脈沖反射法超聲波檢測通用技術

脈沖反射法超聲波檢測通用技術第一頁，共200頁。概述脈沖反射法對缺陷檢出及評估的基本信息

1、缺陷反射波信號及幅值；2、入射波與反射波之間的傳播時間；3、超聲波通過工件時材料的衰減。第二頁，共200頁。脈沖反射法超聲檢測法檢測需要掌握的通用技術：

檢測條件、耦合與補償、儀器的調(diào)節(jié)、缺陷的定位、定量、定性等。脈沖反射超聲檢測的基本步驟：

檢測前準備－儀器、探頭、試塊的選擇－儀器的調(diào)節(jié)、靈敏度的確定－耦合補償－掃查方式－缺陷的測定、記錄和評定－系統(tǒng)復核。

第三頁，共200頁。6.1檢測面的選擇和準備檢測面的選擇應考慮以下幾個方面：1檢測面應是平面或規(guī)則面的工件表面；2檢測面的粗糙度應≤6.3μm，表面應清除雜物，松動氧化皮，毛刺，油污等。3被檢測缺陷的位置、取向；4入射聲束應盡可能垂直于缺陷反射面；5被檢工件的材質(zhì)、坡口形式、焊接工藝等；6根據(jù)探頭的晶片尺寸、K值等確定檢測面寬度；7工件側(cè)面反射波的影響；8變型波的影響等。第四頁，共200頁。6.2儀器與探頭的選擇6.2.1、檢測儀器的選擇1、儀器和各項指標要符合檢測對象標準規(guī)定的要求。2、其次可考慮檢測目的：如對定位要求高時，應選擇水平線性誤差小的儀器，選擇數(shù)字式探傷儀更好；對定量要求高時，應選擇垂直線性誤差小，衰減器精度高的儀器；對大型工件或粗晶材料工件檢測，可選擇功率大，靈敏度余量高，信噪比高，低頻性能好的儀器；對近表面缺陷檢測要求高時，可選擇盲區(qū)小，近區(qū)分辨好的儀器；3、考慮環(huán)境條件，室外檢測要求重量輕、亮度高、抗干撓性好。主要考慮：靈敏度、分辨力、定量要求，定位要求和便攜、穩(wěn)定等方面。第五頁，共200頁。6.2儀器與探頭的選擇6.2.2、探頭選擇型式選擇：縱波直探頭、橫波斜探頭、縱波斜探頭、雙晶探頭、聚焦探頭。選擇原則：根據(jù)檢測對象和檢測目的決定，使聲束軸線盡量與缺陷垂直?？v波直探頭：波束軸線垂直于檢測面，主要用于檢測與檢測面平行的缺陷，如鍛件、鋼板夾層、折疊等缺陷；橫波斜探頭：通過波形轉(zhuǎn)換來實現(xiàn)，波長短，靈敏度高，主要用于檢測與檢測面垂直或成一定角度的缺陷，如焊縫中的裂紋、未焊透、未熔合、夾渣等缺陷?？v小組斜探頭：利用小角度縱波進行檢測，或在橫波衰減大情況下，利用縱波穿透性強特點進行大厚度工件斜入射縱波檢測。但有顯示中有縱波也有橫波，要分析識別。雙晶探頭：檢測薄板工件或近表面缺陷。聚集探頭：水浸聚集探頭：檢測管材或板材；接觸聚集探頭可有效提高信噪比，但檢測范圍小，用于已發(fā)現(xiàn)缺陷的精確定位聚焦探頭（線、點聚集）表面波探頭：表面缺陷。第六頁，共200頁。6.2儀器與探頭的選擇2.探頭頻率選擇：0.5～10MHZ（1）提高頻率，可提高檢測靈敏度由于波的繞射，使超聲波檢測靈敏度約為

λ/2。

對鋼工件用2.5~5MHZ，λ為：縱波2.36～1.18，橫波1.29～0.65，則縱波可穩(wěn)定檢測缺陷最小值為：0.6～1.2mm之間，橫波可穩(wěn)定檢測缺陷最小值為：0.3～0.6之間。這對壓力容器檢測要求已能滿足，故對晶粒較細的鑄件、軋制件、焊接件等常采用2.5~5MHZ。對晶粒較粗大的鑄件、奧氏體鋼等因會出現(xiàn)許多林狀反射，（由材料中聲阻抗有差異的微小界面作為反射面產(chǎn)生的反射），也和材料噪聲干擾缺陷檢測，故采用較低的0.5~2.5MHZ的頻率比較合適，主要是提高信噪比，減少晶粒反射。超聲波檢測靈敏度一般是指檢測最小缺陷的能力。第七頁，共200頁。6.2儀器與探頭的選擇（2）提高頻率越高，缺陷縱向分辯力提高

頻率越高，脈沖寬度越小，有利于區(qū)分沿聲束方向相鄰的缺陷且缺陷定位精確度高。（3）提高頻率，缺陷橫向分辯力提高

由,λ=C/f

可知，頻率高，波長短，半擴散角小，聲束指向性好，能量集中，發(fā)現(xiàn)小缺陷能力提高，缺陷橫向分辯力也提高，但檢測區(qū)域小，公能發(fā)現(xiàn)聲束軸線附近的缺陷。（4）提高頻率，表面盲區(qū)增大由可知，頻率高，波長短，近場區(qū)長度大。第八頁，共200頁。6.2儀器與探頭的選擇(5)提高頻率，信噪比下降由αS=C2Fd3f4（d<λ時材料的散射衰減系數(shù)）可知，頻率越大，信號衰減越大，同時晶粒粗大時散射還存在草狀回波，因此缺陷信號信噪比下降，缺陷檢出率降低。（6）提高頻率，對于面積狀缺陷檢出率降低頻率太高會形成顯著的反射指向性，當聲束不是垂直入射到缺陷平面時，探頭收到的缺陷反射信號小，缺陷檢出率降低。第九頁，共200頁。6.2儀器與探頭的選擇綜合考慮檢測目的和檢測效果對于小缺陷，薄板，可較高頻率；但對大工件、高衰減材料，選較低頻率；對細晶粒材料，選較高頻率；2.5~10MHZ對粗晶材料，降低頻率；0.5~2.5MHZ但降低頻率，減小晶片尺寸時，則聲束指向性變壞，超聲場能量降低，不利于檢測遠場缺陷，所以應綜合考慮。第十頁，共200頁。6.2儀器與探頭的選擇3、探頭帶寬的選擇探頭發(fā)射超聲波脈沖頻率是有一定帶寬。寬帶探頭：脈沖寬度小，深度分辨力好，使用阻尼大，故靈敏度較低；窄帶探頭：脈沖較寬，深度分辨力差，盲區(qū)大，但靈敏度較高，穿透力強。寬帶探頭由于脈沖短，在材料內(nèi)部散射噪聲較高的情況下，具有比窄帶探頭信噪比好的優(yōu)點。如對晶粒粗大的鑄件、奧氏體鋼等宜選用寬帶探頭第十一頁，共200頁。6.2儀器與探頭的選擇4、晶片尺寸選擇：①晶片尺寸要滿足標準要求，如滿足JB/T4730-2005要求，即晶片面積≤500mm2，任一邊長≤25mm。

②其次考慮檢測目的，有利于發(fā)現(xiàn)缺陷由晶片尺寸越大，擴散角越小，波束指向性好，超聲波能量集中，對軸線附近缺陷檢出率高。由，晶片尺寸增大近場區(qū)增大，盲區(qū)大。晶片尺寸越大，輻射能量大，探頭未擴散區(qū)掃查范圍大，遠距離缺陷發(fā)現(xiàn)能力增強。如工件較薄，則晶片尺寸可小些，此時N小。鑄件、厚工件則晶片尺寸可大些，N大、θ0小。發(fā)現(xiàn)遠距離缺陷能力強。③考慮檢測面的結(jié)構(gòu)情況如對小型工件，曲率大的工件復雜形狀工件為便于耦合要用小晶片，對平面工件，晶片可大一些。第十二頁，共200頁。6.2儀器與探頭的選擇5.斜探頭K值選擇：①保證聲束掃到整個檢測斷面，對不同工件形狀要具體分析選擇。②盡可能使檢測聲束與缺陷垂直，在條件許可時，盡量用K大些的探頭。薄工件K大些，厚工件K可小些。③根據(jù)檢測缺陷選K：如單面焊根部未焊透，選K=0.7-1.5，即在K=0.84-1時檢測靈敏度最高。表面裂縫，利用端角反射原理，選擇Ｋ＝１用一次波掃查。第十三頁，共200頁。6.3耦合劑的選用6.3.1耦合就是實現(xiàn)聲能從探頭向工件的傳遞，它可用探測面上聲強透過率來表示耦合的好壞，聲強透過率高，表示聲耦合好。耦合劑——在工件與探頭之間表面，涂敷液體、排除空氣，實現(xiàn)聲能傳遞該液體即耦合劑。實際耦合劑聲阻抗在1.5～2.5×106公斤/米2，而鋼聲阻抗為45×106公斤/米2。所以靠耦合劑是很難補償曲面和粗糙表面對探測靈敏度的影響。水銀耦合效果最好，聲阻抗為：19.8×106kg/m2與鋼接近，但有毒、很貴，故不推薦。第十四頁，共200頁。6.3耦合劑的選用對耦合劑的要求：①對工件表面和探頭表面有足夠浸潤性，并既有流動性，又有附著力強，且易清洗。②聲阻抗大，應盡量和被檢工件接近。③對人體無害，對工件無腐蝕作用。④來源廣，價格低廉。⑤性能穩(wěn)定。第十五頁，共200頁。6.3耦合劑的選用表6-1常用耦合劑的聲阻抗Z值

甘油-聲阻抗高，耦合性能好，價格高，有腐蝕性；

水玻璃-聲阻抗高，用于粗糙工件表面，但清洗不方便；

水-價格低、易得、易流失、易生銹；

機油-價格、流動性、附著力、黏度適當，不腐蝕。使用廣泛。耦合劑機油水水玻璃甘油Z1.281.52.172.43第十六頁，共200頁。6.3耦合劑的選用6.3.2影響聲耦合的主要因素1、耦合層厚度d：

在均勻介質(zhì)中：最好：

即半波長整數(shù)倍時聲壓透射率為1，幾乎無反射，聲能全部透射。好象耦合層不存在。最不好：即四分之一波長奇數(shù)倍時，聲壓透射率最低，反射率最高。第十七頁，共200頁。第十八頁，共200頁。6.3耦合劑的選用第十九頁，共200頁。6.3耦合劑的選用

此時相當于鋼保護膜直探頭探測鋼件。根據(jù)均勻介質(zhì)中異質(zhì)薄層對聲波的反射特性，其聲壓反射r為第二十頁，共200頁。6.3耦合劑的選用在非均勻介質(zhì)中，根據(jù)教材2.39式，當

時和,且

時，聲強透射率最大，超聲檢測大多情況滿足次種條件。由式可看出：當耦合層時，r=0、t=1，靈敏度可以保證，但發(fā)射反射脈沖后面干擾振蕩增加，也影響缺陷檢測，故實際上常使用d→0的光滑工件使耦合層d→0，效果好。第二十一頁，共200頁。非均質(zhì)介質(zhì)中，聲強透率為：由上式：（1）時

聲強透射率與薄層無關，好象薄層示存在。（2），時:

超聲波全透射。第二十二頁，共200頁。6.3耦合劑的選用如果再增加耦合層厚度，可以使界面波和工件多次反射波分得很開，探傷圖形變得很清晰，如控制在底面回波在第二次界面回波前出現(xiàn)，對缺陷判斷有利（這是水浸探傷中的水層耦合原理）。第二十三頁，共200頁。6.3耦合劑的選用為使耦合層耦合效果好，由教材（2-38）式和（2-39）式可知，則必須使r≈0，此時t≈1，或

達最大，即聲能從探頭全部透到工件，則由聲壓反射率表示式知，r≈0得Sin≈0，即d≈0或d→0，但d≠0，即工件表面越平整，耦合劑層厚d越接近零，耦合越好。第二十四頁，共200頁。6.3耦合劑的選用2.工件表面粗糙度影響由上面均勻介質(zhì)中異質(zhì)薄層對聲波的聲壓反射率表示式可知d→0時，可得r≈0。耦合效果越好。表示工件表面光潔度越光越好，表面粗糙度越差。則d越大耦合越差。但是當表面太光后探頭和工件之間耦合層由于表面張力吸附作用，變成真空使探頭移動困難。同時因真空不能傳播聲波，使耦合變差。一般工件要求粗糙度Ra=6.3μm第二十五頁，共200頁。第二十六頁，共200頁。6.3耦合劑的選用3.耦合劑聲阻抗影響一般液體耦合劑聲阻抗均比工件聲阻抗小，故對同一探測面（光潔度相工件材質(zhì)相同）聲阻抗越大的耦合劑耦合效果越好。第二十七頁，共200頁。6.3耦合劑的選用4.工件表面形狀影響

平面工件耦合最好;凸曲面次之；凹曲面最差。在實際工作中，T最大處聲壓透射率為平面接觸時，透射率一半時的曲率半徑為聲耦合臨界曲率半徑R0。則：R0=0.45fD2Zt/C0Z0（1+Zt/Zm）f——頻率，D——晶片直徑，Zt——保護膜或斜透聲楔聲阻抗，Z0——耦合劑聲阻抗，Zm——工件聲阻抗，C0——耦合劑聲速。第二十八頁，共200頁。6.3耦合劑的選用當工件曲率半徑R與臨界曲率半徑R0比：R/R0=1時，修正值2.5dB以下，R/R0≥1時，可不修正，此時修正值為2.5dB以下；R/R0<1時要修正，可用實測修正。大致值為：R/R0=0.50.30.20.1145dB7dB9dB15dB2.5dB0dB第二十九頁，共200頁。6.3耦合劑的選用5.表面耦合損耗測定與補償①耦合損耗測定試塊和工件在材質(zhì)、反射體、探頭、儀器相同條件下，僅表面光潔度不同測出相同反射體（聲程相同）回波高度dB差。聲程不同時，應對聲程變化引起的dB差進行修正。②補償將試塊上反射體回波高調(diào)至某高h，再提高測得的dB值，即為補償。第三十頁，共200頁。6.3耦合劑的選用利用底波反射橫波耦合損耗測試實例：用兩個相同規(guī)格斜探頭，作一發(fā)一收方式先在試塊上相對探測，分別測得兩探頭相距一跨距和二跨距時底面回波高H1和H2，在示波屏上作出H1和H2連線。再將兩探頭在工件上相對探測，同樣分別測得兩探頭相距一跨距和二跨距時底面回波高h1和h2，在示波屏上作出h1和h2連線。則H1和H2連線位于h1和h2連線上方，這是因為工件表面粗糙耦合差引起的結(jié)果，則此兩線高度差即為表面耦補償差dB值。當試塊厚度小于工件時，h1位于H1和H2中間，當試塊厚度大于工件時，H1位于h1和h2中間。第三十一頁，共200頁。第三十二頁，共200頁。第三十三頁，共200頁。第三十四頁，共200頁。6.4縱波直探頭檢測技術6.4.1儀器調(diào)整時基線的調(diào)整（掃描線比例）目的：一是使時基線顯示的范圍足以包含需檢測的深度范圍；二是使時基線刻度與在材料中聲傳播的距離成一定比例，以便準確測定缺陷的深度位置。調(diào)整的內(nèi)容，一是調(diào)整儀器示波屏上時基線的水平刻度值r與實際聲程z（單程）的比例關系，即T：X=l：n規(guī)稱為掃描速度或時基掃描線比例。第三十五頁，共200頁。以工件厚度聲程為基準調(diào)節(jié)，一般將工件二次底波調(diào)在10格，一次底波調(diào)在第5格。

