超聲檢測實際操作基礎(chǔ)知識

目錄

1.超聲檢測概述............................................2

1.1超聲探測原理..........................................2

1.2超聲檢測的應(yīng)用領(lǐng)域...................................3

1.3超聲檢測的優(yōu)點和局限性...............................5

1.4超聲檢測的常見類型...................................6

2.超聲探傷儀基礎(chǔ)知只......................................7

2.1超聲的性質(zhì)?????????????????????????????

2.2超聲探傷儀的組成及其功能............................10

2.3超聲信號的接收和處理...............................11

2.4超聲探傷儀的測量和顯示..............................12

3.超聲探傷探頭...........................................13

3.1探頭的類型和種類....................................15

3.2探頭的工作原理.......................................15

3.3探頭的尺寸和頻率選擇.................................16

3.4探頭安裝和維護(hù).......................................17

4.超聲檢測的探傷程序設(shè)置.................................19

4.1波形設(shè)置............................................20

4.2聲束聚焦............................................21

4.3門控設(shè)置.............................................23

4.4掃描方式選擇........................................24

5.超聲檢測的具體操作步驟.................................25

5.1預(yù)掃描準(zhǔn)備..........................................26

5.2試探與調(diào)優(yōu)..........................................27

5.3掃描操作與數(shù)據(jù)采集..................................29

5.4后期數(shù)據(jù)處理與分析..................................30

6.超聲檢測數(shù)據(jù)解讀與分析.................................31

6.1超聲波反射信號特點分析.............................32

6.2常見缺陷類型的識別..................................34

6.3缺陷尺寸和位置的測量................................35

6.4數(shù)據(jù)存儲和記錄......................................36

7.超聲檢測常見問題及解決方案.............................38

7.1探頭噪聲和信號衰減..................................39

7.2界面反射和多重反射的影響............................40

7.3數(shù)據(jù)誤判和分析誤差..................................41

7.4超聲檢測儀器的保養(yǎng)維修..............................43

8.超聲檢測的未來發(fā)展趨勢..................................45

1.超聲檢測概述

作為一種無損檢測技術(shù)，廣泛應(yīng)用于工業(yè)、醫(yī)療、安防等領(lǐng)域，

用于檢測材料內(nèi)部的缺陷、結(jié)構(gòu)損傷等。它基于超聲波在介質(zhì)中傳播

的特性，通過發(fā)射超聲波并接收其反射回波來獲取被測物體的信息。

由于超聲波具有穿透性強(qiáng)、指向性好、對人體無害等優(yōu)點，使其成為

了一種理想的檢測手段。

在實際操作中，超聲檢測需要遵循一定的基本原理和步驟。根據(jù)

檢測需求選擇合適的換能器，并確定檢測距離和頻率。將換能器與待

測物體表面接觸，施加適當(dāng)?shù)募钚盘枺钩暡ㄔ谖矬w內(nèi)部傳播。

接收反射回來的超聲波信號，并對其進(jìn)行處理和分析，如放大、濾波、

換算等，以獲取物體內(nèi)部的缺陷信息。根據(jù)檢測結(jié)果判斷物體的質(zhì)量

狀況和安全性。

需要注意的是，超聲檢測過程中受到多種因素的影響，如超聲波

的發(fā)射功率、接收靈敏度、環(huán)境溫度、濕度、耦合劑等。在實際操作

中需要根據(jù)具體情況進(jìn)行調(diào)整和優(yōu)化，以確保檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性和可

靠性。

1.1超聲探測原理

超聲檢測是一種利用超聲波在物體內(nèi)部傳播的特性來檢測和評

估物體內(nèi)部結(jié)構(gòu)和性能的技術(shù)。其基本原理是：當(dāng)超聲波遇到物體時,

一部分能量會反射回來，這些反射回來的能量被接收器捕捉并轉(zhuǎn)換為

電信號，然后經(jīng)過處理和分析，就可以得到物體內(nèi)部的結(jié)構(gòu)信息。

聲波的接收與轉(zhuǎn)換：探頭將發(fā)射出去的聲波接收回來，并將其轉(zhuǎn)

換為電信號。這個過程通常包括放大、濾波、調(diào)制等步驟。

信號處理與分析：接收到的電信號經(jīng)過處理和分析，可以得到物

體內(nèi)部的結(jié)構(gòu)信息。這包括對信號進(jìn)行幅度、相位、頻率等方面的處

理，以及對信號進(jìn)行圖像化顯示和識別。

結(jié)果評價與診斷：根據(jù)處理和分析得到的圖像信息，可以對物體

的結(jié)構(gòu)和性能進(jìn)行評價和診斷。這包括對缺陷、裂紋、夾雜物等異常

現(xiàn)象的檢測和識別，以及對材料的密度、硬度、彈性等性能參數(shù)的測

量。

1.2超聲檢測的應(yīng)用領(lǐng)域

制造業(yè)：超聲檢測在制造業(yè)中扮演著關(guān)鍵角色。它可以用于檢測

金屬部件內(nèi)部的裂紋、夾雜、焊縫缺陷、鑄造問題以及其他內(nèi)部損傷。

這些檢測對于確保產(chǎn)品安全性和性能至關(guān)重要，尤其是在航空航天、

汽車和重型機(jī)械制造等行業(yè)。

核能領(lǐng)域：在核電站和核反應(yīng)堆中，超聲檢測用于監(jiān)控和評估燃

料棒、壓力容器、管道和其他關(guān)鍵組件的內(nèi)部狀況。這種檢測有助于

確保核反應(yīng)堆的安全運行，防止?jié)撛诘男孤┖推渌麨?zāi)難性事件。

石油和天然氣行業(yè)：超聲檢測在石油和天然氣行業(yè)中用于檢測管

道、儲罐、泵、壓縮機(jī)和閥門等關(guān)鍵設(shè)備的內(nèi)部損傷。在原油處理和

運輸過程中，內(nèi)部缺陷可能導(dǎo)致泄漏，因此超聲檢測對于保證設(shè)備的

完整性至關(guān)重要。

基礎(chǔ)設(shè)施維護(hù)：超聲檢測技術(shù)對于橋梁、道路、隧道和建筑物等

基礎(chǔ)設(shè)施的維護(hù)和檢查非常有用。它可以檢測混凝土中的裂縫、鋼筋

的腐蝕和其他結(jié)構(gòu)損傷，以確保這些基礎(chǔ)設(shè)施的耐久性和安全性。

航空航天：超聲檢測是航空航天部件非破壞性檢驗的重要組成部

分，它可以檢測連接、夾持點和組裝區(qū)域中的缺陷。這對于裝配后和

制造過程中的檢查至關(guān)重要，以確保航空航天產(chǎn)品能夠滿足安全標(biāo)準(zhǔn)

和性能要求。

電子和電器產(chǎn)品：超聲檢測對于電子和電器產(chǎn)品的質(zhì)量控制同樣

重要。它可以幫助檢測印刷電路板中的焊接缺陷、內(nèi)部裂紋和其他損

害，從而確保電子產(chǎn)品的穩(wěn)定性、可靠性和壽命。

水下檢測：在海洋工程和水下設(shè)備維護(hù)中，超聲檢測技術(shù)用于評

估水下結(jié)構(gòu)的完整性，包括船體、海底基礎(chǔ)設(shè)施和電纜系統(tǒng)u這些檢

測幫助確保在海洋環(huán)境中工作的設(shè)備的安全和可靠性。

超聲檢測技術(shù)因其特有的優(yōu)勢，覆蓋了多個重要的工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域。

無論是用于生產(chǎn)過程的質(zhì)量控制、產(chǎn)品維護(hù)和安全監(jiān)控，還是用于基

礎(chǔ)設(shè)施的生命周期管理，超聲檢測都發(fā)揮著不可或缺的作用。

1.3超聲檢測的優(yōu)點和局限性

超聲檢測是一種成熟且廣泛應(yīng)用的無損檢測方法，其具有諸多優(yōu)

勢，但也存在一些局限性。

高分辨率:超聲波能提供高分辨率的內(nèi)部圖像，能夠檢測到微小

的缺陷，例如裂紋、孔洞、氣泡等。

檢測深度:根據(jù)探頭頻率和材料特性，超聲波能夠穿透較厚的材

料進(jìn)行檢測，適合檢測大型或厚壁構(gòu)件的內(nèi)部缺陷。

多方位檢測:超聲探頭可以從多個角度對構(gòu)件進(jìn)行掃描，能夠全

面地檢查構(gòu)件內(nèi)部的缺陷信息。

實時監(jiān)控:超聲檢測是一種實時監(jiān)控技術(shù)，檢測結(jié)果可以在測試

過程中實時觀察，方便進(jìn)行缺陷定位和判斷。

成本效益高:相比于其他無損檢測方法，超聲檢測設(shè)備成本相對

較低，操作維護(hù)也簡單，具有較高的成本效益。

表面反射影響:表面反射可能會影響超聲波信號的傳播，導(dǎo)致檢

測結(jié)果的誤判。

介質(zhì)影響:超聲波在不同介質(zhì)中的傳播速度不同，這可能會影響

檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性。

操作者經(jīng)驗:超聲檢測操作需要一定的經(jīng)驗和技巧，操作者需要

熟練掌握超聲波理論和操作技巧，才能獲得可靠的檢測結(jié)果。

1.4超聲檢測的常見類型

超聲檢測是一種廣泛應(yīng)用的非破壞性檢測技術(shù)，常用于評估材料

及構(gòu)件的完整性和性能。超聲波具有穿透力強(qiáng)、速度快、安全性高及

成本效益好的特點，使其在多個工業(yè)領(lǐng)域內(nèi)深受歡迎。

直波檢測：這兩種檢測手法適用于薄板部件的檢測。直波檢測通

過超聲波縱波探頭對工件的內(nèi)部進(jìn)行直接探測，而橫波檢測則是利用

橫波探頭來檢測與波束聲傳播方向平行的缺陷。

斜波檢測：斜波檢測技術(shù)常用于評估物體表面或近表面的小缺陷,

如焊縫、管壁、鑄件等地。該方法通過傾斜探頭與工件產(chǎn)生特定角度，

能夠在較窄的范圍內(nèi)發(fā)現(xiàn)缺陷隨著深度的變化。

相控陣超聲檢測：相控陣技術(shù)通過應(yīng)用多個元件和電子束形成的

一組探頭發(fā)射聲波，并向需要檢測的方向聚焦超聲波能，使得檢測能

力加強(qiáng)，距離分辨率和方向性得到顯著提升。此技術(shù)特別適用于檢測

飛機(jī)部件、船舶結(jié)構(gòu)、管道以及整體結(jié)構(gòu)的復(fù)雜缺陷評估。

脈沖回波檢測：這種檢測方式常用于評估大尺寸和壁厚的工件，

如大型結(jié)構(gòu)組件、鍋爐壁、橋梁支撐等。脈沖回波根據(jù)超聲波經(jīng)試件

兩界面反射回聲制成波形圖，憑借這些波形圖分析材料中的缺陷。

超聲檢測技術(shù)還包含其他的評估方法如水浸焦點、相位對比、激

光超聲檢測等特殊應(yīng)用，它們依據(jù)特定的需求和檢測復(fù)雜性來設(shè)計實

施。在實際操作中，選擇合適的檢測類型和參數(shù)對于獲得準(zhǔn)確可靠的

評估結(jié)果至關(guān)重要。正確應(yīng)用超聲檢測不僅能保證構(gòu)件的安全性，還

為工'業(yè)生產(chǎn)的優(yōu)化和維護(hù)管理提供寶貴的指導(dǎo)意見。

2.超聲探傷儀基礎(chǔ)知識

定義與功能：超聲探傷儀是一種利用超聲波進(jìn)行材料檢測的設(shè)備。

它主要用于發(fā)現(xiàn)材料中的缺陷，如裂紋、氣孔、夾雜等。其主要功能

包括發(fā)射超聲波、接收反射波并轉(zhuǎn)換為可視信號。

主要組成部分：超聲探傷儀通常由主機(jī)、探頭和連接線組成。主

機(jī)負(fù)責(zé)產(chǎn)生和控制超聲波，接收和處理反射波信號；探頭則是超聲波

的發(fā)射和接收端，其類型、頻率和晶片數(shù)量會影響檢測效果；連接線

用于連接主機(jī)和探頭C

工作原理：超聲探傷儀通過探頭將超聲波發(fā)送到被測材料中，超

聲波在遇到不同性質(zhì)的界面時會產(chǎn)生反射。反射回來的超聲波被探頭

接收并轉(zhuǎn)換為電信號，再經(jīng)過探傷儀的處理，以波形、圖像或數(shù)字的

形式顯示在屏幕上，供檢測人員分析。

探頭選擇與使用：探頭的選擇應(yīng)根據(jù)被檢測材料的性質(zhì)、厚度和

預(yù)期檢測的缺陷類型來決定。使用探頭時，需確保其與被測材料緊密

接觸，并施加適當(dāng)?shù)膲毫Γ员ＷC超聲波的有效傳輸。

影響因素：超聲檢測的效果受到多種因素的影響，如探頭的類型、

頻率、晶片數(shù)量，被檢材料的性質(zhì)、結(jié)構(gòu)，操作人員的技巧和經(jīng)驗等。

熟悉這些因素并善于控制它們是進(jìn)行超聲檢測的關(guān)鍵。

常見類型及應(yīng)用領(lǐng)域：超聲探傷儀有多種類型，如便攜式、固定

式和在線檢測系統(tǒng)等。它們廣泛應(yīng)用于各種材料的生產(chǎn)質(zhì)量檢測、在

役設(shè)備的安全檢查、橋梁、鐵路、航空航天等領(lǐng)域的結(jié)構(gòu)完整性評估。

在超聲檢測實際操作中，掌握超聲探與儀的基礎(chǔ)知識至關(guān)重要。

這有助于操作人員正確選擇和使用設(shè)備，準(zhǔn)確解讀檢測結(jié)果，從而提

高檢測效率和準(zhǔn)確性。

2.1超聲波的性質(zhì)

超聲波是一種頻率高于人耳能夠聽到的范圍的聲波，通常位于

20kHz以上。由于其高頻特性，超聲波具有許多獨特的性質(zhì)。

超聲波的頻率決定了其波長，波長之間的關(guān)系可以用公式表示為:

vf,其中v是超聲波在介質(zhì)中的傳播速度。對于特定的介質(zhì)，如空

氣、水或固體，超聲波的傳播速度是恒定的。頻率越高，波長越短；

反之，波長越長。

超聲波在介質(zhì)中的傳播速度取決于介質(zhì)的物理和化學(xué)性質(zhì)，由于

晶格結(jié)構(gòu)的緊密性，超聲波的傳播速度通常較快；而在液體和氣體中，

則相對較慢。在水中，超聲波的速度約為。折射與反射

由于超聲波的波長較短，當(dāng)其遇到不同介質(zhì)的界面時;會發(fā)生折

射和反射現(xiàn)象。折射是指超聲波從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)時，其傳

播方向發(fā)生改變的現(xiàn)象。反射則是指超聲波在遇到界面時，部分聲波

被反射回原介質(zhì)的現(xiàn)象。這些性質(zhì)使得超聲波在無損檢測和醫(yī)學(xué)成像

等領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用。

當(dāng)超聲波通過某種介質(zhì)時.，一部分聲波會被介質(zhì)吸收，轉(zhuǎn)化為其

他形式的能量是指超聲波在介質(zhì)中透射的比例，它取決于介質(zhì)的物理

性質(zhì)和超聲波的頻率。吸收率則是指超聲波在介質(zhì)中被吸收的比例，

與介質(zhì)的吸收特性有關(guān)。

當(dāng)聲源或接收者與觀察者之間相對運動時，超聲波的頻率會發(fā)生

變化，這種現(xiàn)象稱為多普勒效應(yīng)。根據(jù)多普勒效應(yīng)，當(dāng)聲源接近觀察

者時，超聲波的頻率會增加；當(dāng)聲源遠(yuǎn)離觀察者時，頻率則會減少。

這一現(xiàn)象在醫(yī)學(xué)超聲檢查中尤為重要，因為它允許醫(yī)生通過分析超聲

波頻率的變化來判斷血液流動的速度和方向。

2.2超聲探傷儀的組成及其功能

發(fā)射器：發(fā)射器是超聲探傷儀的核心部件，負(fù)責(zé)產(chǎn)生高頻超聲波

信號。發(fā)射器通常采用壓電陶瓷材料制成，具有較高的頻率穩(wěn)定性和

較強(qiáng)的穿透能力。發(fā)射器可以配置為單向或雙向發(fā)射模式。

接收器：接收器用于接收被測物體表面反射回來的超聲波信號。

接收器通常采用動圈式或電容式傳感器，能夠?qū)⒔邮盏降奈⑷跣盘栟D(zhuǎn)

換為電信號，并通過電纜傳輸給處理器進(jìn)行分析處理。

處理器：處理器是超聲探傷儀的大腦，負(fù)責(zé)對接收到的電信號進(jìn)

行數(shù)字化處理、濾波、放大和顯示。處理器可以實現(xiàn)多種功能，如實

時顯示波形、存儲掃描圖像、計算缺陷參數(shù)連接，實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享和遠(yuǎn)

程控制等功能。

顯示器：顯示器用于顯示超聲探傷過程中產(chǎn)生的波形圖、掃描圖

像和其他相關(guān)數(shù)據(jù)。顯示器可以采用液晶顯示屏、CRT顯示器或其他

類型的顯示器，具有較高的分辨率和清晰度。

電源系統(tǒng)：電源系統(tǒng)為超聲探傷儀提供穩(wěn)定的直流電源。根據(jù)實

際需求，電源系統(tǒng)可以采用線性電源、開關(guān)穩(wěn)壓電源或其他類型的電

源，以滿足不同設(shè)備的供電要求。

其他輔助設(shè)備：根據(jù)實際應(yīng)用需求，超聲探傷儀還可以配備其他

輔助設(shè)備，如校準(zhǔn)塊、探頭架、噴水裝置等，以提高檢測效果和操作

便利性。

2.3超聲信號的接收和處理

超聲檢測中，接收器負(fù)責(zé)將通過材料傳播的回聲信號轉(zhuǎn)換為電信

號。這些回聲是通過被檢測物體的界面、缺陷或其他異物反射產(chǎn)生的。

理想的超聲接收器應(yīng)該是高靈敏度、低失真、寬頻率響應(yīng)和良好的選

擇性性能。

在將電信號傳輸給數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)之前，通常會對信號進(jìn)行預(yù)處理,

以去除噪聲和非信號的干擾，提高信號的清晰度。常見的預(yù)處理包括

濾波、放大和模擬到數(shù)字的轉(zhuǎn)換。濾波器可以去除高頻干擾或者特定

的頻率噪聲，放大器則提升信號強(qiáng)度以便于在數(shù)字系統(tǒng)中準(zhǔn)確捕捉。

當(dāng)電信號通過模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換過程后，數(shù)據(jù)將被送到計算機(jī)或其

他數(shù)字信號處理單元。在這一階段，信號將經(jīng)過數(shù)字濾波、時基壓縮、

增益壓縮等一系列處理步驟。數(shù)字濾波器可以實現(xiàn)更精細(xì)的噪聲抑制,

時基壓縮技術(shù)可以增加信號的動態(tài)范圍，而增益壓縮則可以提高成像

質(zhì)量和檢測靈敏度。

數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是超聲檢測中的關(guān)鍵部分，它負(fù)責(zé)接收經(jīng)過處理的

視頻信號，并將這些信號轉(zhuǎn)換為視頻圖像或者其他形式的輸出，供技

術(shù)人員分析和解讀。這些系統(tǒng)通常具有豐富的控制功能，允許操作者

調(diào)整不同的超聲參數(shù)以優(yōu)化檢測效果。

超聲檢測得到的圖像可能需要進(jìn)一步的處理才能用于最終的檢

測應(yīng)用，這個過程稱為后處理。后處理可以包括圖像增強(qiáng)、特征提取、

數(shù)據(jù)分類等工序。圖像增強(qiáng)可以改善圖像的對比度，特征提取則有助

于自動或半自動地識別缺陷或0標(biāo)。

通過這些步驟，工程師和技術(shù)人員可以提升超聲檢測的精度和效

率，并確保檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。

2.4超聲探傷儀的測量和顯示

超聲探傷儀通過發(fā)射超聲波并接收返回的反射波信號，來檢測和

顯示物體內(nèi)部缺陷的信息。它的測量和顯示系統(tǒng)包含多個關(guān)鍵部分:

時間信號采集：探頭發(fā)射超聲波深入物體內(nèi)部，探測器接收反射

回的波信號。探傷儀通過計時器的精確測量，記錄聲波從發(fā)射到接收

的時間間隔，即“傳播時間”。

距離計算。與缺陷距離成正比，探傷儀使用聲速為參數(shù)，將傳播

時間轉(zhuǎn)換為夾除缺陷距離。

回波信號幅度：反射回超聲探傷儀的波信號的強(qiáng)度被稱為“回波

幅度”?；夭ǚ扰c缺陷的尺寸、位置以及特性相關(guān)，比如缺陷的形

狀、密度以及物質(zhì)類型等。信號的幅度越大，通常代表缺陷越大或更

接近探頭。

A掃圖：顯示回波信號的時間軸，缺陷的位置可以通過峰值的出

現(xiàn)位置直觀顯示。

B掃圖：將聲波信號與探頭掃描角度相關(guān)聯(lián)，形成二維圖像，清

晰地顯示出缺陷的形狀、大小以及位置。

其他常用的顯示方式還有C掃圖、D掃圖等，它們提供了更詳細(xì)

的缺陷信息。

參數(shù)設(shè)置：超聲探傷儀提供多種參數(shù)設(shè)置功能，例如超聲波頻率、

脈沖長度等等。用戶可以通過調(diào)整這些參數(shù)，優(yōu)化探測結(jié)果并對不同

的材料和缺陷類型進(jìn)行更精準(zhǔn)的探測。

正確理解超聲探傷儀的測量和顯示原理，是進(jìn)行準(zhǔn)確、可靠超聲

探傷的關(guān)鍵。

3.超聲探傷探頭

在超聲檢測中，探頭是實現(xiàn)超聲波傳播的關(guān)鍵部件。探頭的工作

原理基于壓電效應(yīng)，即壓電材料在受到機(jī)械壓力時能夠產(chǎn)生電信號，

反之亦然。在超聲探傷中，探頭會施加一系列的機(jī)械壓力波，并將這

些波轉(zhuǎn)換成超聲波信號來探測材料內(nèi)部的缺陷或結(jié)構(gòu)特性。探頭的設(shè)

計直接影響到超聲檢測的質(zhì)量和效率。

頻率范圍：探頭的有效頻率范圍決定了其能夠檢測到的最小的缺

陷尺寸。聲波波長越短，可以檢測到更小的缺陷。頻率的增加也會導(dǎo)

致穿透能力下降，所以對于厚度較大的試件，可能需要低頻探頭。

靈敏度與動態(tài)范圍：探頭的靈敏度越高，探查到微小缺陷的能力

就越好。探頭的動態(tài)范圍表示探頭能處理的信號強(qiáng)度的范圍，寬動態(tài)

范圍的探頭適用于檢測信號變化較大的情況。

耦合性能：耦合劑的使用能幫助超聲波更好地傳遞到材料表面并

進(jìn)入到材料內(nèi)部。探頭的耦合性能需與其使用條件相匹配，比如在平

滑金屬表面可能不需要大量的耦合劑，而在粗糙表面則可能需要較多

的耦合劑來確保良好的聲波傳輸。

幾何形狀與方向性：探頭的幾何形狀對其檢測區(qū)域的位置和大小

有直接影響。直線探頭、斜角探頭和聚焦探頭各具特色，適用于不同

的情形。探頭的方向性決定了超聲波聚焦的范圍和深度，聚焦探頭能

實現(xiàn)描述性地點缺陷檢測并減少干擾。

探頭材質(zhì)與制造工藝：探頭的材質(zhì)對探頭的質(zhì)量與可靠性起到關(guān)

鍵作用，優(yōu)質(zhì)的探頭通常具有更高的耐用性和穩(wěn)定性能。

超聲波探傷探頭的正確選擇與使用是確保檢測結(jié)果準(zhǔn)確性與可

靠性的基礎(chǔ)。選擇合適的探頭需要考慮檢測對象的具體情況，評估材

料性質(zhì)、檢測目的、環(huán)境條件等因素，以達(dá)到最佳的檢測效果。

3.1探頭的類型和種類

根據(jù)檢測需求和材料特性選擇不同頻率的探頭，高頻探頭通常用

于更精細(xì)的檢測和更小的缺陷識別，而低頻探頭則具有更強(qiáng)的穿透能

力，適用于較厚的材料或大型構(gòu)件的檢測。根據(jù)工件類型和檢測要求

選擇適當(dāng)?shù)念l率是很重要的，這類探頭多應(yīng)用于精密加工領(lǐng)域或?qū)z

測結(jié)果有高要求的環(huán)境。它們在制造工藝的質(zhì)檢控制環(huán)節(jié)發(fā)揮重要作

用，能夠幫助發(fā)現(xiàn)并防止缺陷問題在生產(chǎn)中發(fā)生和蔓延。接下來文章

將會涉及到更多關(guān)于各類探頭的選擇和具體應(yīng)用方面的內(nèi)容。

3.2探頭的工作原理

在超聲波檢測中，探頭是實現(xiàn)超聲波發(fā)射與接收的核心部件。其

工作原理主要基于壓電效應(yīng)，即某些晶體在受到交變電場作用時；會

產(chǎn)生機(jī)械振動，從而發(fā)射超聲波；而在受到反向電場作用時，又會產(chǎn)

生機(jī)械振動接收回波。

探頭中的壓電陶瓷片或高分子聚合物片，在施加交變電場時，會

發(fā)生變形，產(chǎn)生機(jī)械波向介質(zhì)中傳播。當(dāng)交變電場消失后，壓電材料

又會恢復(fù)原狀，同時把接收到的機(jī)械波轉(zhuǎn)換成電信號。

探頭通常由壓電晶片、背襯材料、耦合劑和外殼等組成。壓電晶

片作為壓電材料，使超聲波能有效傳遞到工件內(nèi)部；外殼則起到保護(hù)

內(nèi)部結(jié)構(gòu)和固定晶片的作用。

根據(jù)不同的應(yīng)用需求和場合，探頭有多種類型，如直探頭、斜探

頭、聚焦探頭和全數(shù)字探頭等。每種類型的探頭在結(jié)構(gòu)和工作原理上

都有所不同，以滿足不同的檢測需求。

發(fā)射超聲波：通過電路系統(tǒng)向壓電晶片施加交變電場，使其產(chǎn)生

機(jī)械振動并發(fā)射超聲波。

接收回波：超聲波在工件內(nèi)部遇到缺陷或界面時會產(chǎn)生反射，反

射回來的超聲波被探頭接收并轉(zhuǎn)換成電信號。

信號處埋：對接收到的電信號進(jìn)行放大、濾波、調(diào)制等處埋，以

便于顯示和分析工

探頭的工作原理是基于壓電效應(yīng)將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，從而實現(xiàn)

對工件的無損檢測。

3.3探頭的尺寸和頻率選擇

探頭尺寸是指探頭的直徑、長度等物理參數(shù)。根據(jù)實際應(yīng)用需求,

可以選擇不同尺寸的探頭。較小的探頭適用于檢測狹小區(qū)域，如血管、

神經(jīng)等；較大的探頭適用于檢測較大區(qū)域，如臟器、肌肉等。還可以

根據(jù)檢測對象的形狀和結(jié)構(gòu)選擇合適的探頭形狀，如扁平型、球形等。

超聲檢測的頻率范圍通常為215MHz,不同頻率下，探頭對檢測對

象的穿透能力和分辨率有所不同。較低頻率適用于檢測較薄的組織，

如血管、神經(jīng)等。江需要考慮被檢物體與探頭之間的距離、環(huán)境噪聲

等因素，以選擇合適的頻率。

在超聲檢測實際操作中，應(yīng)根據(jù)具體應(yīng)用需求選擇合適的探頭尺

寸和頻率，以獲得準(zhