超聲波檢測總復(fù)習(xí)

會計學(xué)1超聲波檢測總復(fù)習(xí)2

①機械振動在彈性介質(zhì)中的傳播過程稱機械波。超聲波是機械波。②電磁振蕩在空間的傳播過程稱電磁波。X射線屬于電磁波。

Ⅰ(392)⑵、產(chǎn)生機械波的條件：①要有機械振動的波源；②要有傳播機械振動的彈性介質(zhì)。⑶、波動是振動形式和振動能量的傳播過程，波動過程中介質(zhì)質(zhì)點不發(fā)生遷移，而是由各質(zhì)點的位移連續(xù)變化來實現(xiàn)的。⑷、波長、頻率和波速

λ=C/f

波長與頻率成反比，與波速成正比。第1頁/共121頁3⑸、聲波、次聲波和超聲波①次聲波：頻率＜20Hz的機械波；②聲波：頻率=20～20000Hz的機械波；

③超聲波：頻率＞20000Hz的機械波.波長計算：

Ⅰ(449)例題：已知鋼中的縱波聲速為5900m/s，橫波聲速為3230m/s。試求2.5MHz的聲波在鋼中的縱波和橫波波長。解：第2頁/共121頁43、波的類型和特性⑴、按質(zhì)點振動方向分類①縱波（壓縮波）L—質(zhì)點振動方向與波傳播方向相同。介質(zhì)質(zhì)點承受交變拉伸壓縮應(yīng)力，質(zhì)點疏密相間。能在固體、液體和氣體中傳播。

②橫波（切變波）S（T）—質(zhì)點振動方向與波傳播方向垂直。介質(zhì)質(zhì)點承受交變剪切應(yīng)力。只能在固體中傳播。第3頁/共121頁5③表面波（瑞利波）R—沿固體介質(zhì)表面?zhèn)鞑サ牟?。介質(zhì)表面質(zhì)點作橢圓振動。

只能在固體表面?zhèn)鞑ァ鞑ド疃燃s2倍波長。④板波（蘭姆波）P—在厚度與波長相近的薄板中傳播的波。兩表面介質(zhì)質(zhì)點作對稱或非對稱的橢圓振動，板中心質(zhì)點作縱向或橫向振動。

在厚度與波長相當(dāng)?shù)谋“逯袀鞑ァ?/p>

第4頁/共121頁6

Ⅱ(393)液體中只能傳播縱波，不能傳播橫波。這是因為：凡能承受拉伸和壓縮應(yīng)力的介質(zhì)都能傳播縱波，液體雖然不能承受拉伸壓縮應(yīng)力，但能承受壓應(yīng)力而產(chǎn)生容積變化，所以能傳播縱波。介質(zhì)傳播橫波時，介質(zhì)受交變剪切應(yīng)力作用，液體不能承受剪切應(yīng)力，所以不能傳播橫波。第5頁/共121頁7

⑵、按波陣面形狀分類①平面波。②柱面波③球面波④活塞波：剛性固定的薄片狀聲源類似活塞振動所產(chǎn)生的波。距離足夠大時，活塞波類似于球面波。

超聲探頭發(fā)生的波是活塞波。⑶、按振動持續(xù)時間分類①連續(xù)波：波源不間斷振動所輻射的波。②脈沖波：波源間歇振動所輻射的波。第6頁/共121頁84、超聲的的傳播速度

⑴、固體中的聲速與介質(zhì)的密度和彈性模量有關(guān)，還與波的類型的關(guān)。①不同介質(zhì)，聲速不同；介質(zhì)的彈性模量愈大，密度愈小，聲速愈大。

②在同一固體介質(zhì)中，縱波、橫波和表面波的聲速各不相同，并且有以下關(guān)系：

CL>CS>CR

對于鋼材：CL:CS:CR≈1.8:1:0.9

一般近似認(rèn)為：橫波聲速約為縱波聲束的二分之一。第7頁/共121頁9

⑵、液體和氣體中的縱波速度與容積彈性模量和密度有關(guān)，彈性模量愈大，密度愈小，聲速愈大。

⑶、板波的波速與頻率和板厚有關(guān)，它是f·d的函數(shù)。⑷、聲速與溫度、應(yīng)力和介質(zhì)均勻性有關(guān)：①一般固體介質(zhì)的聲速隨溫度的升高而降低。大多數(shù)液體介質(zhì)的聲速也隨溫度的升高而降低。水是例外，低于740C時，隨溫度的升高而增加。高于740C隨溫度的升高而降低。②固體介質(zhì)一般應(yīng)力增加，聲速增加。③晶粒細(xì)，聲速大，晶粒粗，聲速小。第8頁/共121頁105、波的衍射波在傳播過程中遇到與波長相當(dāng)?shù)恼系K物時，能繞過障礙物邊緣改變方向繼續(xù)前進(jìn)的現(xiàn)象，稱波的衍射或繞射。

波的繞射和障礙物尺寸Df及波長λ的相對大小有關(guān)。當(dāng)Df＜＜λ時，波的繞射強，當(dāng)Df＞＞λ時，反射強，繞射弱，聲波幾乎全反射。6、超聲場的特征值⑴、聲壓P

超聲場中某點在某一時刻所具有的壓強P1與沒有超聲波存在時的靜壓強P0之比稱為該點的聲壓。第9頁/共121頁11⑵聲阻抗Z

超聲場中任意一點的聲壓與該處質(zhì)點振動速度之比稱為聲阻抗。聲阻抗的大小等于介質(zhì)密度和聲速的乘積。

Z=ρc⑶、聲強I

單位時間內(nèi)垂直通過單位面積的聲能稱為聲強。

在同一介質(zhì)中，超聲波的聲強與聲壓的平方成正比。

第10頁/共121頁127、分貝與奈培⑴、分貝⑵、奈培⑶、關(guān)系：1NP=8.86dB1dB=0.115NP8、超聲波垂直入射到界面時的反射和透射⑴、聲壓反射率和聲壓透射率①聲壓反射率：第11頁/共121頁13