也可按掃描線1：n的比例調(diào)節(jié)。第三十六頁，共200頁。第三十七頁，共200頁。2.檢測靈敏度調(diào)整檢測靈敏度是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。可通過調(diào)節(jié)儀器上的增益、衰減器、發(fā)射強度等靈敏度旋鈕來實現(xiàn)。調(diào)整檢測靈敏度的目的在于發(fā)現(xiàn)工件中規(guī)定大小的缺陷，并對缺陷定量。檢測靈敏度太高或太低都對檢測不利。靈敏度太高，示波屏上雜波多，缺陷判斷困難。靈敏度太低，容易發(fā)生漏檢。第三十八頁，共200頁。6.4縱波直探頭檢測技術1、試塊法(

X<3N)試塊調(diào)整法對于工件厚度x<3N或不能獲得底波時，采用試塊調(diào)整法較為適宜，因為x<3N時不符合計算法的適用條件，而且幅度隨距離的變化不是單調(diào)的。

根據(jù)工件探傷靈敏度要求。將探頭對準標準試塊上人工缺陷探測使波高達到某基準波高（如50%高），再根據(jù)工件厚度、要求、調(diào)節(jié)衰減器達到要求的靈敏度，這方法要注意下到幾點：試塊和工件材質(zhì)不同，衰減不同的補償。試塊和工件表面粗糙度不同的補償。試塊反射體聲程和工件檢測靈敏度要求聲程不同引起補償（擴散、材質(zhì)）。試塊反射體和工件檢測靈敏度要求的反射體種類不同引起補償。第三十九頁，共200頁。

在采用試塊調(diào)整法必須考慮一個問題：試塊的表面狀態(tài)和材質(zhì)衰減等是否與被檢工件相近，在選取試塊之后，必須考慮因兩者的差異引起的反射波高差異值，并對靈敏度進行補償。第四十頁，共200頁。

檢測靈敏度的調(diào)整方法是：選用CS-2標準試塊，該試塊中有一位于100mm深度的φ2mm平底孔。將探頭對準聲2mm平底孔，儀器保留一定的衰減余量，將抑制旋鈕調(diào)整至“o”調(diào)衰減（或增益）旋鈕使聲2mm平底孔的最高回波達80%或60%高。完成上述調(diào)整后，再用衰減（或增益）旋鈕將幅度顯示提高3dB，以進行傳輸修正。第四十一頁，共200頁。6.4縱波直探頭檢測技術2、工件底波法調(diào)整靈敏度(X≥3N)要求：①工件底面和探測面平行。②工件底面和探測面形狀相同，且規(guī)則。(X>3N)式中z——工件厚度，mm;Df-要求探出的最小平底孔尺寸，mm。③工件底面和探測面形狀不同。如帶中心孔的軸或筒體外表面或內(nèi)表面探測。第四十二頁，共200頁。6.4縱波直探頭檢測技術第四十三頁，共200頁。6.4縱波直探頭檢測技術AB特點：①方便、不用試塊②不考慮表面補償③不考慮材質(zhì)衰減（底面缺陷和底波聲程相同）方法：只要求出底波高與要求的檢測靈敏度反射法之間回波高度差。第四十四頁，共200頁。操作簡單方便，但需要加工不同聲程不同當量尺寸的試塊，成本高，攜帶不便。同時還要考慮工件與試塊因耦合和衰減不同進行補償。如果利用工件底波來調(diào)整檢測靈敏度，那么既不要加工任何試塊，又不需要進行傳輸修正。工件底波調(diào)整法只能用于厚度x≥3N的工件，同時要求工件具有平行底面或圓柱曲底面，且底面光潔干凈，如鍛件檢測。當?shù)酌娲植诨蛴兴⒂蜁r，將使底面反射率降低，底波下降，這樣調(diào)整的靈敏度將會偏高。第四十五頁，共200頁。利用底波調(diào)整靈敏度時，將探頭對準工件底面，儀器保留足夠的衰減余量，一般大于△+(6～10)dB（考慮掃查靈敏度），將抑制旋鈕調(diào)整至“o”，調(diào)增益旋鈕使底波B．最高達到基準高度（如80%），然后用衰減器增益ΔdB（即衰減余量減小ΔdB）第四十六頁，共200頁。6.4縱波直探頭檢測技術3.傳輸損失測定①試塊與工件厚度相同時

試塊上第一次回波B1調(diào)到基準波高時衰減器讀數(shù)dB值V1

工件上第一次回波B1′調(diào)到基準波高時衰減器讀數(shù)dB值V2

則傳輸修正值△dB＝V1—V2(Db)第四十七頁，共200頁。6.4縱波直探頭檢測技術②試塊與工件厚度不相同時

按上述試塊與工件同厚度測得的△dB值，再按下式修正式中：X工—工件聲程（mm）X試—試塊聲程（mm）第四十八頁，共200頁。6.4縱波直探頭檢測技術4.工件材質(zhì)衰減系數(shù)測定

⑴X>3n在工件完好區(qū)選三處檢測面與工件底面平行的代表性部位，調(diào)節(jié)底波Bn和Bm的高度，取m=2n，

則衰減系數(shù)α為：⑵X≤3n當工件厚度x≥2N（N為探頭近場長度）時，取n=1，m=2。α=(B1-B2-6)/2x第四十九頁，共200頁。6.4縱波直探頭檢測技術6.4.2掃查

掃查應考慮：

①掃查到整個探傷面；

②聲束掃查到整個工件檢測范圍內(nèi)全體積；

③探頭移動間距相鄰有一定范圍覆蓋重疊區(qū)；

④掃查速度滿足JB/T4730標準要求

⑤有效聲束范圍。第五十頁，共200頁。(1)掃查方式掃查方式按探頭移動方向、移動軌跡來描述縱波直探頭檢測的掃查方式一方面要考慮聲束覆蓋范圍，另一方面，還要根據(jù)受檢工件的形狀、缺陷的可能取向和延伸方向，盡量使缺陷能夠重復顯現(xiàn)，并使動態(tài)波形容易判別。第五十一頁，共200頁。全面掃查:根據(jù)工件的使用要求不同，對工件全部體積進行掃查，即探頭在整個檢測面上沿一定的方向移動，移動時相鄰的間距需保證聲束有一定重疊量；局部掃查:則可以間隔較大的間距進行掃查，或只掃查工件的某些部位。第五十二頁，共200頁。用雙晶探頭檢測時，需要考慮掃查方向與隔聲層方向平行或垂直進行。為了增加缺陷顯現(xiàn)次數(shù)和反射幅度，檢測細長形缺陷時，應使探頭隔聲層與缺陷主延伸方向平行，探頭垂直于缺陷主延伸方向移動(見圖6-4a)。測定缺陷縱向長度時，探頭隔聲層應與缺陷主延伸方向垂直放置，并沿缺陷的縱向移動(見圖6-4b)。第五十三頁，共200頁。對于體積大、形狀復雜的工件，還可以將工件分成幾個部分（區(qū)），分別進行掃查，稱為分區(qū)掃查。對于不同形狀工件，有不同的掃查方式:對于圓盤形工件，多沿圓周方向在平表面進行掃查，沿徑向等間隔前進；對于大型軸類，則常在外圓周作螺旋線掃查。軸、管類件的螺旋線掃查在自動檢測系統(tǒng)中有不同的設計:一種是工件不動，探頭在外圓表面上按螺旋線軌跡移動；另一種是探頭不動，工件在旋轉(zhuǎn)的同時作軸向直線進給運動；第三種是探頭沿工件軸向作直線進給運動，同時，工件作旋轉(zhuǎn)運動；或者是探頭作旋轉(zhuǎn)周向運動，工件作直線進給運動。第五十四頁，共200頁。(2)掃查速度

