第三类指示脉冲波的幅度和运行时间，称为脉冲发射式检测仪。这类仪器通过探头向工件周期性发射持续时间很短的电脉冲，激励探头发射脉冲超声波，并接收从工件中反射回来的脉冲波信号，通过检测信号的返回时间和幅度判断是否存在缺陷和缺陷的大小。还可以采用一收一发双探头方式，接收从工件中衍射回来的脉冲波信号，通过检测信号的返回时间来判断是否存在缺陷和缺陷大小等情况，称为衍射时差法超声检测仪。脉冲检测仪的信号显示方式可分为A型显示、B型显示和C型显示。2A型显示、B型显示与C型显示A型显示是一种波形显示，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出来。横坐标代表声波的传播时间，纵坐标代表信号幅度。如果超声波在均质材料中传播，声速是恒定的，则传播时间可转变为传播距离。从声波的传播时间可以确定缺陷的位置，由回波幅度可以估算缺陷当量尺寸。脉冲发射法检测的典型A显示图形，左侧的幅度很高的脉冲T称为始波，是发射脉冲直接进入接收电路后，在屏幕上的起始位置显示的脉冲信号；右侧的高回波B称为底波或底面回波，是超声波传播到入射面相对的工件底面产生的反射波；中间的回波F则为缺陷的反射回波。A型显示具有检波和非检波两种形式。非检波信号又称为射频信号，是探头输出的脉冲信号的原始形式，用于分析信号特征；检波形式是探头输出信号的脉冲信号经检波后显示的形式。由于检波形式可将时基线从屏幕中间移动到刻度板底线，可观察的幅度范围增加一倍，同时，图形较为清晰简单，便于判断信号的存在及读出信号幅度。但检波形式与非检波形式相比，失去了其中的相位信息。2.1.2A型脉冲反射式超声波探伤仪1仪器的工作原理A型脉冲反射式模拟超声检测仪的主要组成部分是：同步电路、扫描电路（时基电路）、发射电路、接收放大电路、显示电路和电源电路等。电路图：除此之外，检测仪还有延时电路、报警电路、深度补偿电路、标记电路、跟踪及记录等附加装置。仪器工作原理：同步电路产生的触发脉冲同时加至扫描电路和发射电路，扫描电路受触发开始工作，产生锯齿波扫描电压，加至示波管水平偏转板，使电子束产生水平偏转，在显示屏上产生一条水平扫描线。与此同时，发射电路受触发产生高频脉冲，施加至探头，激励压电晶片振动，在工件中产生超声波，超声波在工件中传播，遇缺陷或底面产生反射，返回探头时，又被压电晶片转变为电信号，经接收电路放大和检波，加至示波管垂直偏转板上，使电子束发生垂直偏转，在水平扫描线的相应位置上产生缺陷回波和底波。2仪器主要组成部分的作用（1）同步电路又称触发电路，主要由振荡器和微分电路等组成。其作用是每秒产生数十至数千个周期性的同步脉冲，作为发射电路、扫描电路以及其它辅助电路的触发脉冲，使各电路在时间上协调一致工作。每秒中内发射同步脉冲的次数称为重复频率。同步脉冲的重复频率决定决定超声仪的发射脉冲重复频率，即决定了每秒向被检试件内发射超声波脉冲的次数。选择重复频率对自动化检测很重要。自动检测的优势之一是可以自动记录超声信号，因此可使以实现高速扫查，这就需要有高重复频率以保证不漏检。但高重复频率使两次脉冲间隔时间变短，可能使未充分衰减的多次反射进入下一周期，形成所谓的“幻想波”造成缺陷误判。在手工检测目视请况下，提高重复频率可使波形显示亮度增加，便于观察。（2）发射电路发射电路是一个电脉冲信号发生器，可以产生100～400V的高压电脉冲，施加到压电晶片上产生脉冲超声波。有些可提供到1000V的高压电脉冲，以适应特殊的检测情况。发射电路可分为调谐式和非调谐式的：1）调谐式电路谐振频率由电路中的电感、电容决定，发出的超声脉冲频带较窄。谐振频率通常调谐到与探头的固有频率相一致。这种电路常用于检测穿透高衰减材料的情况。2）非调谐式电路发射短脉冲，脉冲形状有尖