②聲壓透射率：

③t-r=1⑵、聲強反射率和聲強透射率①聲強反射率：②聲強透射率：

③T+R=1第12頁/共121頁14⑶、討論：

①超聲波垂直入射到平界面時，聲壓或聲強的分配比例與界面兩側(cè)介質(zhì)的聲阻抗有關(guān)。②聲阻抗差越大，聲壓反射率越大。當(dāng)Z1＞＞Z2或Z2

＞＞Z1時，聲波幾乎全射，無透射。③聲阻抗差越小，聲壓反射率越小，聲壓透射率越大。當(dāng)Z1≈Z2時，聲波幾乎全透射，無反射。

第13頁/共121頁15

⑷、聲壓往復(fù)透射率超聲探頭發(fā)射的聲波透過工件界面，經(jīng)底面反射后再透過界面被探頭接收。接收的回波聲壓與入射波聲壓之比稱往復(fù)透射率。

在底面全反射的情況下，聲壓往復(fù)透射率：

與聲強透射率數(shù)值相等。

若底面反射率為：則聲壓往復(fù)透射率為：第14頁/共121頁16

聲壓反射率、透射率和聲壓往復(fù)透射率計算：Ⅱ(458)例題1：不銹鋼與碳鋼的聲阻抗差約為1%，試計算復(fù)合界面上的聲壓反射率？解：設(shè)碳鋼的聲阻抗Z鋼=1，則不銹鋼的聲阻抗Z不=1-1%=0.99

第15頁/共121頁17Ⅰ(471)例題2、已知鈦和鋼的聲阻抗差約為40%。若從鋼一側(cè)探測鈦/鋼復(fù)合板，求復(fù)合層回波與底面回波的分貝差。解：第16頁/共121頁189、超聲波斜入射到界面的反射和折射⑴、反射、折射和波型轉(zhuǎn)換

①反射：超聲波斜入射至界面時，一部分聲波返回原介質(zhì)中，改變方向傳播，稱為反射。②折射：超聲波斜入射至界面時，一部分聲波進(jìn)入第二種介質(zhì)，改變方向繼續(xù)傳播，稱為折射。

③波型轉(zhuǎn)換：超聲波斜入射至界面時，除產(chǎn)生同種波型的反射和折射波外，不產(chǎn)生不同類型的反射和折射波，這種現(xiàn)象稱為波型轉(zhuǎn)換。第17頁/共121頁19

⑵、反射、折射定律超聲波斜入射到界面時，其產(chǎn)生的反射波、折射波和入射波的角度之間存在下列關(guān)系（反射折射定律）：①縱波斜入射②橫波斜入射第18頁/共121頁20

斯奈爾定律可簡化為下式表示：

由公式得知：超聲波斜入射至平界面時，其反射角、折射角的大小只與界面兩側(cè)介質(zhì)的聲速有關(guān)。聲速大則角大，聲速小則度小，聲速相等則角度相等第19頁/共121頁21

反射折射定律計算：Ⅱ(494)例題：采用鋼焊縫探傷用的K=1斜探頭（CL1=2700m/s,鋼CS=3200m/s）,檢驗?zāi)撤N硬質(zhì)合焊縫（CS=3800m/s），其實際K值為多大？解：K=1tgβ1=1∴β1=45O

根據(jù)折射定律：

∴

∴∴K2=tg=tg57.1o=1.5第20頁/共121頁22解法二：

第21頁/共121頁23

⑶、臨界角

①第一臨界角（縱波斜入射）②第二臨界角（縱波斜入射）③第三臨界角（橫波斜入射）第22頁/共121頁24

⑷、斜入射的聲壓反射率

斜入射時的聲壓反射率和透射率不僅與介質(zhì)聲阻抗有關(guān)，而且與入射角有關(guān)。⑸、端角反射超聲波在兩個平面構(gòu)成的直角內(nèi)的反射叫端角反射。超聲波在端角經(jīng)歷了兩次反射，縱波入射時端角反射率都很低，橫波入射時，當(dāng)入射角在300和600（K=0.7和1.5)附近時端角反射率很低。第23頁/共121頁2510、超聲波的在曲面上的反射和透射

⑴、球面波在曲界面上的反射和折射

①球面波在曲界面上的反射球面波入射到凹曲面時，其反射波聚焦；入射到凸曲面時，其反射波發(fā)散。②球面波透過曲界面后也發(fā)生聚焦或發(fā)散，折射波的聚焦還是發(fā)散與曲面凹凸有關(guān)，還與界面兩側(cè)介質(zhì)的聲速有關(guān)。

曲面為凹面，當(dāng)C1＜C2時，透射波聚焦；當(dāng)C1＞C2時，透射波發(fā)散。曲面為凸面，當(dāng)C1＜C2時，透射波發(fā)散；當(dāng)C1＞C2時，透射波聚焦。第24頁/共121頁2611、超聲波的衰減

Ⅱ(404)⑴、衰減及產(chǎn)生原因衰減：超聲波在介質(zhì)中傳播時隨距離增加能量逐漸減弱的現(xiàn)象。

產(chǎn)生原因：①擴(kuò)散衰減：超聲波傳播過程中，由于波束的擴(kuò)散使超聲波的能量隨距離增加而逐漸減弱。②散射衰減：超聲波在介質(zhì)中傳播時，遇到聲阻抗不同的界面時產(chǎn)生散亂反射引起超聲波的衰減，同時在示波屏上形成草狀回波。③吸收衰減：超聲波在介質(zhì)中傳播時，由于介質(zhì)中質(zhì)點間內(nèi)磨擦（即粘滯性）和熱傳導(dǎo)引起超聲波的衰減。

通常所說衰減指吸收和散射衰減，不包括擴(kuò)散衰減。第25頁/共121頁27

⑵、影響衰減的因素

介質(zhì)的衰減程度與介質(zhì)的晶粒尺寸、各向異性系數(shù)和超聲波的頻率有關(guān)。晶粒尺寸越大、各向異性越強、超聲波頻率越高，衰減越大。⑶、衰減系數(shù)測定工件上下表面平行，表面平整光潔，厚度T＜3N時：