掃查速度指的是探頭在檢測面上移動的相對速度。掃查速度應適當，在目視觀察時應能保證缺陷回波能清楚地看到，在自動記錄時，則要保證記錄裝置能有明確的記錄。第五十五頁，共200頁。掃查速度的上限與探頭的有效聲束寬度和重復頻率有關。如果從發(fā)射脈沖發(fā)出到探頭接收到缺陷回波的時間很短，這段時間內(nèi)探頭與工件相對運動的距離可以忽略不計，設重復頻率為f，那么，一次觸發(fā)后掃描持續(xù)的時間為l/f。若掃描重復n次才能使人看清楚熒光屏上顯示的缺陷回波信號，或者使記錄儀明確地記錄下缺陷回波信號，則需要的時間為(l/f)×n，此期間內(nèi)，缺陷應處在探頭的有效直徑D之下，則掃查速度砂應為：v≤Df/n(6-4)n一般取3以上的數(shù)值。由此可見，如果探頭的有效直徑大，儀器的重復頻率高，則掃查速度可以快一點。如果探頭的有效直徑小，儀器的重復頻率低，則掃查速度必須放慢。第五十六頁，共200頁。

(3)掃查間距

掃查間距指的是相鄰掃查線之間的距離（鋸齒形掃查為齒距，螺旋線掃查為螺距等）。

掃查的間距通常根據(jù)探頭的最小聲束寬度來衡量，保證兩次掃查之間有一定比例的覆蓋。要求較高的工件，掃查間距常要求不大于探頭有效聲束寬度的二分之一或三分之一。

對于板材等掃查面積大的工件，有時僅要求10%～20%的覆蓋。第五十七頁，共200頁。探頭有效聲束寬度的測定：

接觸法檢測時，根據(jù)探頭的特點，選擇檢測深度范圍中聲束直徑最小的深度處，取埋深與之相等并含有所要求直徑的平底孔的試塊，調(diào)節(jié)儀器，使平底孔反射波高為熒光屏滿刻度的80%，然后找出探頭沿平底孔直徑方向移動時反射波高下降6dB的兩點間的距離，此距離即為探頭有效聲束寬度。第五十八頁，共200頁。6.4縱波直探頭檢測技術6.4.3缺陷到評定1.缺陷位置確定

①缺陷平面位置

找到缺陷最大反射波，缺陷位于探頭主聲束上，即在探頭正下方工件內(nèi)。

②埋藏深度

根據(jù)缺陷波聲程及掃描線比例計算得出。

xf=nτf第五十九頁，共200頁。6.4縱波直探頭檢測技術2.缺陷尺寸的評定當缺陷尺寸小于聲束截面時，可用缺陷回波幅度當量直接表示缺陷的大??；當缺陷大于聲束截面時，用缺陷指示長度測定方法確定缺陷的延伸長度。第六十頁，共200頁。（1）回波高度法回波高度法根據(jù)回波高度給缺陷定量的方法稱為回波高度法。

①缺陷回波高度法

根據(jù)缺陷回波高度比檢測靈敏度下基準波高比較，確定缺陷大小。

第六十一頁，共200頁。缺陷的大小可以用缺陷回波高度來表示。

缺陷回波的高度的一種表示方法是，在調(diào)定的靈敏度下，缺陷回波峰值相對于熒光屏垂直滿刻度的百分比，時基線位于垂直零位時，可由垂直刻度線直接讀出。另一種表示方法是用回波峰值下降或上升至基準高度所需衰減（或增益）的分貝數(shù)來表示缺陷回波的高度，在調(diào)定的靈敏度下，回波高于基準高度記為正分貝，回波低于基準高度記為負分貝。第六十二頁，共200頁。

在實際檢測時，用規(guī)定的反射體調(diào)好檢測靈敏度后，以缺陷回波高度是否高于基準回波高度，作為判定工件是否合格的依據(jù)，通過閘門高度的設定，可以進行自動報警與記錄。第六十三頁，共200頁。6.4縱波直探頭檢測技術②底波高度法在遠場（X>3N），當當工件上、下面與入射聲束垂直缺陷比聲束截面小時，缺陷波高與面積成正比（此時可用當量法定缺陷大小）；當小缺陷數(shù)量很多，或缺陷面積逐漸增加，則缺陷越大，所遮擋的聲束愈多，造成缺陷處工件底波下降越大，此時可用缺陷波與底波相對波高來評價缺陷的大小。當工件上、下面與入射聲束垂直且缺陷反射面小于入射聲束截面時，可用底面回波高度法。第六十四頁，共200頁。6.4縱波直探頭檢測技術F/BF

BF——為缺陷處底波高度，F(xiàn)——缺陷波高

2.F/BGBG——無缺陷處底波高度3.BG/BF此方法在鋼板、鍛件探傷中常應用。第六十五頁，共200頁。優(yōu)點是不需要對比試塊和復雜的計算，而且可利用缺陷的陰影對缺陷小進行評價，有助于檢測因缺陷形狀、反射率等原因使反射信號較弱的大缺陷。底波高度降低主要與缺陷的大小有關。缺點是不能明確地給出缺陷的尺寸，未考慮缺陷深度、聲束直徑等對檢測結(jié)果的影響。底波高度法常用于對缺陷定量要求不嚴格的工件或粗略評定工件質(zhì)量的情況。底面回波高度法不適用于對形狀復雜而無底面回波的工件進行檢測。第六十六頁，共200頁。6.4縱波直探頭檢測技術（2）

缺陷當量評定法1)試塊對比法適用于小于聲場的缺陷的當量測定。X≤3N方法：將人工缺陷（試塊上標準反射體）與工件中自然缺陷回波比較，定出的缺陷當量。要求：①加工一系列不同聲程，不同形狀（平底孔或橫孔），不同尺寸（直徑不同）試塊，將自然缺陷聲程與試塊上聲程相近的反射體比較。②試塊與工件材質(zhì)相近或相同，光面光潔度，工件形狀相同或一致。③探測條件一致，儀器、探頭、靈敏度一致。優(yōu)點：直觀，測得當量值較明確。缺點：要做大量試塊，成本高。

對X>3N時做試塊不易，故僅在X≤3N時應用。第六十七頁，共200頁。2)當量計算方法X≥３n△當量：不同類型和不同大小的工件中的任何缺陷反射回波高與同聲程的某標準（規(guī)則）反射體的反射回波高相同時，則該標準（規(guī)則）反射體的類型和尺寸即為該缺陷的當量?！饔捎趯嶋H缺陷的幾何形狀，表面狀況、方向，缺陷性質(zhì)各不相同，其聲吸收、聲散射比標準規(guī)則幾何開頭反射體復雜的多。一般實際缺陷總比所定的當量值大3～5倍，或更多。當量計算方法：利用規(guī)則形狀反射體回波聲壓（第二章中介紹的幾種）與缺陷回波聲壓（缺陷波高dB值）進行比較得到缺陷當量。第六十八頁，共200頁。平底孔反射回波聲壓：大平底回波聲壓：不同直徑與距離處，其回波聲壓分貝差：若考慮材質(zhì)衰減引起的聲壓隨距離的變化，則有：不同距離平底孔與大平底回波聲壓間分貝差：若考慮材質(zhì)衰減引起的聲壓隨距離的變化，則有：第六十九頁，共200頁。若測出缺陷回波高度與基準平底孔回波高度之比的分貝差Δ=dB,則缺陷當量尺寸：式中dj—基準平底孔直徑，mm；xj—基準平底孔的埋深，mm；x—缺陷埋深，mm；α—衰減系數(shù)，dB/mm。若測出缺陷回波高度與大平底回波高度之比的分貝差Δ=dB,則缺陷當量尺寸：式中xD—大平底距探頭的距離，mm。第七十頁，共200頁。具體計算：用公式計算：應根據(jù)缺陷波高與所定探傷靈敏度比較或和底波高比較，再與探傷靈敏度比較。

計算時應考慮：①材質(zhì)衰減。

如題中不考慮，就不管。

如題中告訴衰減，要弄清是雙程還是單程的。②是否要不同孔型之間相互換算。如靈敏度為平底孔，題中要求求出長橫孔當量，這要互換。X≥3N近似準確。第七十一頁，共200頁。3）用AVG曲線法①用通用AVG曲線，可直接查得缺陷相對大小G，再乘探頭晶片尺寸DS則可得缺陷尺Df。

缺陷當量尺寸:d=GD用通用AVG曲線確定缺陷當量時，根據(jù)缺陷回波與基準回波的分貝差值以及缺陷的歸一化距離A和基準反射體的歸一化距離Aj，從通用AVG曲線上就可以查到歸一化的缺陷當量尺寸G。A=X/N;Aj=Xj/N第七十二頁，共200頁。第七十三頁，共200頁。②用實用當量曲線可在曲線上直接查得缺陷當量直徑。第七十四頁，共200頁。第七十五頁，共200頁。第七十六頁，共200頁。第七十七頁，共200頁。第七十八頁，共200頁。（3）缺陷延伸長度的測定：適用于缺陷尺寸大于聲束截面時的缺陷。指示長度：根據(jù)缺陷波高，用探頭移動距離的方法。按規(guī)定方法測得的缺陷長稱指示長度。特點：由于工件中實際缺陷取向、性質(zhì)、表面狀態(tài)均影響缺陷回波高度。故指示長度一般小于或等于實際長度（此時所用dB值即缺陷波最高波下降dB值≤6dB時），當dB>6dB時，一般將缺陷測大，即指示長度大于實際長度。第七十九頁，共200頁。1）相對靈敏度測方法相對靈敏度法是以缺陷最高回波為基準，使探頭沿缺陷長度方向兩端移動，使缺陷波下降一定的dB值。常用6dB（半波）、12dB（

波高）、20dB（全波消失）。第八十頁，共200頁。①6dB法（半波）

適用于：

缺陷只有一個高點

缺陷基本垂直聲束

缺陷沿探頭移動方向基本均勻

缺陷長度大于聲束截面指所用波束截面這里指6dB波束截面第八十一頁，共200頁。第八十二頁，共200頁。②端點6dB法：一般將缺陷測大缺陷有多個高點時，用端部6dB法即使端部波高下降6dB。

關鍵：確定端部缺陷回波峰值（最高值），找到了缺陷端部峰值后，和6dB法同樣操作。第八十三頁，共200頁。第八十四頁，共200頁。2）絕對靈敏度法探傷儀在規(guī)定靈敏度條件下沿缺陷方向移動（不管缺陷最高在何值）。使缺陷波下降至規(guī)定的位置如評定線，如GB11345和JB/T4730中Ⅰ區(qū)缺陷規(guī)定降到測長線即為絕對靈敏度法。特點：①測長是與缺陷最高波多少無關。②缺陷長度（指示長度）與缺陷波高和所規(guī)定的測長值位置有關，如缺陷波高只比規(guī)定測長靈敏度高3dB，即為3dB測長，一般將缺陷測短。如缺陷波高比規(guī)定測長靈敏度高20dB，即為20dB測長，一般將缺陷測大。第八十五頁，共200頁。第八十六頁，共200頁。3）端點峰值法：一般將缺陷測少。在探頭移動過程中發(fā)現(xiàn)缺陷有多個高點，則將缺陷兩端點最大波高處探頭位置的距離作為端點峰值法指示長度。

關鍵：尋找端點峰值位置。第八十七頁，共200頁。第八十八頁，共200頁?！饕陨蠝y長法適用：長條形缺陷①對于缺陷回波包絡線只有一個極大值的缺陷，可用最大波高衰減法，常用6dB法。②對缺陷回波包絡線有多個極大值缺陷，可用端點6dB法或端點峰值法。③對條形氣孔、未焊縫等宜用6dB法。

對裂紋、未熔合、條形夾渣等宜用10~12dB法。

對小于10mm缺陷宜用3dB法。（標準規(guī)定指示長度小于10mm，以5mm計）。④對中間粗、兩端細或細長缺陷（裂紋、未熔合）用端點法可獲得較好的結(jié)果。⑤用20dB法時應考慮聲場修正。（即測得移動長度應減去聲場直徑才為缺陷指示長度）第八十九頁，共200頁。6.4.4非缺陷回波的判別1、遲到波

條件：探頭在細長工件（板或棒）一端縱波探測，擴散聲束縱波射到側(cè)壁產(chǎn)生變型橫波，再變成給縱波經(jīng)底面反回探頭引導成遲到波。第九十頁，共200頁。第九十一頁，共200頁。遲到波之間的縱波聲程差△x（單程）是特定的。由圖可知，L斜入射到鋼／空氣界面，當αL=70。左右，αs=33。左右時，變形橫波很強，由此可以算出Δx為式中△w一一遲到波Hi與底波Bi的波程差（雙程），mm；d-工件的直徑或厚度，mm。

可見遲到波總是位于B1之后，并且位置特定，此點可作為對遲到波的判別依據(jù)。

實際檢測中，當直探頭置于IIW或CSK-IA試塊上并對準100mm厚的底面時，在各次底波之間出現(xiàn)一系列的波就是這種遲到波。第九十二頁，共200頁。2、61°反射：

當探頭置于直角三角形工件上時特定反射。當縱波入射到鋼/空氣界面。α+β=90°α——縱波入射角

β——橫波反射角。由

β=90°-α得：sinβ=cosα 由反射定律

第九十三頁，共200頁。即入射角α=61°時，出現(xiàn)β=29°的很強的橫波反射。當探頭在AB邊上移動時，反射波的位置不變，其聲程恒等于直角三角形61。角所對的直角邊長BC。第九十四頁，共200頁。第九十五頁，共200頁。實際檢測中，當探頭置于如圖6-12所示的IIW試塊上A處或類似結(jié)構(gòu)的工件上時，同樣會產(chǎn)生61。反射。

