超聲波探傷實(shí)驗(yàn)報(bào)告#嚴(yán)選優(yōu)質(zhì)

1、超聲波探傷一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.通過實(shí)驗(yàn)了解超聲波探傷的基本原理；2.掌握超聲波探傷儀器的各個(gè)旋鈕的名稱、功能和使用方法。3.了解超聲檢測儀的使用規(guī)范。二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備和器材 1.超聲檢測儀 2.直探頭和斜探頭 3.耦合劑：甘油 4.試塊和試件三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容超聲波探傷是利用探頭發(fā)射超聲波掃描試件內(nèi)部，在熒光屏上可得到工件兩界面（表面及底面）的反射波，如工件內(nèi)部有缺陷，則缺陷將產(chǎn)生缺陷反射回波并顯示在兩界面波之間。缺陷波峰距兩界面波之間的距離即缺陷至兩界面之間的距離，缺陷大小及性質(zhì)可按相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)確定。1、超聲波探傷原理（1）超聲波的傳播特性聲波是由物體的機(jī)械振動(dòng)所發(fā)出的波動(dòng)，它在均勻彈性介質(zhì)中勻速傳播，其傳播

2、距離與時(shí)間成正比。當(dāng)聲波的頻率超過20000赫時(shí)，人耳已不能感受，即為超聲波。聲波的頻率、波長和聲速間的關(guān)系是： （1）式中波長；c波速；f頻率。由公式可見，聲波的波長與頻率成反比，超聲波則具有很短的波長。超聲波探傷技術(shù)，就是利用超聲波的高頻率和短波長所決定的傳播特性。即：1）具有束射性（又叫指向性），如同一束光在介質(zhì)中是直線傳播的，可以定向控制。2）具有穿透性，頻率越高，波長越短，穿透能力越強(qiáng)，因此可以探測很深（尺寸大）的零件。穿透的介質(zhì)超致密，能量衰減越小，所以可用于探測金屬零件的缺陷。3）具有界面反射性、折射性，對質(zhì)量稀疏的空氣將發(fā)生全反射。聲波頻率越高，它的傳播特性越和光的傳播特性接近

3、。如超聲波的反射、折射規(guī)律完全符合光的反射、折射規(guī)律。利用超聲波在零件中的勻速傳播以及在傳播中遇到界面時(shí)發(fā)生反射、折射等特性，即可以發(fā)現(xiàn)工件中的缺陷。因?yàn)槿毕萏幗橘|(zhì)不再連續(xù)，缺陷與金屬的界面就要發(fā)生反射等。如圖1所示超聲波在工件中傳播，沒有傷時(shí)，如圖1a，聲波直達(dá)工件底面，遇界面全反射回來。當(dāng)工件中有垂直于聲波傳播方向的傷，聲波遇到傷界面也反射回來，如圖1b。當(dāng)傷的形狀和位置決定界面與聲波傳播方向有角度時(shí)，將按光的反射規(guī)律產(chǎn)生聲波的反射傳播。圖1 超聲波在工件中的傳播2、超聲波探傷儀的工作原理超聲波探傷儀首先是個(gè)超聲波發(fā)生器，它利用交流電源和振蕩電路，產(chǎn)生高頻電脈沖，并可根據(jù)探傷要求調(diào)節(jié)脈沖的

4、頻率及發(fā)射能量。超聲波探傷儀還具有將接受到的電脈沖依其能量的大小、時(shí)間的先后通過熒光顯示屏顯示出來的功能。其工作原理示于圖2。發(fā)生器使示波管產(chǎn)生水平掃描線（一條亮線，代表時(shí)間軸），接收放大器使接受到的脈沖信號作用于示波管的垂直偏轉(zhuǎn)板，并按信號收到的時(shí)間先后將水平掃描線的相應(yīng)部位拉起脈沖值。始脈沖是儀器發(fā)射出去的原始脈沖信號，傷脈沖是超聲波自工件內(nèi)缺陷處返回的脈沖信號，底脈沖則是超聲波自工件底部返回來的脈沖信號。由于超聲波在工件內(nèi)是勻速傳播的，因此在工件內(nèi)走過的路程越長，返回的時(shí)間越晚，所以底脈沖要比傷脈沖出現(xiàn)的晚，它們在熒光屏上的水平距離反應(yīng)了超聲波在工件內(nèi)走過的距離。因此有: 則 （2） 式