厚度T≥3N時：第26頁/共121頁28二、超聲場和規(guī)則反射體回波聲壓1、圓盤波源發(fā)射的縱波聲場⑴、波束軸線上的聲壓當(dāng)時，經(jīng)簡化處理得：

⑵、近場區(qū)和近場長①波源附近由于波的干涉而出現(xiàn)的一系列聲壓極大和極小值的區(qū)域稱為近場區(qū)。②最后一個極大值至波源的距離稱近場長。其值為：第27頁/共121頁29

⑶、遠(yuǎn)場區(qū)

波源軸線上至波源距離大于N的區(qū)域稱遠(yuǎn)場區(qū)。遠(yuǎn)場區(qū)軸線上的聲壓隨距離單調(diào)減小，當(dāng)x＞3N時，聲壓與距離成反比，聲波可視為球面波。⑷、波束指向性與半擴(kuò)散角

①半擴(kuò)散角：聲束橫截面上偏離軸線的第一個聲壓零值點與波源連線和中心軸線的夾角稱半擴(kuò)散角。圓形晶片發(fā)射的縱波聲場，半擴(kuò)散角：第28頁/共121頁30

②波束指向性：以確定的擴(kuò)散角向固定方向輻射超聲波的特性稱為波束指向性。

半擴(kuò)散角越小，指向性就越好。⑸、波束未擴(kuò)散區(qū)與擴(kuò)散區(qū)超聲波不是從聲源開始擴(kuò)散，存在一個未擴(kuò)散區(qū)b：

b≈1.64N

未擴(kuò)散區(qū)內(nèi)波束不擴(kuò)散，不存在擴(kuò)散衰減。離聲源距離大于b的區(qū)域稱為擴(kuò)散區(qū)，聲束存在擴(kuò)散衰減。第29頁/共121頁312、矩形波源輻射的縱波聲場⑴、聲束軸線上的聲壓：⑵、半擴(kuò)散角⑶、近場區(qū)長度第30頁/共121頁323、實際聲場與理想聲場比較遠(yuǎn)場區(qū)基本一致，近場區(qū)差別較大。實際聲場在近場也存在極大極小值，但其極值點少且波動幅度小。

第31頁/共121頁335、橫波發(fā)射聲場⑴、聲束軸線上的聲壓（x≥3N)⑵、近場區(qū)長度

⑶、第二介質(zhì)中的近場長度第32頁/共121頁34Ⅱ(460)例題：試計算2.5P13×10K1.5斜探頭在鋼中的近場長度（已知鋼中CL2=5900m/s，CS2=3200m/s；有機玻璃楔塊中CL1=2700m/s，聲程L1=15mm）。解：第33頁/共121頁35

⑷、半擴(kuò)散角①②第34頁/共121頁36討論：晶片直徑、聲波波長（頻率）與近場長度、波束指向性的關(guān)系：由：

1、晶片直徑大、波長短（頻率高），近場長度大，半擴(kuò)散角小，指向性好；

2、晶片直徑小、波長大（頻率低），近場長度小，半擴(kuò)散角大，指向性差。所以近場長的探頭指向性好，近場短的探頭指向性差。第35頁/共121頁376、規(guī)則反射體的回波聲壓⑴、平底孔回波聲壓

平底孔回波聲壓與面積成正比，與距離平方成反比。任意二平底孔的回波分貝差為：第36頁/共121頁38

平底孔直徑一定，距離增加一倍，平底孔回波降低12dB；平底孔距離一定，孔徑增加一倍，平底孔回波升高12dB.

第37頁/共121頁39⑵、長橫孔回波聲壓

長橫孔回波聲壓與長橫直徑平方根成正比，與距離的三分之二次方成反比。任意二平底孔的回波分貝差為：第38頁/共121頁40

長橫孔直徑一定，距離增加一倍，回波降低9dB；長橫孔距離一定，孔徑增加一倍，回波升高3dB.第39頁/共121頁41

⑶、短橫孔回波聲壓

短橫孔回波聲壓與短橫孔長度，與直徑的平方根成正比，與距離的平方成反比。任意短橫孔的回波分貝差為：

第40頁/共121頁42

短橫孔直徑和長度一定，距離增加一倍，回波降低12dB；短橫孔直徑和距離一定，長度增加一倍，回波升高6dB；短橫孔長度和距離一定，直徑增加一倍，回波升高3dB.第41頁/共121頁43

⑷、球孔回波聲壓

球孔回波聲壓與球孔的直徑成正比，與距離平方成反比。任意二球孔的回波分貝差為：第42頁/共121頁44

球孔直徑一定，距離增加一倍，平底孔回波降低12dB；平底孔距離一定，孔徑增加一倍，平底孔回波升高6dB.第43頁/共121頁45⑸、大平底面回波聲壓大平底面的回波聲壓與距離成反比。

兩個距離不同的大平底面的回波分貝差為：

大平底面距離增加一倍，回波降低6dB。第44頁/共121頁46

⑹、圓柱曲面的回波聲壓①實心圓柱體，與大平底面相同

②空心圓柱體

﹡外圓面探傷回波聲壓小于同距離大平底。

﹡內(nèi)圓面探傷回波聲壓大于同距離大平底。第45頁/共121頁47反射體回波聲壓差Δ12x2=2x1Φ2=2φ1l2=2l1大平底面-6dB----平底孔-12dB+12dB--球孔-12dB+6dB--長橫孔-9dB+3dB--短橫孔-12dB+3dB+6dB第46頁/共121頁48三、儀器、探頭和試塊1、超聲波探傷儀⑴、儀器的作用①、產(chǎn)生高頻電脈沖加于探頭，激勵探頭發(fā)射超聲波；②、接收探頭送回的電信號經(jīng)處理以一定的方式顯示出來。⑵、儀器按顯示方式的分類①、A顯示探傷儀：波形顯示，橫座標(biāo)代表聲波傳播時間或距離，縱座標(biāo)代表聲波幅度。

第47頁/共121頁49②、B顯示探傷儀：橫座標(biāo)代表探頭移動軌跡，縱座標(biāo)代表聲波傳播時間。顯示工件縱截面圖形。③、C顯示探傷儀：橫座標(biāo)和縱座標(biāo)代表探頭在工件表面的位置。顯示工件內(nèi)部缺陷的平面圖像。⑶、儀器電路組成