這時6l。反射的聲程為．1第九十六頁，共200頁。當探頭向左平行移動到B、C處時，還會出現(xiàn)兩種反射回波。B處是縱波反射角與入射角均等于45。，其聲程為C處是縱波垂直入射并反射，其聲程為第九十七頁，共200頁。第九十八頁，共200頁。對于IIW塊，di=70mm，d2=35mm，R=25mm，探頭位于A、B、C三處的回波聲程分別為：第九十九頁，共200頁。對于結(jié)構(gòu)比較復雜的工件，如焊接結(jié)構(gòu)的汽輪機大軸，為了有效的檢測焊縫根部缺陷，待加工61。的斜面，利用61。反射來檢測，從而獲得較高的檢測靈敏度，如圖6-13所示。第一百頁，共200頁。3、三角反射回波縱波直探頭徑向檢測實心圓柱時，由于探頭平面與柱面接觸面積小，陡波束擴散角增加，這樣擴散波束就會在圓柱面上形成三角反射路徑，從而在示波屏上出現(xiàn)多個反射回波，人們把這種反射稱為三角反射。直探頭在實心園柱體探測得的遲到反射。B1——L底波聲程dH1——L等邊三角形反射波聲程1.3dH2——L-S-L反射波聲程1.67d。探測此類工件如工件中無缺陷，則出現(xiàn)三角形反射，如無此三角形波，則此工件中存在缺陷。第一百零一頁，共200頁。第一百零二頁，共200頁。縱波擴散波束在圓柱面上不發(fā)生波型轉(zhuǎn)換，形成等邊三角形反射，其回波聲程為：縱波擴散波束在圓柱面上發(fā)生波形轉(zhuǎn)換，即L—S—L，形成等腰三角形反射，其聲程為：第一百零三頁，共200頁。4、探頭雜波5、工件輪廓波——各種形狀工件輪廓波不相同要具體分析。6、耦合劑反射——表面波及大K值探頭探傷時出現(xiàn)。7、幻象波重復頻率太高時產(chǎn)生，可降低重復頻率。8、草狀回波（林狀回波）工件晶粒粗大引起，可降低頻率。9、其它變型波根據(jù)具體工件情況及橫波探傷時特定條件，要具體分析。第一百零四頁，共200頁。第一百零五頁，共200頁。10.側(cè)壁干涉波縱波探頭靠近側(cè)壁，經(jīng)側(cè)反射的縱波和變型橫波與直接傳播的縱波互相干涉，造成越靠近側(cè)壁，回波反而下降，探頭離開一定位置回波反而上升。避免側(cè)壁干擾條件：側(cè)壁反射波聲程與直接傳播聲程差大于4λ。1.軸線小缺陷無側(cè)壁干擾條件：

對鋼

2.底面無干擾：

對鋼

△試塊寬最小要滿足上述條件。

第一百零六頁，共200頁。第一百零七頁，共200頁。第一百零八頁，共200頁。第一百零九頁，共200頁。第一百一十頁，共200頁。第一百一十一頁，共200頁。6.5橫波斜探頭檢測技術6.5.1儀器調(diào)節(jié)1.入射點、折射角測定2.掃描線比例調(diào)節(jié)第一百一十二頁，共200頁。

①聲程比例：

掃描線刻度按橫波聲程成一定比例調(diào)節(jié)，可利用IIW,IIW2,CSK-IA,半圓試塊等調(diào)節(jié)。

第一百一十三頁，共200頁。②水平比例調(diào)節(jié)

掃描線刻度按反射體水平距離成一定比例調(diào)節(jié)，可利用CSK-IA,ⅡA,ⅢA等試塊調(diào)節(jié)。1)利用CSK-IA試塊調(diào)節(jié)先計算R50.Rl00對應的水平距離l1、l2。然后將探頭對準R50、Rl00，調(diào)節(jié)儀器使B1、B2分別對準水平刻度l1、l2。當K=l.1時，l1=35mm，、l2=70mm，若使B，、B2分別對準35、70，則水平距離掃描速度為1：1。第一百一十四頁，共200頁。2)利用R50半圓試塊調(diào)節(jié)先計算B1、B2對應的水平距離l1、l2：

然后將探頭對準R50圓弧，調(diào)節(jié)儀器使B1、B2分別對準水平刻度值l1、l2。當K-l.0時，l1=35mm，l2=105mm。先使B1、B2分別對準0、70，再調(diào)“脈沖移位”使B1對準35，則水平距離掃描速度為1:1。第一百一十五頁，共200頁。3)利用橫孔試塊調(diào)節(jié)以CSK-ⅢA試塊為例。

設探頭的K=1.5，并計算深度為20mm、60mm的φ1mmX6mm橫孔對應的水平距離l1、l2：調(diào)節(jié)儀器使深度為20mm、60mm的φ1mmX6mm橫孔的回波H1、H2分別對準水平刻度30、90，這時水平距離掃描速度1：1就調(diào)好了。需要指出的是，這里H1、H2不是同時出現(xiàn)的，當H1對準30時，H2不一定正好對準90，因此往往要反復調(diào)試，直至H1對準30，H2正好對準90。第一百一十六頁，共200頁。③深度比例調(diào)節(jié)

掃描線刻度按反射體深度距離成一定比例調(diào)節(jié)，可利用CSK-IA,ⅡA,ⅢA等試塊調(diào)節(jié)。第一百一十七頁，共200頁。1)利用CSK-IA試塊調(diào)節(jié)

先計算R50mm、Rl00mm圓弧反射波B1、B2對應的深d1、d2：然后調(diào)節(jié)儀器使B1、B2分別對準水平刻度值d1、d2。當K=2.0時，d1=22.4mm、d2=44.8mm，調(diào)節(jié)儀器使B1、B2分別對準水平刻度22.4、44.8，則深度1：1就調(diào)好了。第一百一十八頁，共200頁。2)利用R50半圓試塊調(diào)節(jié)

先計算半圓試塊B1、B2對應的深度d1、d2：然后凋節(jié)儀器使B1、B2分別對準水平刻度值d1、d2即可，這時深度1:1調(diào)好。第一百一十九頁，共200頁。3)利用橫孔試塊調(diào)節(jié)

探頭分別對準深度d1=40mm，d2=80mm的CSK-ⅢA試塊上的φ1mmX6mm橫孔，調(diào)節(jié)儀器使d1、d2對應的φ1mmX6mm橫孔回波H1、H2分別對準水平刻度40、80，這時深度1:1就調(diào)好了。這里同樣要注意反復調(diào)試，使H1對準40時的H2正好對準80。第一百二十頁，共200頁。3.距離—波幅曲線靈敏度

根據(jù)JB/T4730標準和檢測要求制作和調(diào)整檢測靈敏度。

橫波距離一波幅曲線是相同大小的反射體隨距探頭距離的變化其反射波高的變化曲線。需采用檢測用的特定探頭，在含不同深度人工反射體的試塊上實測（如CSK-ⅢA試塊）橫波距離一波幅曲線。根據(jù)時基線調(diào)節(jié)的三種方法，距離一波幅曲線也可按聲程、水平距離和深度繪制。在橫波檢測中常采用距離一波幅曲線進行缺陷尺寸的評定，尤其在焊縫檢測中使用極為廣泛，并形成了一定的通用做法，在標準中也有相應的規(guī)定。

第一百二十一頁，共200頁。4.傳輸修正測定和補償(一)引起損失原因表面耦合差：試塊與工件，表面粗糙度不同；材質(zhì)衰減差：試塊與工件，材質(zhì)不同引起材質(zhì)衰減不同；底面反射差：試塊與工件，底面不同狀況。第一百二十二頁，共200頁。（二）測試方法1、單探頭法測定采用和工件相同厚度試塊，測定方法如圖6-21所示。1)將探頭放在試塊上，移動探頭使試塊棱角A處的反射波達到最高，并調(diào)節(jié)增益旋鈕和衰減器旋鈕，使其達到基準高度（如滿刻度60%），記錄下此時的衰減器讀數(shù)V1。2)將探頭放到工件上與試塊相應的位置上，移動探頭使工件A處的反射波最高。調(diào)節(jié)衰減器旋鈕，使反射波高度達到基準高度（滿刻度的60%），記錄下此時的衰減器讀數(shù)V2。3)計算傳輸修正值：第一百二十三頁，共200頁。第一百二十四頁，共200頁。2、雙探頭法測定（1）、薄板焊縫損失差：一收一發(fā)兩探頭在工件上相距2P時，測得回波高為H1（具體可將波調(diào)至基準高如40%，記衰減器讀數(shù)NdB），再在試塊上一收一發(fā)探頭相距仍為2P時，測得回波高為HZ（具體將波調(diào)至基準高如40%，記下衰減器讀數(shù)N′）。用衰減測出H1-H2=△dB值=（N-N′）dB。如△dB即為：

表面耦合損失差

底面反射損失差

材質(zhì)衰減損失差第一百二十五頁，共200頁。（2）、中厚板焊縫聲能損失差測定試塊與工件材質(zhì)、厚度相同。上表面耦合損失差：試塊A面與工件光潔度相同，B面與CSK-ⅢA光潔度相同。用衰減器測出B1-B2=△1dB值。下表面反射聲能損失差：用衰減測出H1-H2=△2dB值?？偟穆暷軗p失△dB=△1dB+△2dB。（★這里因材質(zhì)相同故無材質(zhì)衰減損失差）第一百二十六頁，共200頁。第一百二十七頁，共200頁。②試塊與工件材質(zhì)、厚度不同1)工件厚度小于試塊厚度第一百二十八頁，共200頁。①將接收探頭放到工件上距發(fā)射探頭一個跨距的位置，調(diào)節(jié)儀器，使熒光屏上顯示出反射波R1，并記下R1波高和位置，以及衰減器的讀數(shù)V2。②將接收探頭移到距發(fā)射探頭兩個跨距的位置，使熒光屏上顯示出反射波R2，并記下R2波高和位置。

（D將接收探頭放到試塊上距發(fā)射探頭一個跨距的位置，使熒光屏上顯示出反射波R。④在R-和R2兩波峰之間連一直線，用衰減器將R調(diào)到R，和R2的連線上，并記下此時的波高Vl。⑤按照單探頭測定步驟2）的方法計算ΔdB并進行傳輸修正。第一百二十九頁，共200頁。2)工件厚度大于試塊厚度第一百三十頁，共200頁。

工件厚度大于試塊厚度時，采用的測試方法與工件厚度小于試塊厚度時相似，只是此時的R1和R2分別為試塊上一個跨距處和兩個跨距處的反射波，此時衰減器上的讀數(shù)為Vl。R為工件上一個跨距處的反射波，其波高為V2。傳輸修正值的計算方法與單探頭時相同。第一百三十一頁，共200頁。3、衰減系數(shù)測定1）材質(zhì)衰減系數(shù)測定：試塊：厚T=40mm，材質(zhì)、表面粗糙度與工件相同或相近。第一百三十二頁，共200頁。則衰減系數(shù)

（S1和S2為橫波聲程；

為斜探頭內(nèi)等效聲程）

（如忽略

，則此式約等于：）

（這里

λ1=λ0tgα/tgβ=10mm。對K2值探β=63.4°40/cosβ=89,80/cosβ=178故忽略

λ1=10mm。）

第一百三十三頁，共200頁。儀器按深度1:1調(diào)，兩只相同型號斜探頭一收一發(fā)，測出相距1P和2P時的波幅H1（dB）和H2（dB）。第一百三十四頁，共200頁。2）表面耦合與底面反射損失差測試。一發(fā)一收兩斜探頭置于CSK-ⅢA（T=30mm）或CSK-ⅡA（T=T1）在相距1P時測出回波高H1（dB），再將探頭移至工件上，相距1P時同樣測出回波高H2（dB）。則表面耦合與底面反射損失差△1為：表面與底面反射損失：△1（dB）=（H1-H2-△2-△3）dB擴散（聲程差引起）：Δ=20lg(T2/T1)（T1—試塊厚；T2——工件厚）材質(zhì)衰減引起：△3=α2X2-α1X1當試塊α1≤0.01dB/mm時，△3=α2X2=α2T/cosβ（單探頭探傷時α2為來回雙程，故

X2=T/cosβ，不為

2T/cosβ。）第一百三十五頁，共200頁。6.5.2掃查按JB/T4730標準要求作前后、左右、環(huán)繞和轉(zhuǎn)動掃查。根據(jù)基本掃查方式的不同組合，掃查方式可分為兩大類：鋸齒形掃查和柵格掃查。前者適用于手工檢測，而后者主要適用于自動檢測。

通常前后左右掃查用于發(fā)現(xiàn)缺陷的存在，尋找缺陷的最大峰值，左右掃查可用于缺陷橫向長度的測定，轉(zhuǎn)動掃查和環(huán)繞掃查則為了確定缺陷的形狀。第一百三十六頁，共200頁。第一百三十七頁，共200頁。6.5.3缺陷的評定1.橫波平面工件的缺陷定位：（1）聲程比例調(diào)節(jié)水平距離:Lf=nTfSinβ深度:df=nTfCOSβ，

二次波:df=2T-nTfCOSβ。第一百三十八頁，共200頁。（2）按水平比例調(diào)節(jié)定出：水平距離Lf=nTf可直接在掃描線上讀出深度df=nTf/K，二次波df=2T-nTf/K。（3）按深度比例調(diào)節(jié)定出：水平距離：Lf=K·nTf

深

度：df=nTf二次波：df=2T-nTf第一百三十九頁，共200頁。第一百四十頁，共200頁。2.橫波周向探測（1）外園周向探測

離外表深度弧長

式中：d為掃描線上顯示的平板工件深度。H為曲面工件上缺陷離外表面實際深度。R為工件外半徑。K為探頭K值。為缺陷離探頭外表面弧長。特點：H<d,>L（<平板工件缺陷水平距離）。第一百四十一頁，共200頁。第一百四十二頁，共200頁。（2）內(nèi)壁周向探測

特點：h>d<L式中：r為工件內(nèi)半徑。第一百四十三頁，共200頁。第一百四十四頁，共200頁。（3）最大探測壁厚探頭在筒體外表面探測時，主聲束與內(nèi)表面相切時筒體的壁厚即為最大探測壁厚Tm。此時探頭折射β為：Sinβ=r/R（R、r分別為筒體外、內(nèi)半徑）則即第一百四十五頁，共200頁。第一百四十六頁，共200頁?！铮?）聲程修正系數(shù)μ和跨距修正系數(shù)m。當探頭在外園探測時，設平板工件跨距AH=2Ttgβ工件上橫波一次波聲程AG=T/cosβ式中T——工件板厚，β——探頭折射角。

第一百四十七頁，共200頁。設AC為厚度為T的平板工件一次橫波聲程，

為工件上外園面一跨距弧長，則：經(jīng)整理得第一百四十八頁，共200頁。一般：μ≤1.1時可不作修正，則μ>1.1時修正條件，可求得：K=1.0r/R<0.86K=2.0r/R<0.96K=2.5r/R<0.975由上式可得到△μ和T/D關系曲線

m和T/D關系曲線

實際應用時可查圖，可求出缺陷靠近內(nèi)壁（一次）和外壁（二次）的水平跨距和缺陷位置。

實際缺陷位置仍用前面外壁探測公式，本節(jié)只對是否要修正來說。第一百四十九頁，共200頁。3.缺陷定量★（1）測長法；見6.4.3（2）缺陷自身高度的測定1）端部最大回波法

①利用超聲波入射到裂紋端部，出現(xiàn)一個較強的回波（稱端部峰值回波，實質(zhì)是由端部強裂散射引起回波峰值）。測量裂紋深度（開口裂紋）裂紋深h為第一百五十頁，共200頁。②如用K=1探頭，則h=a+l0（實際測量時常用K＝1斜探頭）L0—探頭前沿長度，a—探頭前沿至缺陷距離。第一百五十一頁，共200頁。第一百五十二頁，共200頁。③利用此法測表面未口裂紋高度，聚焦探頭測效果好對上端點深度小于5mm困難將掃描線按深度1:1調(diào)，h1和h2分別表示缺陷上、下端點離開探測面距離，可直接在掃描線讀取，則裂紋高度h：h=h2–h1=（a為探頭分別探測到缺陷上、下端點時的探測位置處探頭入射點之間的距離，可以在工件上測量出來，k探頭k值。）第一百五十三頁，共200頁。第一百五十四頁，共200頁。第一百五十五頁，共200頁?！?）橫波端角反射法

橫波射到下表面開口缺陷（根部未焊透，下表面裂紋等）回波高h與波長λ以及探頭K值有關。經(jīng)試驗在矩形槽深2mm以內(nèi)，回波高度dB值與h/λ的變化不是單調(diào)的，而是起伏的。因此，此種方法光靠波高無法確定缺陷深度，實際應用時，用不同深度槽形試塊對比得出缺陷深，故誤差較大。第一百五十六頁，共200頁。第一百五十七頁，共200頁。第一百五十八頁，共200頁。第一百五十九頁，共200頁。當橫波探測到下表面開口缺陷時，形成角鏡反射條件，可用角鏡反射法測量：將探傷儀掃描線按深度1:1調(diào)節(jié)，當探測面與缺陷不在同一面時使探頭置于表面開口背側(cè)，聲束軸線對準缺陷與下表面直角處（此處角鏡），將此波調(diào)至熒光屏高80%，此波用ΔC表示，然后提高靈敏度15~25dB，探頭向前移動，當聲束軸線掃查到開口缺陷頂部時，出現(xiàn)缺陷波反射波ΔDE，當ΔDE達到最大值聲束軸線完全離開缺陷端點時，在近靠ΔDE的前方，將出現(xiàn)第一個峰值加波，稱端點衍射波ΔDW，則開口缺陷自身高度ΔH=ΔC-ΔDW，當探測面與開口缺陷在同一面上時，只需探測到開口缺陷的下端點，此時ΔDW位于ΔDE后方，則缺陷深度ΔH=ΔDW。用此法可測量單面焊未焊透高度。第一百六十頁，共200頁。用此種方法，還可探測焊縫中埋藏缺陷高度，探頭置于焊縫任一探測面上，探測到缺陷上端點的衍射波為ΔDW上，探測到下端點的衍射波為ΔDW下，則缺陷本身高度ΔH=DW下－ΔDW上第一百六十一頁，共200頁。★3）橫波串列式雙探頭法兩個探頭一發(fā)一收，特點：①工件中無缺陷時，接收探頭收不到回波。②工件中有缺陷時，發(fā)射探頭發(fā)出的聲波通過工件底面反射至接收探頭。③示波屏只出現(xiàn)一個缺陷波且位置固定不動，出現(xiàn)在半跨距處。④只能檢測厚工件中垂直于表面的大缺陷，（如窄間隙厚焊縫電渣焊縫中未焊透）。⑤發(fā)和收兩探頭移動方向相反。第一百六十二頁，共200頁。⑥當兩個探頭靠在一起時，可測缺陷下端點最下部位置，該位置離工件下表面距離h’為：h’=b/2K稱死區(qū)范圍，b為兩探頭靠近時入射點之間距離。此式為近似式，即認為

時得出。K=1時完全正確。即當缺陷下端離下表面距離小于h’時測不到。第一百六十三頁，共200頁。第一百六十四頁，共200頁。第一百六十五頁，共200頁。4）相對靈敏度6dB法先用一次波找到缺陷最高波，再前后移動探頭，確定探頭在探測面上的位置A和B，再根據(jù)位置A、B的聲程X1、X2和探頭K值，確定缺陷高度：h。h=X2COSβ2－X1COSβ1這里關鍵是如何確定X1、X2和β1和β2可用試塊人工缺陷測定得到。也可通過用計算法得到。第一百六十六頁，共200頁。第一百六十七頁，共200頁?！?）端點衍射法

利用缺陷端點衍射波回波時間差測缺陷高度該法特點：①兩探頭在裂紋兩側(cè)相對移動，以裂紋為中心線。②一定要找到裂紋端部最高回波。③適用于開口裂紋，且深度≥3mm。第一百六十八頁，共200頁。第一百六十九頁，共200頁。第一百七十頁，共200頁。4.非缺陷回波測定

（1）工件輪廓回波

（2）端角反射波

（3）探頭雜波

（5）表面波

（6）草狀回波

（7）焊縫中變型波

（8）“山”形波第一百七十一頁，共200頁。工件輪廓回波第一百七十二頁，共200頁。草狀回波第一百七十三頁，共200頁。焊縫中變型波第一百七十四頁，共200頁。第一百七十五頁，共200頁。第一百七十六頁，共200頁。6.6

影響缺陷定位、定量的主要因素6.6.1影響缺陷定位的主要因素：1)儀器的影響：水平線性、水平刻度精度。2)探頭：主聲束偏向，探頭波束雙峰，斜探頭斜楔磨損使K值變化，探頭晶片發(fā)射、接收聲波指向性。第一百七十七頁，共200頁。3)工件影響表面粗糙：表面凹凸不平引起進入工件聲束分叉。工件材質(zhì)：材質(zhì)晶粒引起林狀反射，即材料噪聲，試塊與工件材質(zhì)差異，引起聲速變化，試塊與工件應力差異，引起聲速變化使K值變。壓力應力聲速增加，拉應力聲速減小每1kg/mm2引起0.01%。工件表面形狀曲面工件探測時探頭平面時為點或線接觸探頭磨成曲面，使入射點改變，從而引起K值變化。工件邊界：靠工件邊界探測時，由于側(cè)壁干擾，使主聲束偏向，改變K值。

工件溫度：工件溫度升高K值增大。工件溫度下降K值變小。工件中缺陷：缺陷反射指向性引起不在主聲束入射缺陷時出現(xiàn)高反射，引起誤判。第一百七十八頁，共200頁。4)操作人員影響調(diào)儀器掃描線比例不準。測探頭入射值，K值不準。定位方法不當：曲面工件未修正等。第一百七十九頁，共200頁。6.6.2影響缺陷定量的因素1.儀器、探頭性能影響(1)頻率的影響頻率偏差（使調(diào)靈敏度引起偏差也影響定量垂直性偏差，衰減器精度誤差）。由超聲波頻率，對于大平底與平底孔回波高度的分貝差ΔBf，有直接影響。f增加，ΔBf減小，，f減小，ΔBf增加。因此在實際檢測中，頻率f偏差不僅影響底波調(diào)節(jié)靈敏度法，而且影響用當量計算法對缺陷定量。第一百八十頁，共200頁。(2)衰減器精度和垂直線性的影響

A型脈沖反射式超聲波檢測儀是根據(jù)相對波高來對缺陷定量的。而相對波高常用衰減器來度量。因此衰減器精度直接影響缺陷定量，衰減器精度低定量誤差大。

當采用面板曲線對缺陷定量時，