超聲波儀器、探頭和試塊課件

超聲波儀器、探頭和試塊

超聲波儀器、探頭和試塊

1

第一節(jié)超聲波探傷儀

一、概述1、儀器的作用2、儀器的分類

第一節(jié)超聲波探傷儀一、概述2脈沖波連續(xù)波調(diào)頻波A型顯示B型顯示C型顯示單通道多通道按超聲波的連續(xù)性分類按顯示方式分類按通道分類脈沖波按超聲波的連續(xù)性分類3超聲波儀器、探頭和試塊課件4二、超聲波探傷儀工作原理

A型顯示探傷儀同步電路發(fā)射電路掃描電路接收放大電路電源TBF二、超聲波探傷儀工作原理A型顯示探傷儀同步電路發(fā)射電路掃5主要組成部分及作用同步電路：掃描電路：發(fā)射電路：接收電路：顯示電路：電源：主要組成部分及作用6同步電路產(chǎn)生數(shù)十至數(shù)千個脈沖，觸發(fā)探傷儀掃描電路和發(fā)射電路同步電路7掃描電路產(chǎn)生鋸齒波電壓，加在示波管水平偏轉(zhuǎn)板上掃描電路8發(fā)射電路產(chǎn)生幾百至上千伏的電脈沖，加于發(fā)射探頭，激勵壓電晶片振動，發(fā)射超聲波發(fā)射電路9接收電路由衰減器、射頻放大器、檢波器和視頻放大器等組成接收電路10

主要控制旋鈕及功能

工作方式選擇發(fā)射強度衰減器增益深度范圍脈沖位移(延遲)抑制

主要控制旋鈕及功能工作方式選擇發(fā)射強度衰減器增益深度范圍脈11數(shù)字探傷儀的特征與應(yīng)用

常用的A掃描數(shù)字超聲儀，穩(wěn)定性好，使用方便數(shù)字探傷儀的特征與應(yīng)用12第二節(jié)

測厚儀

測厚儀的工作原理、種類和應(yīng)用共振式——可測厚度下限小，精度較高脈沖反射式——是目前常用的測厚儀蘭姆波式——應(yīng)用較少第二節(jié)

測厚儀測厚儀的工作原理、種類和應(yīng)用13超聲儀器使用要點(1)開啟電源(2)工件測厚(3)測入射點(4)測折射角(5)掃描比例(6)DAC曲線(7)粗探在先(8)細探在后(9)指示長度(10)平行檢查(11)校準(zhǔn)兩點(12)關(guān)機清場超聲儀器使用要點(1)開啟電源14第三節(jié)

探頭

探頭的作用、原理一、壓電效應(yīng)——某些晶體材料在交變拉壓應(yīng)力作用下，產(chǎn)生交變電場的效應(yīng)稱為正壓電效應(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)。正、逆壓電效應(yīng)通稱為壓電效應(yīng)。第三節(jié)

探頭探頭的作用、原理15二、壓電材料主要性能壓電應(yīng)變常數(shù)d33壓電電壓常數(shù)g33介電常數(shù)ε機電耦合系數(shù)K機械品質(zhì)因子θm

頻率常數(shù)N居里溫度Tc

d33=——(m/V)

ΔtU

g33=——(Vm/N)

Upp

ε=C——

tA

K=——————

轉(zhuǎn)換的能量輸入的能量

θm

=——

E貯E損N=tfo=CL/2二、壓電材料主要性能Δt16超聲波探頭對晶片的要求機電耦合系數(shù)K較大，以便獲得較高的轉(zhuǎn)換效率；機械品質(zhì)因子θm較小，以便獲得較高的分辨率和較小的盲區(qū)；壓電應(yīng)變常數(shù)d33和壓電電壓常數(shù)g33較大，以便獲得較高的發(fā)射、接收靈敏度；頻率常數(shù)N較大，介電常數(shù)ε較小，以便獲得較高的頻率；居里溫度Tc較高，聲阻抗Z適當(dāng)超聲波探頭對晶片的要求17三、探頭種類和結(jié)構(gòu)直探頭斜探頭表面波探頭雙晶探頭聚焦探頭高溫探頭、電磁探頭……三、探頭種類和結(jié)構(gòu)直探頭18探頭種類和結(jié)構(gòu)探頭種類和結(jié)構(gòu)19探頭種類和結(jié)構(gòu)探頭種類和結(jié)構(gòu)20探頭種類和結(jié)構(gòu)探頭種類和結(jié)構(gòu)21探頭種類和結(jié)構(gòu)聚焦探頭的焦距FF=c1r/(c1-c2)=nr/(n-1)n=c1/c2

對于有機玻璃聲透鏡和水F=2.2r

實際焦距F'=F–L(c3/c2-1)探頭種類和結(jié)構(gòu)聚焦探頭的焦距F22探頭型號的組成基本頻率晶片尺寸探頭種類特征晶片材料2.5P20Z5P6×6K2.5探頭型號的組成基本頻率晶片尺寸探頭種類特征晶片材料2.5P223第四節(jié)

試塊試塊的用途確定探傷靈敏度測試儀器和探頭的性能調(diào)整掃描速度評判缺陷的大小第四節(jié)

試塊試塊的用途24試塊的分類1.

按試塊來歷分標(biāo)準(zhǔn)試塊參考試塊2.

按試塊上人工反射體分平底孔試塊橫孔試塊槽形試塊試塊的分類25IIW（荷蘭試塊）國內(nèi)外常用試塊IIW（荷蘭試塊）國內(nèi)外常用試塊26國內(nèi)外常用試塊IIW2（牛角試塊）國內(nèi)外常用試塊IIW2（牛角試塊）27GB/T11345-89標(biāo)準(zhǔn)采用的試塊有：CSK-ⅠACSK-ⅡACSK-ⅢARB-1、2、3JG/T203-2007標(biāo)準(zhǔn)采用的試塊有：CSK-ⅠBCSK-ⅢARB-1CSK-ICiCSK-ICjJB/T4730.3-2005標(biāo)準(zhǔn)采用的標(biāo)準(zhǔn)試塊有：（1）鋼板用標(biāo)準(zhǔn)試塊：CBⅠ、CBⅡ（2）鍛件用標(biāo)準(zhǔn)試塊：CSⅠ、CSⅡ、CSⅢ（3）焊接接頭用標(biāo)準(zhǔn)試塊：CSK-ⅠA、

CSK-ⅡA、CSK-ⅢA、CSK-ⅣAGB/T11345-89標(biāo)準(zhǔn)采用的試塊有：28超聲波儀器、探頭和試塊課件29超聲波儀器、探頭和試塊課件30超聲波儀器、探頭和試塊課件31超聲波儀器、探頭和試塊課件32對比試塊對比試塊是用于檢測校準(zhǔn)的試塊；對比試塊的外形尺寸應(yīng)能代表被檢工件的特征，試塊厚度應(yīng)與被檢工件的厚度相對應(yīng)。如果涉及到兩種或兩種以上不同厚度部件焊接接頭進行檢測時，試塊的厚度由其最大厚度來確定。對比試塊對比試塊是用于檢測校準(zhǔn)的試塊；33第五節(jié)儀器和探頭的性能及其測試

儀器的性能及其測試水準(zhǔn)線性垂直線性動態(tài)范圍衰減器精度第五節(jié)儀器和探頭的性能及其測試儀器的性能及其測試34水準(zhǔn)線性

δ=——×100%amax0.8bamax35垂直線性

D=（d1+d2）垂直線性36

動態(tài)范圍將滿幅度100%某波高用衰減器衰減到剛能識別的最小值時所需衰減的dB值

*這時抑制為0衰減器精度

任意相鄰12dB誤差≤1dB

可以用直探頭探測試塊內(nèi)同聲程的Φ2和Φ4平底孔，用衰減器將回波其調(diào)至同一高度，此時衰減器的調(diào)節(jié)量與12dB的查值即為衰減器誤差

37JG/T203-2007對儀器的規(guī)定JB/T4730.3-2005對儀器的規(guī)定JG/T203-2007對儀器的規(guī)定38探頭的性能及其測試入射點K值聲束軸線偏離與雙峰聲束特性探頭的性能及其測試39入射點與K值測定入射點與K值測定40聲束軸線偏離與雙峰測定聲束軸線偏離與雙峰測定41超聲波儀器、探頭和試塊課件42儀器和探頭的綜合性能及其測試靈敏度余量指儀器最大輸出時，使規(guī)定發(fā)射體達基準(zhǔn)波高所需衰減的衰減總量儀器和探頭的綜合性能及其測試43儀器和探頭的綜合性能及其測試盲區(qū)與始脈沖寬度始脈沖寬度與靈敏度有關(guān)儀器和探頭的綜合性能及其測試始脈沖寬度與靈敏度有關(guān)44儀器和探頭的綜合性能及其測試分辨力A、B、C不能分開時

F=(91-85)a/(a-b)=6a/(a-b)A、B、C能分開時F=(91-85)c/a=6c/a儀器和探頭的綜合性能及其測試45儀器和探頭的綜合性能及其測試分辨力

X=20lg——h1h2儀器和探頭的綜合性能及其測試h146儀器和探頭的綜合性能及其測試信噪比顯示屏上有用的最小缺陷信號幅度與無用的噪聲雜波幅度之比儀器和探頭的綜合性能及其測試47JG/T203-2007對探傷儀、探頭和系統(tǒng)性能的規(guī)定（1）探傷儀性能

a）工作頻率：0.5MHz~10MHzb）垂直線性：在熒光屏滿刻度的80%范圍內(nèi)呈線性，誤差不大于5%c）水平線性：誤差不大于1%d）衰減器：80dB以上連續(xù)可調(diào)，步進級每檔不大于2dB，精度為任意相鄰12dB誤差在±1dB以內(nèi)，最大累計誤差不大于1dBJG/T203-2007對探傷儀、探頭和系統(tǒng)性能的規(guī)定（1）48JG/T203-2007對探傷儀、探頭和系統(tǒng)性能的規(guī)定（2）探頭

a）晶片面積一般不應(yīng)大于500mm2，且任一邊長原則上不大于25mm

b）單斜探頭聲束軸線水平偏離角不應(yīng)大于2°，主聲束垂直方向不應(yīng)有明顯的雙峰JG/T203-2007對探傷儀、探頭和系統(tǒng)性能的規(guī)定（2）49JG/T203-2007對探傷儀、探頭和系統(tǒng)性能的規(guī)定（3）超聲探傷儀和探頭的系統(tǒng)性能

a）在達到所探工件的最大檢測聲稱時，其有效靈敏度