由發(fā)射電路、接收電路、掃描電路、同步電路、顯示電路、電源電路等六部分組成。⑷、各部分電路的作用①、同部電路（觸發(fā)電路）：是整個探傷儀的中心，產(chǎn)生電脈沖，觸發(fā)探傷儀發(fā)射電路、掃描電路等步調(diào)一致地工作。第48頁/共121頁50

③、發(fā)射電路：產(chǎn)生高頻電脈沖，加于探頭，激勵壓電晶片振動產(chǎn)生超聲波。④、接收電路：將來自探頭的信號進(jìn)行放大、檢波、加至示波管垂直偏轉(zhuǎn)板，在示波屏上顯示出來。⑤、顯示電路：顯示探傷波形。

⑥、電源：給探傷儀各部分電路供電。⑸、儀器主要開關(guān)旋鈕作用及調(diào)整①抑制旋鈕：

抑制熒光屏上幅度較低或認(rèn)為不需要顯示的雜亂反射波，使之不顯示。使用抑制時，儀器垂直線性和動態(tài)范圍遭破壞，抑制越大，動態(tài)范圍越小。第49頁/共121頁51

②深度細(xì)調(diào)旋鈕連續(xù)改變掃描線的掃描速度，使掃描線上的回波間距在一定范圍內(nèi)連續(xù)變化。用來精確調(diào)節(jié)探測范圍。

③延遲旋鈕調(diào)節(jié)開始發(fā)射脈沖時刻與開始掃描時刻的時間差。使掃描線上的回波沿掃描線水平移動，但間距不變。用來進(jìn)行零位校正。水浸探傷中，用來把水中部分調(diào)節(jié)到熒光屏外不予顯示。④衰減器衰減器的作用是調(diào)節(jié)儀器靈敏度和測量回波幅度（改變放大電路的放大倍數(shù)）。⑤深度補償開關(guān)（DAC）改變放大器的線性，使不同距離上的缺陷回波具有相同或相近的高度。第50頁/共121頁52

2、超聲波探頭⑴、壓電效應(yīng)：某些晶體材料在交變應(yīng)力作用下，產(chǎn)生交變電場的效應(yīng)正壓電效應(yīng)；反之，當(dāng)晶體材料在交變電場作用下產(chǎn)生伸縮變形的效應(yīng)稱為逆壓電效應(yīng)。⑵、壓電晶體：具有壓電效應(yīng)的材料稱為壓電晶體。分為：單晶材料：SiO2

、LiSO4、LiNbO3

多晶材料（壓電陶瓷）：BaTiO3、PbZrTiO3、PbTiO3

單晶材料：接收靈敏度高；多晶材料：發(fā)射靈敏度高。

第51頁/共121頁53

⑶、探頭的種類和結(jié)構(gòu)

Ⅰ(P111-12)①直探頭（縱波探頭）發(fā)射和接收縱波。探測與表面平行的缺陷。組成：

a.壓電晶片：發(fā)射和接收超聲波，用壓電材料制成。

b.保護(hù)膜：硬保護(hù)膜用剛玉制成；軟保護(hù)膜用塑料掉成。保護(hù)壓電晶片，防止晶片磨損或損壞。

c.吸收塊（阻尼塊）：還原樹脂加鎢粉制成。用于阻尼壓電晶片的振動，吸收晶片背面的雜波和支承晶片。第52頁/共121頁54

d.外殼：用金屬或塑料制成。把各種元件組合在一起并保護(hù)之。

e.電纜線：傳送電信號。

f.接頭：連接探頭電纜線。②斜探頭：探測與表面傾斜的缺陷。

a.橫波斜探頭（αL＜αⅠ）：通過波型轉(zhuǎn)換在工件中產(chǎn)生橫波。

b.縱波斜探頭（αL=αⅠ～

αⅡ）：在工件中產(chǎn)生傾斜縱波。

c.表面波斜探頭（αL≥αⅡ）：在工件中產(chǎn)生表面波。第53頁/共121頁55

與直探頭不同之處是：斜楔：用有機玻璃制成，使聲束傾斜發(fā)射以在工件中產(chǎn)生波型轉(zhuǎn)換。其上開有吸聲槽，周圍填充吸聲材料，以減少雜波。③表面波探頭在工件中產(chǎn)生表面波，探測表面或近表面缺陷。結(jié)構(gòu)：與橫波斜探頭相同。只是其入射角大于或等于第二臨界角。其入射角按下式計算：第54頁/共121頁56

④雙晶探頭（分割式探頭）雙晶直探頭、雙晶斜探頭，用于探測薄工件和近表面缺陷。結(jié)構(gòu)：由兩塊壓電晶片組成，一塊發(fā)射超聲波，一塊接收超聲波。晶片前加有有機玻璃延遲塊。雙晶探頭優(yōu)點：

a.近距離靈敏度高；

b.工件中近場區(qū)長度小；

c.盲區(qū)小，雜波小；

d.探測范圍可調(diào)。第55頁/共121頁57

⑤聚集探頭聚焦直探頭由直探頭和聲透鏡組成。利用聲透鏡使聲束會聚到一點或一線。點聚焦探頭聲透鏡為球面，線聚焦探頭聲透鏡為圓柱面。⑷、各種探頭型號示例：第56頁/共121頁58