5、中:d工件表面至缺陷的距離。I沿探測方向的工件厚度。b傷脈沖到始脈沖的掃描刻度。超聲波在介質(zhì)中傳播是有能量衰減的。走過的距離越長，反射回來的能量也越小，表現(xiàn)在接收回來的脈沖高度要減少。如果傷較小，少量超聲波自傷處反射回來，將有一個(gè)矮的傷脈沖，此時(shí)大部分能量抵達(dá)工件底面，底脈沖仍較高。如果傷面積很大，則傷脈沖就會(huì)高，相應(yīng)的底脈沖就會(huì)很小。如遇到傷很大，或其界面又不垂直于超聲波入射的方向（如圖1c），則傷脈沖沒有（反射波收不到），底脈沖也可能沒有。圖2 探傷儀工作原理示意圖底脈沖到始脈沖的掃描刻度。超聲波探頭是超聲波探傷儀的重要附件，工程上所用的探頭分為直探頭和斜探頭兩種。探頭又叫做換能器，探傷儀

6、發(fā)射出來的是高頻電脈沖，利用探頭上的壓電晶體（常用鋯鈦酸鉛）將電脈沖轉(zhuǎn)換成機(jī)械振動(dòng)超聲波。探頭又可以將由工件上接收到的超聲波轉(zhuǎn)換成電脈沖，輸給接收放大電路，再加于示波管上。3、各旋鈕功能 電源開關(guān)用以接通電源。電源指示燈用以表示電源接通。延遲掃描把同步脈沖信號延遲一段時(shí)間再觸發(fā)時(shí)間掃描電路的工作狀態(tài)，使時(shí)間掃描滯后于發(fā)射脈沖一段時(shí)間，延遲量可用延遲調(diào)節(jié)旋鈕調(diào)整。 輝度調(diào)節(jié)示波管電子束的發(fā)射強(qiáng)度，控制示波屏上時(shí)基線與波形的顯示亮度。聚焦用于調(diào)節(jié)示波管電子束的聚焦程度，使示波屏上的時(shí)基垂直調(diào)節(jié)使時(shí)基線在示波屏上作上下移動(dòng)以達(dá)到適合觀察的位置。水平調(diào)節(jié)使時(shí)基線在示波屏上左右移動(dòng)達(dá)到適合的位置。增益包

7、括步進(jìn)分檔式的定量增益旋鈕（以分貝為計(jì)量單位）和連續(xù)可調(diào)的非定量增益旋鈕（多用作增益微調(diào)）。衰減器包括粗調(diào)（多以6、10或12dB步進(jìn)分檔）和細(xì)調(diào)（0.5、1或2dB步進(jìn)分檔）。調(diào)節(jié)接收放大電路的放大倍數(shù)，利用衰減器定量控制接收信號的幅度大小。發(fā)射強(qiáng)度調(diào)節(jié)發(fā)射電脈沖的幅度（發(fā)射電壓）和持續(xù)時(shí)間（脈沖寬度），從而控制超聲波的輻射功率。重復(fù)頻率調(diào)節(jié)同步電路單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生同步脈沖的次數(shù)，從而控制單位時(shí)間內(nèi)發(fā)射超聲脈沖的次數(shù)。 抑制用于抑制雜波、電噪聲及材料本底噪聲等產(chǎn)生的不必要的干擾信號，以提高信噪比和使波形顯示清晰，但也同時(shí)降低了檢測靈敏度。 深度補(bǔ)償用于抑制近區(qū)靈敏度，相對地提高遠(yuǎn)區(qū)靈敏度，以提

