超聲檢查主題醫(yī)學(xué)知識(shí)培訓(xùn)課件

1、超聲檢查主題醫(yī)學(xué)知識(shí)超聲檢查主題醫(yī)學(xué)知識(shí)超聲波的產(chǎn)生和收發(fā) 超聲波是由超聲波探傷儀產(chǎn)生電振動(dòng)并施加于探頭，利用其晶片的壓電效應(yīng)而獲得。探頭主要由保護(hù)膜，壓電晶片和吸收塊等組成。 1一保護(hù)膜 2一壓電晶片 3一吸收塊 4匹配電感2超聲檢查主題醫(yī)學(xué)知識(shí)超聲波的產(chǎn)生和收發(fā) 超聲波是由超聲波探傷儀產(chǎn) 由壓電材料切割成薄片制成，材料分單晶(石英、硫酸鋰和碘酸鋰等)和多晶(鈦酸鋇、鈦酸鉛和鋯鈦酸鉛等壓電陶瓷)兩大類。晶片兩表面敷有銀層作電極，“”極引出的導(dǎo)線接發(fā)射端， “+”極接地。壓電晶片23超聲檢查主題醫(yī)學(xué)知識(shí) 由壓電材料切割成薄片制成，材料分單晶(石英由環(huán)氧樹脂、硬化劑(-二乙烯三胺或乙二胺)，增塑

2、劑(鄰苯二甲酸二丁)，橡膠液和鎢粉等澆鑄在“極上。其作用是吸收雜波，并使晶片在激勵(lì)電脈沖結(jié)束時(shí)將聲能很快損耗掉而停止振動(dòng)，以便接收反射聲波。吸收塊又稱阻尼塊。 吸收塊34超聲檢查主題醫(yī)學(xué)知識(shí)由環(huán)氧樹脂、硬化劑(-二乙烯三胺或乙二胺)，增塑劑(鄰苯二甲可使壓電晶片免于和工件直接接觸受磨損，其中軟膜(耐磨橡膠，塑料等）用于粗糙表面的工件，硬膜(不銹鋼片，剛玉片、環(huán)氧樹脂等)聲能量損失小，比軟膜應(yīng)用廣。保護(hù)膜15超聲檢查主題醫(yī)學(xué)知識(shí)可使壓電晶片免于和工件直接接觸受磨損，其中軟膜(耐磨橡膠，塑對(duì)于壓電陶瓷晶片制成的探頭，其電氣阻抗匹配是很重要的加入與晶片并聯(lián)的匹配電感（或電阻)可使探頭與儀器的發(fā)射電路

3、匹配，以提高發(fā)射效率。匹配電感（或電阻）有時(shí)也裝在儀器內(nèi)部匹配電感46超聲檢查主題醫(yī)學(xué)知識(shí)對(duì)于壓電陶瓷晶片制成的探頭，其電氣阻抗匹配是很重要的加入與 當(dāng)高頻電壓加于晶片兩面電極上時(shí)，由于逆壓電效應(yīng)，晶片會(huì)在厚度方向產(chǎn)生伸縮變形的機(jī)械振動(dòng)。若晶片與工件表面耦合良好，機(jī)械振動(dòng)就以超聲波形式傳播進(jìn)去，這就是發(fā)射。反之，當(dāng)晶片受到超聲波作用(遇到異質(zhì)界面反射回來)而發(fā)生伸縮變形時(shí)，正壓電效應(yīng)又會(huì)使晶片兩表面產(chǎn)生不同極性電荷，形成超聲頻率的高頻電壓，這就是接收。利用壓電效應(yīng)使探頭(壓電晶片)發(fā)射或接收超聲波，就使發(fā)現(xiàn)缺陷成為可能。因此探頭(壓電晶片)是一較為理想的電聲換能器。發(fā)射與接收7超聲檢查主題醫(yī)學(xué)

4、知識(shí) 當(dāng)高頻電壓加于晶片兩面電極上時(shí)，由于逆壓電超聲波的性質(zhì) 超聲波在介質(zhì)中傳播也有縱波（L）、橫波(S)、表面波。 分析： = C/f 可見聲波頻率愈高波長愈短。因此存在極小的障礙就會(huì)出現(xiàn)反射，故超聲波探傷具有較高的靈敏度。 橫波僅在固體中傳播。 能在彈性介質(zhì)中傳播，不能在真空中傳播。探傷中將空氣介質(zhì)作為真空處理。1、波型及傳播介質(zhì) 8超聲檢查主題醫(yī)學(xué)知識(shí)超聲波的性質(zhì) 超聲波在介質(zhì)中傳播也有縱波（L）2、良好的指向性（1）直線性 超聲波的波長很短(毫米數(shù)量級(jí))，因此它在彈性介質(zhì)中能象光波一樣沿直線傳播，并符合幾何光學(xué)規(guī)律。由于聲速對(duì)固定介質(zhì)來講是個(gè)常數(shù)，因此根據(jù)傳播時(shí)間可求得其傳播距離，從而

5、為探傷中缺陷定位提供了依據(jù)。S=C*t9超聲檢查主題醫(yī)學(xué)知識(shí)2、良好的指向性（1）直線性 9超聲檢查主題醫(yī)學(xué)知識(shí) 聲源發(fā)出的超聲波能集中在一定區(qū)域（超聲場(chǎng)）定向輻射。以圓形壓電晶片在液體介質(zhì)中以脈沖波形式發(fā)射的縱波超聲場(chǎng)為例，超聲波的能量主要集中在2以內(nèi)的錐形區(qū)域內(nèi)，越小，波束指向性越好，超聲波能量集中，探傷靈敏度高，分辨力高和定位精確。 半擴(kuò)散角(） 波長(mm) D壓電晶片直徑(mm) 上式表明，波長越短(或超聲頻率越高)，聲束指向性越好。壓電晶片直徑越大，聲束指向性也越好。arc sin1.22 /D10超聲檢查主題醫(yī)學(xué)知識(shí) 聲源發(fā)出的超聲波能集中在一定區(qū)域（超聲場(chǎng)） ND2/4 N-近

6、場(chǎng)區(qū)長度(mm) 近場(chǎng)區(qū)中由于波的干涉聲壓起伏很大，這會(huì)使處于聲壓極大值處的較小缺陷回波較高，而處于聲壓極小值處的較大缺陷卻回波較低，這必將引起誤判。因此，超聲波探傷中總是盡量避免在近場(chǎng)區(qū)定量。 軸線上的聲壓分布 聲速近場(chǎng)長度(2)束射性近場(chǎng)長度11超聲檢查主題醫(yī)學(xué)知識(shí) ND2/4 N-近場(chǎng)區(qū)長度(mm)(2)束射性縱截面聲壓分布 超聲場(chǎng)中不同縱截面上的聲壓分布不同。而當(dāng)XN (x一距壓電晶片表面的距離)的各縱截面中心聲壓最高，偏離中心軸線的聲壓逐漸降低。實(shí)際探傷中測(cè)定探頭波束軸線的偏離程度時(shí)，規(guī)定在N以外就是這個(gè)原因。 未擴(kuò)散區(qū)(b 1.64N)內(nèi)，波陣面近似平面，聲場(chǎng)可看成是平面波聲場(chǎng)，平

7、均聲壓基本不變，擴(kuò)散區(qū)其主波束可視為底面直徑為D的截頭園錐體，當(dāng)X=3N時(shí)波束按球面波規(guī)律擴(kuò)散。 實(shí)際焊縫探傷中所用的常是金屬介質(zhì)中的脈沖波橫波聲場(chǎng)(簡稱實(shí)際聲場(chǎng))這要比以上分析的理想聲場(chǎng)復(fù)雜的多，但二者有其基本相似之處。12超聲檢查主題醫(yī)學(xué)知識(shí)(2)束射性縱截面聲壓分布 超聲場(chǎng)中不同3、界面透射與繞射 超聲波從一種介質(zhì)入射到另一種介質(zhì)時(shí)，經(jīng)過異質(zhì)界面將產(chǎn)生垂直入射異質(zhì)界面時(shí)的透射、反射和繞射。 當(dāng)超聲波從一種介質(zhì)垂直入射到第二種介質(zhì)上時(shí)，其能量一部分反射而形成與入射波方向相反的反射波。13超聲檢查主題醫(yī)學(xué)知識(shí)3、界面透射與繞射 超聲波從一種介質(zhì)入射到另一 其余能量則透過界面產(chǎn)生一與入射波方向

8、相同的透射波。 顯然，異質(zhì)界面上的反射是很嚴(yán)重的，尤其固一氣界面反射系數(shù)K=W反/W入可達(dá)100%，因此，探傷中良好的耦合是一必要條件。 當(dāng)然，焊縫與其中缺陷構(gòu)成的異質(zhì)界面也正因?yàn)橛袠O大的反射才使探傷成為可能。14超聲檢查主題醫(yī)學(xué)知識(shí) 其余能量則透過界面產(chǎn)生一與入射波方向相同的透射波。14超繞射 當(dāng)界面尺寸df很小時(shí)，聲波將能繞過其邊緣繼續(xù)前進(jìn)，即產(chǎn)生波的繞射。由于繞射還使反射回波減弱。 一般認(rèn)為超聲波探傷中能探測(cè)到的最小缺陷尺寸為 df 2，要想能探測(cè)到更小的缺陷，就必須要提高超聲波的頻率。15超聲檢查主題醫(yī)學(xué)知識(shí)繞射 當(dāng)界面尺寸df很小時(shí)，聲波將能繞過其邊緣4、界面反射、折射與波形轉(zhuǎn)換 按

9、幾何光學(xué)原理，不同波形的聲波入射角、反射角、折射角有如下關(guān)系： 從公式可知，當(dāng)入射角增大時(shí)，折射角和反射角隨之增大。從圖看出，當(dāng)縱波折射角 為90時(shí)，在第I I介質(zhì)內(nèi)只傳播橫波，這時(shí)的聲波入射角稱第一臨界角。 當(dāng)橫波折射角為90 時(shí)，在第I介質(zhì)和第介質(zhì)的界面上產(chǎn)生表面波的傳播，這時(shí)的聲波入射角稱第二臨界角。16超聲檢查主題醫(yī)學(xué)知識(shí)4、界面反射、折射與波形轉(zhuǎn)換 按幾何光學(xué)原理，4、界面反射、折射與波形轉(zhuǎn)換 在進(jìn)行焊縫超聲波探傷時(shí)，第I介質(zhì)為探頭的有機(jī)玻璃或環(huán)氧樹脂，第介質(zhì)為鋼材，則有： 17超聲檢查主題醫(yī)學(xué)知識(shí)4、界面反射、折射與波形轉(zhuǎn)換 在進(jìn)行焊縫超聲波4、界面反射、折射與波形轉(zhuǎn)換由第一、二臨

10、界角的物理意義可知： 1)當(dāng) 2m 時(shí)，第I介質(zhì)中既無折射縱波又無折射橫波，但這時(shí)在第介質(zhì)表面形成表面波，這是常用表面波探頭的設(shè)計(jì)原理和依據(jù)。 因?yàn)槌暡ㄟM(jìn)入介質(zhì)后有產(chǎn)生折射的性質(zhì)，所以如同光線一樣，可利用透鏡產(chǎn)生聚焦性能。18超聲檢查主題醫(yī)學(xué)知識(shí)4、界面反射、折射與波形轉(zhuǎn)換由第一、二臨界角的物理意義可知：5、穿透性與衰減性 由于超聲波能量很大，穿透能力強(qiáng)。在大多數(shù)介質(zhì)中（尤其是在鋼等金屬中）傳播損失小，傳播距離大?？蛇_(dá)數(shù)米。 無毒、害作用。19超聲檢查主題醫(yī)學(xué)知識(shí)5、穿透性與衰減性 由于超聲波能量很大，穿透能衰減性三方面原因引起： 1、散射：由聲波在不均勻和各向異性的金屬晶粒上產(chǎn)生折射，反射