3、試塊⑴、試塊的作用

a.測試儀器和探頭性能

b.調(diào)節(jié)儀器掃描速度

c.調(diào)整探傷靈敏度

d.評定缺陷大小。⑵、試塊的分類（JB/T4740-2005定義）

a.標(biāo)準(zhǔn)試塊用于儀器探頭系統(tǒng)校準(zhǔn)和檢測校準(zhǔn)的試塊。

b.對比試塊用于檢測校準(zhǔn)的試塊。

第57頁/共121頁59

⑶、承壓設(shè)備用試塊①標(biāo)準(zhǔn)試塊

JB/T4740.2-2005規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)試塊有：

a.鋼板檢測用試塊：CBⅠ、CBⅡb.鍛件檢測用試塊：CSⅠ、CSⅡ、CSⅢc.焊縫檢測用試塊：CSKIA、CSKⅡA、CSKⅢA、CSKⅣA。②對比試塊

JB/T4740.2-2005使用的標(biāo)準(zhǔn)試塊有：

a.鋼板橫波檢測對比試塊；

b.鍛件橫波檢測對比試塊；第58頁/共121頁60

c.無縫鋼管檢測用對比試塊；

d.聲能傳輸損耗超聲檢測對比試塊；

e.奧氏體鋼鍛件超聲檢測對比試塊

f.鋁焊接接頭超聲檢測對比試塊；

g.鋼制壓力管道和管子焊接接頭超聲檢測對比試塊；

h.鋁及鋁合金壓力管道和管子焊接接頭超聲檢測對比試塊；

I.鈦焊接接頭超聲檢測對比試塊；

j.堆焊層超聲檢測對比試塊第59頁/共121頁61

⑷、儀器和探頭性能①儀器性能

a.垂直線性：指儀器示波屏上波高與信號電壓之間成比例的程度。用垂直線性誤差表示。

測試時“抑制”和“深度補償”置于“關(guān)”或0。

b.水平線性：指示波屏?xí)r基線顯示的水平刻度值與實際聲程之間成正比的程度。取決于掃描電路鋸齒波的線性。用水平線性誤差表示。

c.動態(tài)范圍：指儀器示波屏容納信號大小的能力。第60頁/共121頁62

②探頭性能

a.入射點（前沿距離l0）入射點即聲束軸線與探測面的交點。入射點至探頭前沿的距離稱為前沿距離。實際探傷中，測定入射點即測定前沿距離。用CSKIAR100圓弧測試。

b.K值：K值是斜探頭折射角的正切值。用CSKIAφ50孔圓弧面測試。

c.探頭主聲束偏離即探頭主聲束與探頭幾何軸線的偏離程度。用試塊任意棱邊測試。

d.雙峰

第61頁/共121頁63

前后或左右移動探頭，同一反射體產(chǎn)生兩個波峰的現(xiàn)象，由于聲束分叉引起。用任意橫孔測試③儀器和探頭組合性能

a.靈敏度余量靈敏度余量是指儀器最大輸出時，使規(guī)定反射體回波達(dá)到基準(zhǔn)高度時儀器所剩余的增益余量。用平底孔試塊測試。

b.盲區(qū)：是指從探測面可發(fā)現(xiàn)缺陷的最小距離。在盲區(qū)試塊或CSKIA試塊上行測試。

c.始脈沖寬度：是指在一定的靈敏度條件下，示波屏上始脈沖在20%垂直幅度的延續(xù)長度，以鋼中的聲程表示。第62頁/共121頁64

d.分辨力分辨力是指示波屏上區(qū)分兩個相鄰缺陷的能力。

e.回波頻率回波頻率是指儀器和探頭組合使用時，從工件中返回的超聲信號的頻率?；夭l率用示波器測試。第63頁/共121頁65四、超聲波探傷法和通用探傷技術(shù)1、超聲波探傷方法分類⑴、按原理分類，分為：①脈沖反射法缺陷回波法底波高度法多次底波法②穿透法③共振法

第64頁/共121頁66

⑵、按波型分類：①縱波法（垂直法）用直探頭發(fā)射縱法進(jìn)行探傷的方法，稱為縱波法，又稱為垂直法。

縱波法主要用于探測與檢測面平行的缺陷，常用于板、管、棒材等變形材料和鍛件、焊縫檢測，有時也用于鑄件。②橫波法（斜角法）利用波型轉(zhuǎn)換在試件中產(chǎn)生橫波進(jìn)行探傷的方法稱為橫波法，又稱斜角法探傷。

橫波探傷主要用于檢測與探測面傾斜的缺陷，常用于薄壁管材和焊縫檢測，作為一種輔助檢測手段，也用于板材、鍛件等的與表面傾斜的缺陷檢測。第65頁/共121頁67

③表面波法（瑞利波法）利用表面波探測表面缺陷的方法。適用于檢測固體試件的表面缺陷。④板波法（蘭姆波法）利用板波探測薄板中的缺陷的方法，適用于檢測薄板（δ≤4mm）中的缺陷。⑤爬波法利用入射角位于第一臨界角附近時在第二介質(zhì)中產(chǎn)生的表面下縱波進(jìn)行探傷的方法，適用于檢測表面比較粗糙的試件表面及表面下的缺陷。第66頁/共121頁68⑶、按耦合方式分類：①直接接觸法：探頭通過一薄層耦合劑與試件表面直接接觸進(jìn)行探傷的方法。②液浸法：探頭與試件表面之間充有一定厚度的液層的探傷方法。

a.全浸法

b.局部液浸法噴液式通水式滿溢式第67頁/共121頁69

2、儀器和探頭的選擇⑴、探傷儀的選擇依據(jù)：工件檢測要求、檢測場合考慮因素：①、定位精度—水平線性②、定量精度—垂直線性、衰減器精度③、大型工件—靈敏度余量、信噪比④、小型工件—盲區(qū)、分辨力⑤、自動探傷—自動報警、DAC⑥、現(xiàn)場探傷—儀器便攜性第68頁/共121頁70

⑵、探頭選擇依據(jù)：工件材質(zhì)、形狀、缺陷和技術(shù)要求①探頭型式：直探頭—探測與探測面平行的缺陷斜探頭—控測與探測面傾斜的缺陷表面波探頭—探測表面缺陷雙晶探頭—探測薄件或近表面缺陷聚焦探頭—薄壁管水浸探傷或薄件水浸探頭—水浸探傷工件第69頁/共121頁71

②探頭頻率（0.5-10MHz)

依據(jù)：工件材質(zhì)、厚度、檢測要求頻率影響：

﹡頻率高，可發(fā)現(xiàn)缺陷?。úǖ睦@射）

﹡頻率高，脈沖寬度小，分辨力好

﹡頻率高，指向性好

﹡頻率高，近場區(qū)長

﹡頻率高，衰減大

晶粒較細(xì)（鍛件、軋制件、焊縫）2.5～5MHz

晶粒較粗（鑄件、奧氏體鋼）0.5～2.5MHz

第70頁/共121頁72

③探頭晶片尺寸（φ10～φ30）

依據(jù)：工件厚度、形狀晶片尺寸影響：

﹡尺寸大，指向性好

﹡尺寸大，近場長

﹡尺寸大，能量大，發(fā)現(xiàn)遠(yuǎn)距離缺陷能力強。大尺寸探頭—厚大工件小尺探頭—薄工件、表面不平整、曲率大的工件。第71頁/共121頁73

④、斜探頭K值依據(jù)：工件厚度、檢測對象、缺陷類型

厚工件—大K值薄工件—小K值缺陷方向—主聲束垂直于缺陷主平面焊縫—主聲束能掃查到整個焊縫截面單面焊未焊透—考慮端角反射，?。↘=0.7-1.5)3、耦合與補償?shù)?2頁/共121頁74

⑴、耦合—超聲波在探測面上的聲強透射率。⑵、耦合劑—在探頭和工件表面之間施加的一層透聲介質(zhì)。⑶、耦合劑的要求：能潤濕探頭和工件表面，流動性和粘度附著力適當(dāng)，易于清洗；聲阻抗高，透聲性好；來源廣，價格便宜；對工件無腐蝕，無污染，對人體無害；性能穩(wěn)定，不易變質(zhì)，能長期保存。第73頁/共121頁75

⑷、常用耦合劑：機油、變壓器油、水、水玻璃、甘油、化學(xué)漿糊、纖維素⑸、影響聲耦合的因素①耦合劑

﹡耦合層厚度：厚度為λ/2的整數(shù)倍或很薄時，透聲效果好。

﹡耦合劑聲阻抗：聲阻抗大，透聲效果好，聲阻抗小，耦合效果差。②工件表面狀態(tài)的影響

﹡表面粗糙度；表面粗糙度大，耦合效果差。一般要求6.3μm。

﹡工件表面形狀：平面最好，凸面次之，凹面最差。曲面工件，曲率越大，耦合效果越差。第74頁/共121頁764、探傷儀的調(diào)節(jié)⑴、掃描速度調(diào)節(jié)①目的：使探傷儀掃描線水平刻度值與超聲波在工件中的實際聲程成一定比例關(guān)系，以便在規(guī)定的范圍內(nèi)發(fā)現(xiàn)缺陷并對其定位。②方法：利用試塊或工件中兩個距離不同的反射體的反射波信號，用儀器“探測范圍”、“深度微調(diào)”、“延遲”或“水平”旋鈕把二反射波前沿調(diào)到水平刻度相應(yīng)位置。（包括掃描速度調(diào)節(jié)和零點校準(zhǔn)第75頁/共121頁77③橫波探傷掃描速度調(diào)節(jié)

﹡聲程法

CSKIA、IIW2試塊、半圓試塊

﹡水平法

CSKIAR50和R100聲程對應(yīng)的水平距離

﹡深度法

CSKIAR50和R100聲程對應(yīng)的深度第76頁/共121頁78

⑵、探傷靈敏度調(diào)節(jié)

Ⅰ①探傷靈敏度：指在確定的聲程范圍內(nèi)發(fā)現(xiàn)規(guī)定大小缺陷的能力?；鶞?zhǔn)靈敏度：一般指記錄靈敏度，用于缺陷定量和等級評定。掃查靈敏度：指實際檢測靈敏度，不低于基準(zhǔn)靈敏度。②目的：發(fā)現(xiàn)工件中規(guī)定大小缺陷并對缺陷定量。③內(nèi)容：用儀器“發(fā)射強度”、“增益”和“衰減器”等旋鈕把最大探測聲程上規(guī)定反射體的反射波調(diào)到熒光屏基準(zhǔn)高度。第77頁/共121頁79

④、常用方法：試塊法、底波計算法

⑤、試塊法：方法：將探頭置于試塊上，移動探頭，找到人工反射體最大回波，用衰減器把回波調(diào)至基準(zhǔn)高（一般為熒光屏高度80%）。優(yōu)點：操作簡單，直觀。缺點：需要大量試塊需考慮耦合補償和衰減補償適用場合：主要用于厚度小于3N的鍛件。第78頁/共121頁80

⑥底波計算法：（x≥3N）

﹡理論依據(jù)：規(guī)則反射體回波聲壓理論

﹡方法：

a.計算底波與同聲程平底孔波幅分貝差：

平行底面工件和實心圓柱體空心圓柱體

“+”—外壁探測“-”—內(nèi)壁探測第79頁/共121頁81b.把底波調(diào)至熒光基準(zhǔn)線，用衰減器把靈敏度提高ΔdB。優(yōu)點：可省去大量試塊可不考慮耦合補償和衰減補償適用場合：主要用于厚度≥3N且底面與探測面平行底面平滑光潔，不與吸聲物質(zhì)接觸的工件或具有圓柱曲底面的工件

第80頁/共121頁82I(p158-42)例題：用2.5P20Z直探頭對厚度為400mm的餅形鍛件進(jìn)行軸向縱波探傷。已知鋼中=5900mm/s。如何用底波法調(diào)節(jié)400/φ2探傷靈敏度？解：將探頭置于工件圓柱面完好部位，將底面一次回波B1調(diào)至熒光屏高度的80%，再用衰減器將靈敏度提高43.5dB.第81頁/共121頁83

5、缺陷位置測定⑴、橫波探傷缺陷定位

①水平定位法從水平刻度讀出水平距離值，計算缺陷的深度值。

a.一次波法

b.二次波法

第82頁/共121頁84Ⅰ((491)例題：用2.5P10×12K2探頭檢測厚25mm鋼板對接焊縫，掃描線按水平1：1調(diào)節(jié)。探傷時在水平刻度64mm處發(fā)現(xiàn)一缺陷波，計算該缺陷的深度。解：缺陷位于二次波位，