8、高分辨力和減小有效探測盲區(qū)。深度調(diào)節(jié)熒光屏掃描線所代表的探測范圍分為粗調(diào)與細(xì)調(diào)，前者為分檔型，后者為連續(xù)調(diào)整型。相鄰分檔范圍可以相互覆蓋。延遲用于調(diào)節(jié)同步脈沖觸發(fā)信號在時(shí)基電路中延遲量的大小。標(biāo)記利用標(biāo)記旋鈕調(diào)節(jié)其在時(shí)基線上的位置，用作探測距離或某個(gè)回波位置的標(biāo)志點(diǎn)。閘門起位調(diào)節(jié)報(bào)警閘門（矩形波）前沿（即監(jiān)視起點(diǎn)）在顯示屏?xí)r基線上的位置（稱為閘門起始位置）。閘門寬度調(diào)節(jié)報(bào)警閘門（矩形波）的寬度。報(bào)警靈敏度調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)報(bào)警裝置的電平閾值 。報(bào)警探傷儀上用于接通報(bào)警電路的開關(guān)。報(bào)警輸出把報(bào)警信號輸送給外部報(bào)警裝置 工作頻率根據(jù)超聲波探頭的工作頻率選定標(biāo)尺控制示波管屏面刻度板照明 探頭選擇探頭工作模式選

9、擇的轉(zhuǎn)換開關(guān) 四、實(shí)驗(yàn)步驟1.實(shí)驗(yàn)指導(dǎo) 1）指導(dǎo)教師講解超聲檢測儀使用注意事項(xiàng)。 2）指導(dǎo)教師借助實(shí)驗(yàn)設(shè)備講解超聲檢測儀的工作原理和各旋鈕的功能。2.學(xué)生練習(xí) （1）將超聲檢測儀、探頭、電源線等正確連接，組成超聲檢測系統(tǒng)。 （2）依次開啟總電源、超聲檢測儀電源，觀察、記錄儀器顯示屏上的顯示情況。 （3）將直探頭置于涂有耦合劑甘油的CS型試塊上，并對準(zhǔn)試塊下面的中心孔。（斜探頭可選用CSK-A試塊，對準(zhǔn)R100的圓弧面）。 （4）調(diào)節(jié)超聲檢測儀的衰減器、深度旋鈕，觀察、記錄顯示屏上回?fù)艿母叨取⑺轿恢玫淖兓?，并分析其原因?（5）在儀器和探頭不作調(diào)整的情況下，將試塊換成同類型不同高度的試塊（斜探

10、頭可換做探測CSK-A試塊上50孔），再次觀察、記錄顯示屏上回波的變化，并分析其原因。五、注意事項(xiàng)1、探頭的保護(hù)探頭表面為丙烯樹脂，對粗糙表面的重劃很敏感，因此在使用中應(yīng)輕按。測粗糙表面時(shí),盡量減少探頭在工作表面的劃動(dòng)。2、實(shí)驗(yàn)過程中，防止摔壞儀器、探頭和試塊。并注意自身安全。清代“紅頂商人”胡雪巖說：“做生意頂要緊的是眼光，看得到一省，就能做一省的生意；看得到天下，就能做天下的生意；看得到外國，就能做外國的生意。”可見，一個(gè)人的心胸和眼光，決定了他志向的短淺或高遠(yuǎn)；一個(gè)人的希望和夢想，決定了他的人生暗淡或輝煌。人生能有幾回搏，有生不搏待何時(shí)！所有的機(jī)遇和成功，都在充滿陽光，充滿希望的大道之上！我們走過了黑夜，就迎來了黎明；走過了荊棘，就迎來了花叢；走過了坎坷，就走出了泥濘；走過了失敗，就走向了成功！一個(gè)人只要心存希望，堅(jiān)強(qiáng)堅(jiān)韌，堅(jiān)持不懈，勇往直前地去追尋，去探索，去拼搏，他總有一天會(huì)成功。正如鄭板橋所具有的人格和精神： “咬定青山不放松，立根原在破