11、及波形轉(zhuǎn)換所致。一般認(rèn)為：f越高，晶粒尺寸越大，散射引起的衰減越大。 實(shí)際探傷中，由于奧氏體鋼焊縫晶粒粗大，衰減嚴(yán)重，在示波屏上形成“草狀回波”顯著降低探傷信噪比。因此，探測(cè)晶粒粗大工件，選用較低工作頻率。20超聲檢查主題醫(yī)學(xué)知識(shí)衰減性三方面原因引起：20超聲檢查主題醫(yī)學(xué)知識(shí)衰減性 2)吸收 超聲波傳播時(shí)，介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)間產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，互相摩擦使部分聲能轉(zhuǎn)換為熱能，通過熱傳導(dǎo)引起衰減。對(duì)于金屬介質(zhì)的吸收衰減與散射衰減相比，幾乎可略去不計(jì)，但對(duì)于液體介質(zhì)吸收衰減則是主要的。 3)聲束擴(kuò)散 這是因?yàn)殡S著傳播距離的增大，波束截面增大使單位面積上聲能逐漸減少所致。 總之，在金屬材料的超聲波探傷中，主要考慮散

12、射引起的衰減。21超聲檢查主題醫(yī)學(xué)知識(shí)衰減性 2)吸收 超聲波傳播時(shí)，介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)間產(chǎn)生相對(duì)脈沖反射法超聲波探傷基本原理 脈沖反射法是超聲波探傷中應(yīng)用最廣的方法。其基本原理是將一定頻率間斷發(fā)射的超聲波(稱脈沖波)通過一定介質(zhì)(稱耦合劑)的耦合傳入工件，當(dāng)遇到異質(zhì)界面(缺陷或工件底面)時(shí)，超聲波將產(chǎn)生反射，回波(即反射波)為儀器接收并以電脈沖信號(hào)在示波屏上顯示出來，由此判斷缺陷的有無，以及進(jìn)行定位、定量和評(píng)定。根據(jù)回波的表示方式不同，該方法又可分為A型顯示、B型顯示、c型顯示和3D顯示法。22超聲檢查主題醫(yī)學(xué)知識(shí)脈沖反射法超聲波探傷基本原理 脈沖反射法是超A顯示 A型脈沖反射式超聲波探傷儀接通電源后

13、，同步電路產(chǎn)生的觸發(fā)脈沖同時(shí)加至掃描電路和發(fā)射電路。掃描電路受觸發(fā)開始工作產(chǎn)生鋸齒波掃描電壓，加至示波管水平(X軸)偏轉(zhuǎn)板，使電子束發(fā)生水平偏轉(zhuǎn)，在示波屏上產(chǎn)生一條水平掃描線(又稱時(shí)間基線)。與此同時(shí)，發(fā)射電路受觸發(fā)產(chǎn)生高頻窄脈沖加至探頭，激勵(lì)壓電晶片振動(dòng)，在工件中產(chǎn)生超聲波。 23超聲檢查主題醫(yī)學(xué)知識(shí)A顯示 A型脈沖反射式超聲波探傷儀接通電源后， 超聲波在工件中傳播遇到界面、缺陷和底面發(fā)生反射，回波為同一探頭或接收探頭所接收并被轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，經(jīng)接收電路放大和檢波，加至示波管垂直(Y軸)偏轉(zhuǎn)板上，使電子束發(fā)生垂直偏轉(zhuǎn)，在水平掃描線的相應(yīng)位置上產(chǎn)生始波T，缺陷波F，底波B。24超聲檢查主題醫(yī)學(xué)知

14、識(shí) 超聲波在工件中傳播遇到界面、缺陷和底面發(fā)生反射，B顯示 接通電源，同步電路觸發(fā)發(fā)射電路，使探頭發(fā)射超聲波；同時(shí)觸發(fā)Y軸掃描電路，將鋸齒波電壓加到示波管(這里采用長余輝示波管或存貯示波管）Y軸偏轉(zhuǎn)板上。隨探頭位置變化而變化的直流電位加到x軸偏轉(zhuǎn)板上。 25超聲檢查主題醫(yī)學(xué)知識(shí)B顯示 接通電源，同步電路觸發(fā)發(fā)射電路，使探頭 探頭接收到的回波信號(hào)經(jīng)放大加到示波管的柵極進(jìn)行掃描亮度調(diào)制(即輝度調(diào)制，亮點(diǎn)顯示接收信號(hào))。當(dāng)探頭在工件上沿一直線移動(dòng)時(shí)，則示波屏上就以探頭在被檢材料表面上的位置和聲波傳播時(shí)間為直角坐標(biāo)顯示出圖象。探頭只需實(shí)現(xiàn)一維掃描即可成象。26超聲檢查主題醫(yī)學(xué)知識(shí) 探頭接收到的回波信號(hào)

15、經(jīng)放大加到示波管的柵極進(jìn)行掃 B型顯示是脈沖回波超聲波平面成象的一種。它是以亮點(diǎn)顯示接收信號(hào)，以示波屏面代表被探傷對(duì)象由探頭移動(dòng)線和聲束決定的截面?？v坐標(biāo)代表聲波的傳播時(shí)間，橫坐標(biāo)代表探頭的水平位置，它可以顯示出缺陷在橫截面上的二維特征。完成這種顯示的探頭動(dòng)作方式稱為B掃描。27超聲檢查主題醫(yī)學(xué)知識(shí) B型顯示是脈沖回波超聲波平面成象的一種。C顯示C型顯示超聲波探傷基本原理 C型顯示是脈沖回波超聲波平面成象的一種，它是以亮點(diǎn)或暗點(diǎn)顯示接收信號(hào)。示波屏面所表示的是被探傷對(duì)象某一定深度上與聲束相垂直的一個(gè)平面投影象，一幅畫面只能顯示同一深度上不同位置的缺陷。完成這種顯示的探頭動(dòng)作方式稱為C掃描為保證

16、成象精確度，一般都采用水浸法探傷。 28超聲檢查主題醫(yī)學(xué)知識(shí)C顯示C型顯示超聲波探傷基本原理28超聲檢查主題醫(yī)學(xué)知識(shí)C顯示 C型探傷儀中有一電子深度門，門的前沿及寬度都是可以調(diào)節(jié)的：探頭在某一部位所接收到的回波被送到接收電路中去放大但只有落在門范圍之內(nèi)的才能作為亮度調(diào)制信號(hào)加到示波管的柵極上，并在示波屏上形成一亮點(diǎn)。亮點(diǎn)在屏上位置與探頭在工件上的位置是相對(duì)應(yīng)的。通常深度門被調(diào)到使前表面反射及后表面反射剛好被排除在外。29超聲檢查主題醫(yī)學(xué)知識(shí)C顯示 C型探傷儀中有一電子深度門，門的前沿 這樣當(dāng)探頭在工件表面按一定形式(一般采用平行掃查)移動(dòng)以對(duì)整個(gè)工件表面作出掃查后，在示波屏上即可得到整個(gè)體積內(nèi)

17、缺陷或界面的俯視圖。通過將深度門調(diào)成窄的寬度，可以記錄 來自試件內(nèi)平行掃描面的某一層中的回波，而將其它部分的信號(hào)排除在顯示之外。30超聲檢查主題醫(yī)學(xué)知識(shí) 這樣當(dāng)探頭在工件表面按一定形式(一般采用平行掃查C顯示圖 可以檢測(cè)出缺陷的長度寬度及埋藏深度通過不同的顏色。31超聲檢查主題醫(yī)學(xué)知識(shí)C顯示圖 可以檢測(cè)出缺陷的長度寬度及埋藏深度1、直探頭32超聲檢查主題醫(yī)學(xué)知識(shí)1、直探頭32超聲檢查主題醫(yī)學(xué)知識(shí)2、斜探頭33超聲檢查主題醫(yī)學(xué)知識(shí)2、斜探頭33超聲檢查主題醫(yī)學(xué)知識(shí) 斜探頭利用透聲斜楔塊使聲束傾斜于工件表面射入工件的探頭稱為斜探頭，如圖： 圖中斜楔塊2用有機(jī)玻璃制作，它與工件組成固定傾角的異質(zhì)界面

18、，使壓電晶片3發(fā)射的縱波通過波型轉(zhuǎn)換，以折射橫波在工件中傳播。 其它組成部分的材料和作用同直探頭的相應(yīng)部分。通常橫波斜探頭以鋼中折射角標(biāo)稱：=40、45 、50 、60、70；有時(shí)以折射角的正切值標(biāo)稱：K=tg= 1.0 、1.5 、2.0、3.0。 34超聲檢查主題醫(yī)學(xué)知識(shí) 斜探頭利用透聲斜楔塊使聲束傾斜于工件表面射入工件3、水浸聚焦探頭水浸聚焦探頭基本結(jié)構(gòu)見圖。 透鏡由環(huán)氧樹脂澆鑄成球形或圓柱形凹透鏡，遵循折射定律可使聲束會(huì)聚到一點(diǎn)或一條線，前者稱點(diǎn)聚焦探頭，后者稱線聚焦探頭。由于聲束會(huì)聚區(qū)能量集中，聲束尺寸小，因而可提高靈敏度和分辯力。35超聲檢查主題醫(yī)學(xué)知識(shí)3、水浸聚焦探頭水浸聚焦探頭

19、基本結(jié)構(gòu)見圖。 透鏡由環(huán)氧樹4、雙晶探頭 雙晶探頭又稱分割式TR 探頭，內(nèi)含二個(gè)壓電晶片。分別為發(fā)射、接收晶片，中間用隔聲層隔開。主要用于近表面測(cè)厚。 36超聲檢查主題醫(yī)學(xué)知識(shí)4、雙晶探頭 雙晶探頭又稱分割式TR 探頭，內(nèi)含二斜探頭性能： (1）折射角（或探頭K 值） 或K 值大小決定了聲束入射于工件的方向和聲波傳播途徑，是為缺陷定位計(jì)算提供的一個(gè)有用數(shù)據(jù)。因此探頭使用磨損后均需測(cè)量或K 值。 37超聲檢查主題醫(yī)學(xué)知識(shí)斜探頭性能： (1）折射角（或探頭K 值）37超聲檢(2）前沿長度 聲束入射點(diǎn)至探頭前端面的距離稱前沿長度，又稱接近長度。它反映了探頭對(duì)焊縫可接近的程度。入射點(diǎn)是探頭聲束軸線與楔

20、塊底面的交點(diǎn)，探頭在使用前和過程中要經(jīng)常測(cè)定入射點(diǎn)位置，以便對(duì)缺陷準(zhǔn)確定位。38超聲檢查主題醫(yī)學(xué)知識(shí)(2）前沿長度 聲束入射點(diǎn)至探頭前端面的距離稱前沿長度，（3）聲軸偏斜角 反映主聲束中心法線的重合程度，除直接影響對(duì)缺陷尺寸的準(zhǔn)確測(cè)量外，還將發(fā)生誤判。相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定： 主聲束在水平方向上的偏離應(yīng)限制在2內(nèi)。 主聲束垂直方向的偏離，不應(yīng)有明顯的雙峰。39超聲檢查主題醫(yī)學(xué)知識(shí)（3）聲軸偏斜角 反映主聲束中心法線的重合程度，除直接影 超聲波探傷儀是探傷的主體設(shè)備，主要功能： 1、產(chǎn)生超聲頗率電振蕩，并以此來激勵(lì)探頭發(fā)射超聲波。 2、將探頭送回的電信號(hào)予以放大、處理，并通過一定方式顯示出來。超聲波探傷儀

21、40超聲檢查主題醫(yī)學(xué)知識(shí) 超聲波探傷儀是探傷的主體設(shè)備，主要功能：超聲波探1 超聲波探傷儀的分類 按超聲波的連續(xù)性與否： 可將探傷儀分為脈沖波、連續(xù)波和調(diào)頻波探傷儀三種。由于后二種探傷儀的探傷靈敏度低，缺陷測(cè)定有較大局限性，故在焊縫探傷中均不采用。41超聲檢查主題醫(yī)學(xué)知識(shí)1 超聲波探傷儀的分類 按超聲波的連續(xù)性與否：4 按缺陷顯示方式，可將探傷儀分為A 型顯示、B 型顯示、C 型顯示和3D 顯示超聲波探傷儀 。42超聲檢查主題醫(yī)學(xué)知識(shí) 按缺陷顯示方式，可將探傷儀分為A 型顯示、B 型 按超聲波的通道數(shù)目又可將探傷儀分為單通道和多通道探傷儀二種。前者儀器由一個(gè)或一對(duì)探頭單獨(dú)工作，后者儀器則是由多

22、個(gè)或多對(duì)探頭交替工作，每一通道相當(dāng)于一臺(tái)單通道探傷儀，適用于自動(dòng)化探傷。例如，BCST-9型雙通道超聲波探傷儀、CTS-20型80 通這是超聲波探傷儀（專為中厚鋼板自動(dòng)探傷設(shè)計(jì)的穿透式探傷儀器）等。43超聲檢查主題醫(yī)學(xué)知識(shí) 按超聲波的通道數(shù)目又可將探傷儀分為單 目前，焊縫探傷中廣泛使用的超聲波探傷儀，如CTS -22 、CTS -26 、JTS -5 , JTSZ -1 、CST -3 、CST -7 等均是A 型顯示脈沖反射式單通道超聲波探傷儀。44超聲檢查主題醫(yī)學(xué)知識(shí) 目前，焊縫探傷中廣泛使用的超聲波探傷45超聲檢查主題醫(yī)學(xué)知識(shí)45超聲檢查主題醫(yī)學(xué)知識(shí) 2 .超聲波探傷儀的一般工作原理 A

23、 型顯示脈沖反射式單通道超聲波探傷儀相當(dāng)一種專用示波器，盡管型號(hào)、性能有所不同，但其基本結(jié)構(gòu)、工作原理均大同小異。探傷儀電路主要由同步電路、掃描電路、發(fā)射電路、接收電路、顯示電路、電源電路和輔助電路等單元電路組成。 46超聲檢查主題醫(yī)學(xué)知識(shí) 2 .超聲波探傷儀的一般工作原理 A 型顯示脈同步電路 同步電路又稱觸發(fā)電路，儀器各部分的時(shí)序由它決定，即它產(chǎn)生使整個(gè)儀器協(xié)調(diào)工作的同步觸發(fā)脈沖。通常由主控振蕩器（例如，可調(diào)的多諧振蕩器）產(chǎn)生周期性的矩形同步脈沖（輸入波），經(jīng)過微分電路產(chǎn)生微分波（正負(fù)脈沖），再經(jīng)削波電路根據(jù)需要用二極管將正脈沖或負(fù)脈沖削去。即可用此正或負(fù)脈沖去觸發(fā)掃描電路和發(fā)射電路，并使

24、其同步工作。觸發(fā)脈沖的時(shí)間間隔稱為觸發(fā)周期，其倒數(shù)就是重復(fù)頻率，一般為50Hzl0KHz。 47超聲檢查主題醫(yī)學(xué)知識(shí)同步電路 同步電路又稱觸發(fā)電路，儀器各掃描電路 掃描電路又稱時(shí)基電路，它產(chǎn)生鋸齒波電壓，使示波屏電子束能沿水平方向自左向右勻速掃描。 只要控制鋸齒波電壓的斜率，就能控制掃描速度，使之與聲波在介質(zhì)中的傳播時(shí)間相一致，從而達(dá)到調(diào)節(jié)探測(cè)范圍的目的。探傷儀面板上的深度粗調(diào)、微調(diào)、掃描延遲旋鈕，都是掃描電路的控制旋鈕。 48超聲檢查主題醫(yī)學(xué)知識(shí)掃描電路 掃描電路又稱時(shí)基電路，它產(chǎn)生發(fā)射電路 為縮小盲區(qū)、提高探測(cè)精度，目前多采用窄脈沖發(fā)射電路。如圖。增大減幅率窄脈沖發(fā)射原理電路， 工作過程如

25、下：穩(wěn)態(tài)時(shí)，晶閘管不導(dǎo)電，電容器C 充電。當(dāng)正觸發(fā)脈沖加到晶閘管控制極使其導(dǎo)電時(shí)，電容C 通過晶閘管放電在諧振回路內(nèi)引起諧振f 。 用發(fā)射強(qiáng)度旋鈕可改變其阻值，阻值大則發(fā)射強(qiáng)度高。同時(shí)，因Ro與探頭并聯(lián)，改變Ro同時(shí)也改變了探頭電阻尼大小，即影響探頭分辨力。發(fā)射波可為幾百伏至上千伏的高壓負(fù)脈沖，加到探頭晶片上，經(jīng)過電-聲轉(zhuǎn)換，產(chǎn)生高頻機(jī)械振蕩，進(jìn)入被檢工件，形成脈沖超聲波。 49超聲檢查主題醫(yī)學(xué)知識(shí)發(fā)射電路 為縮小盲區(qū)、提高探測(cè)精度，目接收電路 由衰減器、高頻放大器、檢波器和視頻放大器等組成（圖4 一20 ）。由于來自探頭的回波信號(hào)電壓很微弱（一般為毫伏級(jí)），而示波管全調(diào)制所需電壓要數(shù)十伏，所

26、以接收電路應(yīng)具有105放大能力（即100dB ）。同時(shí)，為使缺陷回波信號(hào)電壓能在放大器內(nèi)得到正常放大并能在示波屏的有效觀察范圍內(nèi)正常顯示，可使用衰減器來改變輸入到某級(jí)放大器信號(hào)電平。放大器采用調(diào)諧（LC）放大器中參差調(diào)諧放大器電路，探傷儀面板上的增益、衰減器、抑制等旋鈕均是放大電路的控制旋鈕。 50超聲檢查主題醫(yī)學(xué)知識(shí)接收電路 由衰減器、高頻放大器、檢波 增益數(shù)值大，則探傷靈敏度高，而在一般情況下，衰減器讀數(shù)大使靈敏度降低，抑制旋鈕的作用可抑制草狀雜波不過使用它會(huì)使示波屏上顯示的波高不再與輸人信號(hào)幅值成正比。這是因?yàn)樗箖x器的垂直線性和動(dòng)態(tài)范圍下降而引起放大線性變壞；同時(shí)，過度的抑制還有失去有

27、用信號(hào)的危險(xiǎn)，故應(yīng)慎用。51超聲檢查主題醫(yī)學(xué)知識(shí) 增益數(shù)值大，則探傷靈敏度高，而在一般情況下，衰減顯示電路 主要由示波管及外圍電路組成。當(dāng)示波管中電子槍發(fā)射的聚焦電子高速轟擊示波屏?xí)r，使熒光物質(zhì)發(fā)光形成亮點(diǎn)。當(dāng)接收電路送來的信號(hào)電壓加在垂直（Y 軸）偏導(dǎo)板上，而作為時(shí)間軸的掃描電壓則加在水平（X 軸）偏轉(zhuǎn)板上時(shí)，電子束則按所加電壓發(fā)生偏轉(zhuǎn)，顯示出波形。因?yàn)橐幻腌妰?nèi)能重復(fù)描出幾十甚至幾千次相互重疊的相同圖象，所以看上去圖像穩(wěn)定。52超聲檢查主題醫(yī)學(xué)知識(shí)顯示電路 主要由示波管及外圍電路組成。當(dāng)示波管中電電源電源一般儀器均使用220v市電，儀器內(nèi)部有供各單元電路使用的變壓、整流及穩(wěn)壓電路等。攜帶式探

28、傷儀亦可用Ni一Cd 蓄電池供電，用充電器給蓄電池充電。 53超聲檢查主題醫(yī)學(xué)知識(shí)電源電源一般儀器均使用220v市電，儀器內(nèi)部有供各單元電路使輔助電路 除上述基本單元電路外，探傷儀還有各種輔助電路，如DAC電路、閘門電路、延遲電路以及標(biāo)距電路等。 54超聲檢查主題醫(yī)學(xué)知識(shí)輔助電路 除上述基本單元電路外，探傷儀還有DAC 電路 DAC電路又稱深度補(bǔ)償電路。指超聲波傳播時(shí)由于衰減，將使遠(yuǎn)處反射回來的回波信號(hào)比近處反射回來的信號(hào)弱（在同樣的缺陷時(shí)）。DAC電路可使發(fā)射后瞬間的增益降低到一定值，然后隨時(shí)間（即探測(cè)深度）的推移增益逐漸升高，到一定時(shí)間后增益恢復(fù)正常，如圖。這樣，遠(yuǎn)處回波信號(hào)到來時(shí)放大器處

29、在高增益狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)了距離一增益補(bǔ)償，使位于不同深度而相同尺寸的缺陷回波高度差異減小。 55超聲檢查主題醫(yī)學(xué)知識(shí)DAC 電路 DAC電路又稱深度補(bǔ)償電路閘門電路 探傷時(shí)示波屏上會(huì)出現(xiàn)很多波，為了能取出所需要的波，經(jīng)電子電路（如數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)）處理后記錄在記錄儀上，即只有在閘門內(nèi)的信號(hào)才能被取出供使用。閘門的起點(diǎn)和寬度都可以用旋鈕調(diào)整，同時(shí)還可通過調(diào)整稱為門限值的旋鈕，確定能夠被取出的回波的最小高度。56超聲檢查主題醫(yī)學(xué)知識(shí)閘門電路 探傷時(shí)示波屏上會(huì)出現(xiàn)很多波，為探傷儀主要性能( 1 ）水平線性 又稱時(shí)基線性或掃描線性。是指掃描線上顯示的反射波距離與反射體距離成正比的程度，它關(guān)系到缺陷定位是否準(zhǔn)確。

30、 相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，合格儀器其水平線性誤差L2。( 2 ）垂直線性 又稱放大線性。是指示波屏反射波幅與接收回波信號(hào)電壓成正比關(guān)系的程度，它關(guān)系到缺陷定量是否準(zhǔn)確。 相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，合格儀器其垂直線性誤差e8。57超聲檢查主題醫(yī)學(xué)知識(shí)探傷儀主要性能( 1 ）水平線性 又稱時(shí)基線性或掃描線性( 3 ）動(dòng)態(tài)范圍 示波屏上回波高度從滿幅（100%）降至消失時(shí)儀器衰減器的變化范圍，其值越大可檢出缺陷越小。 相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，動(dòng)態(tài)范圍應(yīng)26dB 。( 4 ）衰減器精度 是衰減器上dB 刻度指示脈沖下降幅度的正確程度，以及組成衰減器各同量級(jí)間可換性能。 相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，衰減器總衰減量不得小于6OdB ，在探傷儀規(guī)定的工

31、作頻率范圍內(nèi)，衰減器每12dB工作誤差ldB 。58超聲檢查主題醫(yī)學(xué)知識(shí)( 3 ）動(dòng)態(tài)范圍 示波屏上回波高度從滿幅（100%）降探傷儀與探頭組合后的超聲探傷系統(tǒng)的性能：( 5 ）靈敏度余量 指組合靈放度，并以靈敏度余量來表示。它是在規(guī)定條件下的探傷靈敏度至儀器最大靈敏度的富裕量（以dB 數(shù)表示）。目前，基于盡可能獨(dú)立地檢驗(yàn)儀器本身的性能，特引入時(shí)效穩(wěn)定的石英標(biāo)準(zhǔn)探頭，使其避免普通探頭因其性能變化而造成的影響。 按規(guī)定，合格品的組合靈敏度應(yīng)大于30dB 。 59超聲檢查主題醫(yī)學(xué)知識(shí)探傷儀與探頭組合后的超聲探傷系統(tǒng)的性能：59超聲檢查主題醫(yī)學(xué)( 6 ）分辨力 超聲探傷系統(tǒng)能夠區(qū)分兩個(gè)相鄰而不連續(xù)的

32、缺陷能力。它有近場(chǎng)分辮力、遠(yuǎn)場(chǎng)分辨力、縱向分辨力和橫向分辨力之分，一般是指遠(yuǎn)場(chǎng)縱向分辨力。60超聲檢查主題醫(yī)學(xué)知識(shí)( 6 ）分辨力 超聲探傷系統(tǒng)能夠區(qū)分兩個(gè)相鄰而不連續(xù)的( 7 ）電噪聲電平 表示系統(tǒng)的探頭在直接對(duì)空輻射時(shí)，將探傷儀的靈敏度和掃描范圍調(diào)至最大，在避免外界干擾條件下，讀取時(shí)基線上的電噪聲的平均幅度與垂直滿幅度的百分比。61超聲檢查主題醫(yī)學(xué)知識(shí)( 7 ）電噪聲電平 表示系統(tǒng)的探頭在直接對(duì)空輻射時(shí)，將 （8）盲區(qū) 是在規(guī)定探傷靈敏度下從探傷面至能夠測(cè)出缺陷的最小距離。亦是儀器和探頭的組合性能。表征著系統(tǒng)的近距離分辨能力，它是由于始脈沖具有一定寬度和放大器的阻塞現(xiàn)象造成的。隨著探傷靈敏

33、度的提高，盲區(qū)也隨之增大。62超聲檢查主題醫(yī)學(xué)知識(shí) （8）盲區(qū) 是在規(guī)定探傷靈敏度下從探傷面至能夠63超聲檢查主題醫(yī)學(xué)知識(shí)63超聲檢查主題醫(yī)學(xué)知識(shí)試塊 按一定用途設(shè)計(jì)制作的具有簡單形狀人工反射體的試件，稱試塊，它是探傷標(biāo)準(zhǔn)的一個(gè)組成部分，是判定探傷對(duì)象質(zhì)量的重要尺度。根據(jù)使用目的和要求，通常將試塊分成以下兩大類：標(biāo)準(zhǔn)試塊和對(duì)比試塊。64超聲檢查主題醫(yī)學(xué)知識(shí)試塊 按一定用途設(shè)計(jì)制作的具有簡單形狀人工反1 標(biāo)準(zhǔn)試塊由法定機(jī)構(gòu)對(duì)材質(zhì)、形狀、尺寸、性能等作出規(guī)定和檢定的試塊稱標(biāo)準(zhǔn)試塊。GBll345 - 1989 規(guī)定CSK-IB試塊為焊縫探傷用標(biāo)準(zhǔn)試塊。65超聲檢查主題醫(yī)學(xué)知識(shí)1 標(biāo)準(zhǔn)試塊由法定機(jī)構(gòu)

34、對(duì)材質(zhì)、形狀、尺寸、性能等作出規(guī)定(l）利用R100 圓弧面測(cè)定斜探頭入射點(diǎn)和前沿長度，利用50mm孔的反射波測(cè)定斜探頭折射角（K 值）。(2）校驗(yàn)探傷儀水平線性和垂直線性。66超聲檢查主題醫(yī)學(xué)知識(shí)(l）利用R100 圓弧面測(cè)定斜探頭入射點(diǎn)和前沿長度，利用(3）利用1.5mm橫孔的反射波調(diào)整探傷靈敏度。利用R100 圓弧面調(diào)整探側(cè)范圍。(4）利用小50 圓孔估測(cè)直探頭盲區(qū)和斜探頭前后掃查聲束特性。(5）采用測(cè)試回波幅度或反射波寬度的方法可測(cè)定遠(yuǎn)場(chǎng)分辨力。67超聲檢查主題醫(yī)學(xué)知識(shí)(3）利用1.5mm橫孔的反射波調(diào)整探傷靈敏度。利用R10對(duì)比試塊對(duì)比試塊又稱參考試塊，它是由各專業(yè)部門按某些具體探傷

35、對(duì)象規(guī)定的試塊。GB11345 一1989 規(guī)定:68超聲檢查主題醫(yī)學(xué)知識(shí)對(duì)比試塊對(duì)比試塊又稱參考試塊，它是由各專業(yè)部門按某些具體探直接接觸法超聲波探傷 方法特點(diǎn)：該方法主要探傷標(biāo)準(zhǔn) ；直接接觸法超聲波探傷的基本方法 ：69超聲檢查主題醫(yī)學(xué)知識(shí)直接接觸法超聲波探傷 方法特點(diǎn)：69超聲檢查主題醫(yī)學(xué)知識(shí)垂直入射法是采用直探頭將聲束垂直入射工件探傷面進(jìn)行探傷的方法，簡稱垂直法又稱縱波法。其表現(xiàn)形式為： 70超聲檢查主題醫(yī)學(xué)知識(shí)垂直入射法是采用直探頭將聲束垂直入射工件探傷面進(jìn)行探傷的方法 斜角探傷法是采用斜探頭將聲束傾斜入射工件探傷面進(jìn)行探傷的方法，簡稱斜射法，又稱橫波法。71超聲檢查主題醫(yī)學(xué)知識(shí) 斜

36、角探傷法是采用斜探頭將聲束傾斜入射工件探傷其表現(xiàn)形式為：當(dāng)斜探頭在探傷面上移動(dòng)時(shí)，無缺陷時(shí)示波屏上只有始波T.這是因?yàn)槁暿鴥A斜入射底面產(chǎn)生反射后，在工件內(nèi)以“W”形路徑傳播，故沒有底波出現(xiàn)，當(dāng)工件存在缺陷而缺陷與聲束垂直或傾斜角很小時(shí)，聲束會(huì)被反射回來，此時(shí)示波屏上將顯示出始波T 、缺陷波F ，當(dāng)斜探頭接近板端時(shí)，聲束將被端角反射回來在示波屏上將出現(xiàn)始波T 和端角波B 。72超聲檢查主題醫(yī)學(xué)知識(shí)其表現(xiàn)形式為：當(dāng)斜探頭在探傷面上移動(dòng)時(shí)，無缺陷時(shí)示波屏上只有 在焊縫探傷中，必須熟悉斜角探傷法的幾何關(guān)系，這樣才有助于判斷缺陷回波并進(jìn)行有關(guān)缺陷位置參數(shù)的計(jì)算。 跨距點(diǎn)：聲束中心線經(jīng)底面反射后到達(dá)探傷面

37、的一點(diǎn)。73超聲檢查主題醫(yī)學(xué)知識(shí) 在焊縫探傷中，必須熟悉斜角探傷法的幾跨度P：探頭入射點(diǎn)（O）至跨距點(diǎn)（A ）的距離在0.5 跨距的聲程以內(nèi)，超聲波不經(jīng)底面反射而直接對(duì)準(zhǔn)缺陷的探傷方法稱一次波法。一次反射法：超聲波只在底面反射一次而對(duì)準(zhǔn)缺陷的探傷方法，又稱二次波法。 74超聲檢查主題醫(yī)學(xué)知識(shí)跨度P：探頭入射點(diǎn)（O）至跨距點(diǎn)（A ）的距離74超聲檢查 缺陷水平距離l ：缺陷在探傷面的投影點(diǎn)至探頭入射點(diǎn)的距離，又稱探頭缺陷距離。 缺陷深度h ：缺陷距探傷面的垂直距離，又稱缺陷的垂直距離。 75超聲檢查主題醫(yī)學(xué)知識(shí) 缺陷水平距離l ：缺陷在探傷面的投影點(diǎn)至探頭入射點(diǎn)探傷條件的選擇 1、 選擇原則 2

38、、探傷靈敏度的選定 76超聲檢查主題醫(yī)學(xué)知識(shí)探傷條件的選擇 1、 選擇原則 76超聲檢查主題醫(yī)學(xué)知識(shí)77超聲檢查主題醫(yī)學(xué)知識(shí)77超聲檢查主題醫(yī)學(xué)知識(shí)3、探頭的選擇探頭型式 據(jù)工件的形狀和可能出現(xiàn)的缺陷部位、方向選擇。注意盡量使聲束軸線與缺陷反射面垂直。 探測(cè)焊縫宜選擇斜探頭。 晶片尺寸選擇 大厚度工件或粗晶材料探傷宜采用大晶片探頭，而較薄工件或表面曲率較大的工件探傷，宜選小晶片探頭。 78超聲檢查主題醫(yī)學(xué)知識(shí)3、探頭的選擇探頭型式78超聲檢查主題醫(yī)學(xué)知識(shí)頻率選擇 對(duì)于粗晶材料、厚大工件的探傷，宜選用較低頻率；對(duì)于晶粒細(xì)小、薄壁工件的探傷，宜選用較高頻率。 79超聲檢查主題醫(yī)學(xué)知識(shí)頻率選擇 79超聲檢查主題醫(yī)學(xué)知識(shí)探頭角度或K 值的選擇 盡可能探測(cè)到整個(gè)焊縫厚度并使聲束盡可能垂直于主要缺陷。 80超聲檢查主題醫(yī)學(xué)知識(shí)探頭角度或K 值的選擇 80超聲檢查主題醫(yī)學(xué)知識(shí)三、焊接接頭的探傷 一、上面介紹的探傷條件選擇是焊接接頭探份應(yīng)遵循的通用技術(shù)要點(diǎn)； 二、下面介紹的平板對(duì)接接頭的探傷中已經(jīng)行之有效的各種方法，應(yīng)為其它焊接接頭探傷中盡可能加以借鑒和采用。81超聲檢查主題醫(yī)學(xué)知識(shí)三、焊接接頭的探傷 一、上面介紹的探傷條件選擇是焊接接頭探超聲檢查主題醫(yī)學(xué)知識(shí)培訓(xùn)課件83超聲檢查主題醫(yī)學(xué)知識(shí)83超聲檢查主題醫(yī)學(xué)知識(shí)84超