L=64mm，

第83頁/共121頁85

②深度定位法從水平刻度讀出深度值，計算缺陷水平距離。讀出的是指示深度d`,計算l和d。

a.一次波法

b.二次波法

第84頁/共121頁86Ⅱ(490)例題1：用5P1012K2斜探頭檢驗板厚T=25mm的鋼對接焊縫，掃描按深度2∶1調(diào)節(jié)。探傷時在水平刻度70mm處發(fā)現(xiàn)缺陷波一個，求此缺陷的深度和水平距離。

解：第85頁/共121頁87

⑵、圓筒周向橫波探傷最大探測壁厚第86頁/共121頁88II(473)例題：采用K2斜探頭，對外徑為600mm的鋼管作周向橫波探傷，能掃查到的最大壁厚為多少mm？解：第87頁/共121頁896、缺陷定量常用方法：當(dāng)量法底波高度法測長法

⑴、當(dāng)量法含義：用與實際缺陷反射波幅相同的人工反射體尺寸表示的缺陷尺寸。一般小于缺陷的實際尺寸。適用性：小于聲束截面尺寸的缺陷。

方法：試塊比較法當(dāng)量計算法

AVG法第88頁/共121頁90

①試塊比較法：方法：找到與缺陷聲程相同的人工反射體最大回波，調(diào)到基準(zhǔn)高度；找到缺陷反射波最大高度，與基準(zhǔn)波高相比較。優(yōu)點：操作簡單，直觀易懂。缺點：需大量試塊；需考慮材質(zhì)衰減和耦合損耗補償

②當(dāng)量計算法：

a.平行底面工件和實心圓柱體

第89頁/共121頁91

b、空心圓柱體

“+”—外壁探測“-”—內(nèi)壁探測

c.利用缺陷與平底孔回波的分貝差，用下式計算：

第90頁/共121頁92③AVG法：

a.計算λ：b.計算N：

c.計算A：

d.由在曲線圖上查得G

e.計算φ：φ=G·D第91頁/共121頁93⑵、測長法：含義：根據(jù)缺陷波幅變化和探頭移動距離確定缺陷長度，稱為缺陷指示長度。

適用性：尺寸大于聲束截面尺寸的缺陷。方法：相對靈敏度測長法6dB法端點6dB法絕對靈敏度測長法端點峰值法第92頁/共121頁94①相對靈敏度測長法含義：以缺陷最大回波為基準(zhǔn)，移動探頭，使缺陷回波高度降低一定幅度來確定缺陷長度方法：3dB法、6dB法、10dB法、12dB法、20dB法等，常用的為6dB法。

a.6dB法（半波高度法）：適用于缺陷波只有一個高點的情況。

b.端點6dB法（端點半波高度法）適用于缺陷波有多個高點的情況。第93頁/共121頁95②絕對靈敏度測長法：含義：在儀器靈敏度一定的條件下，移動探頭，使缺陷波幅降到規(guī)定高度確定缺陷長度。③端點峰值法：含義：缺陷波有多個高點時，以缺陷兩端最大反射波之間探頭移動的距離來確定的缺陷長度。⑶、底波高度法：含義：以缺陷波高與底面波高之比表示缺陷大小的方法。方法：①F/BF法；②F/BG法；③BG/BF法④多次底波法適用性：有平行底面的工件。第94頁/共121頁96II(P208-23)用2.5P14Z直探頭檢測外徑1000mm內(nèi)徑100mm的筒形鋼鍛件（C=5900m/s，α=0.005dB/mm），⑴、如何用內(nèi)孔回波調(diào)節(jié)探傷靈敏度（φ2）？⑵、探傷中發(fā)現(xiàn)一缺陷，深200mm，波幅比內(nèi)孔回波低12dB，求此缺陷當(dāng)量。解：⑴第95頁/共121頁97⑵第96頁/共121頁98

7、缺陷自身高度的測定

⑴、方法（JB/T4730.3-2005附錄）①端點衍射法②端部最大回波法③6dB法⑵、特點①端點衍射波法精度最高，但實際應(yīng)用時存在問題，主要是有時端點回波找不到，或在缺陷端部附近有小缺陷時衍射回波也不容易分清。（端部最大回波法也存在類似問題）②6dB法精度不是最高，尤其對于當(dāng)量尺寸小于聲束寬度的缺陷誤差更大，但其適用性比強，在一般情況下都能獲得確定數(shù)值。第97頁/共121頁998、影響缺陷定位、定量的因素⑴、影響缺陷定位的主要因素①儀器的影響

a.儀器水平線性

b.儀器水平刻度的精度②探頭的影響

a.聲束偏離

b.探頭雙峰

c.斜楔磨損

d.探頭指向性第98頁/共121頁100

③工件的影響

a.工件表面粗糙度（指向性變差）

b.工件材質(zhì)（聲速、內(nèi)應(yīng)力）

c.工件表面形狀（指向性變化）

d.工件溫度（聲速變化）

e.工件中缺陷情況（缺陷方向）

④操作人員

a.掃描速度調(diào)節(jié)誤差

b.探頭入射點、K值測量誤差

c.缺陷最大波位置確定偏差

d.水平刻度讀數(shù)偏差

e.定位方法錯誤第99頁/共121頁101

⑵、影響缺陷定量的因素①儀器及探頭的影響

a.頻率誤差（當(dāng)量計算法）

b.衰減器精度和垂直線性誤差

c.探頭型式和晶片尺寸

d.探頭K值②耦合和衰減的影響

a.表面耦合損耗

b.材質(zhì)衰減③工件形狀

a.底面形狀

b.底面與探測面的平行度

c.側(cè)壁干涉第100頁/共121頁102

④缺陷自身的影響

a.缺陷形狀（回波聲壓）

b.缺陷方位

c.缺陷波指向性（缺陷大小）

d.缺陷表面粗糙度（缺陷波指向性）

e.缺陷性質(zhì)（缺陷內(nèi)含物）

f.缺陷位置（近場區(qū)缺陷波高無規(guī)律）第101頁/共121頁1039、缺陷類型識別和性質(zhì)估判（JB4730.3-2005)

⑴、回波動態(tài)波形的類型（四種）①波形模式I②波形模式Ⅱ③波形模式Ⅲa.波形模式Ⅲab.波形模式Ⅲb④波形模式Ⅳ⑵、缺陷類型識別①方法：通過探頭從兩個方向掃查（即前后和左右掃查），觀察其回波動態(tài)波形來進(jìn)行。宜采用一種以上聲束方向作多種掃查，包括前后、左右、轉(zhuǎn)動和環(huán)繞掃查，以此對各種超聲信息進(jìn)行綜合評定來識別缺陷。

第102頁/共121頁104②、缺陷類型（五種）

a)、點狀缺陷：指氣孔和小夾渣等小缺陷，大多屬體積性缺陷。

b)、線性缺陷：線性夾渣、線性未焊透或線性未熔合均屬這類缺陷。

c)、體積狀缺陷：這種缺陷有可測長度和明顯斷面尺寸，如不規(guī)則或球形的大夾渣。

d)、平面狀缺陷：裂紋、面狀未熔合或面狀未焊透等。

e)、多重缺陷：密集氣孔或再熱裂紋等。第103頁/共121頁105超聲波檢測應(yīng)用

（結(jié)合JB/T4730.3-2005)1、一般要求

⑴掃查靈敏度掃查靈敏度通常不得低于基準(zhǔn)靈敏度。

I⑵靈敏度補償

a)耦合補償。檢測和缺陷定量時，應(yīng)對由表面粗糙度引起的耦合損失進(jìn)行補償。

b)衰減補償。檢測和缺陷定量時，應(yīng)對材質(zhì)衰減引起的檢測靈敏度下降和缺陷定量誤差進(jìn)行補償。

第104頁/共121頁106

c）曲面補償。對探測面是曲面的工件，應(yīng)采用曲率半徑與工件相同或相近的試塊，通過對比試驗進(jìn)行曲率補償。⑶系統(tǒng)校準(zhǔn)和復(fù)核

a）檢測前儀器和探頭系統(tǒng)測定

b）檢測過程中儀器和探頭系統(tǒng)的復(fù)核

c）檢測結(jié)束前儀器和探頭系統(tǒng)的復(fù)核⑷標(biāo)準(zhǔn)試塊

a)鋼板用標(biāo)準(zhǔn)試塊：CBⅠ、CBⅡ；

b)鍛件用標(biāo)準(zhǔn)試塊：CSⅠ、CSⅡ、CSⅢ；

c)焊接接頭用標(biāo)準(zhǔn)試塊：CSK-ⅠA、CSK-ⅡA、CSK-ⅢA、CSK-ⅣA。第105頁/共121頁107

⑸對比試塊如果涉及到兩種或兩種以上不同厚度部件焊接接頭的檢測，試塊的厚度應(yīng)由其最大厚度來確定。2、鋼板超聲波檢測

⑴、適用于板厚為6mm～250mm的碳素鋼、低合金鋼。奧氏體鋼板材、鎳及鎳合金板材以及雙相不銹鋼板材的超聲檢測也可參照執(zhí)行。

⑵探頭選用

a)板厚6～20mm雙晶直探頭5MHzb)板厚>20～40單晶直探頭5MHzc)板厚>40～250mm單晶直探頭2.5MHz第106頁/共121頁108

⑸、掃查方式探頭沿垂直于鋼板壓延方向，間距不大于100mm的平行線進(jìn)行掃查。

I鋼板超聲檢測列線掃查時，列線要垂直于鋼板的壓延方向。因為鋼板軋制過程中，板坯中的缺陷延軋制方向伸長，列線與軋制方向垂直，缺陷檢測率高，否則，可能造成較大的缺陷漏檢。

II

⑹、鋼板超聲檢測判定缺陷的三種情況是：

a)F1≥50%者；

b)B1＜100%F1/B1≥50%者；

c)B1＜50%者。第107頁/共121頁109

缺陷測定方法：

a）對于前兩種情況，在基準(zhǔn)靈敏度條件下，移動探頭使缺陷反射波下降到熒光屏滿刻度的25%，或使F1/B1=50%，此時探頭中心點即為缺陷邊界點。（兩種方法測得結(jié)果以嚴(yán)重者為準(zhǔn)）；

b)對于第三種情況，在基準(zhǔn)靈敏度條件下，移動探頭使B1升高到熒光屏滿刻度的50%，此時探頭中心點即為缺陷中心點。第108頁/共121頁1103、鋼鍛件超聲檢測⑴、檢測方法鍛件應(yīng)進(jìn)行縱波檢測，對筒形和環(huán)形鍛件還應(yīng)增加橫波檢測。⑵、掃查靈敏度一般不得低于最大檢測距離處的φ2mm平底孔當(dāng)量直徑。⑶、記錄當(dāng)量直徑超過φ4mm的單個缺陷的波幅和位置。4、復(fù)合板超聲檢測

⑴、適用于軋制和爆炸復(fù)合板超聲檢測。⑵、主要用于復(fù)合板復(fù)合面未結(jié)合缺陷的超聲檢測

第109頁/共121頁1115、無縫鋼管超聲檢測

⑴、不適用于內(nèi)、外徑之比小于80%的鋼管周向直接接觸法橫波檢測，也不適用于分層缺陷的超聲檢測。⑵、對比試塊采用V形槽人工缺陷。6、對接焊接接頭超聲檢測

II

⑴、適用于母材厚度為8mm～400mm全焊透熔化焊對接焊接接頭。不適用于外徑小于250mm或內(nèi)、外徑之比小于80%的縱向焊接接頭超聲檢測。⑵、超聲檢測技術(shù)等級超聲檢測技術(shù)等級分為A、B、C三個檢測級別。A級最低，C級最高。

第110頁/共121頁112II⑶、

B級檢測

a)母材厚度≥8mm～46mm：一種K值探頭；直射波法和一次反射波法；單面雙側(cè)檢測。

b)母材厚度＞46mm～120mm：一種K值探頭；直射波法；雙面雙側(cè)檢測。如受幾何條件限制，也可在焊接接頭的雙面單側(cè)或單面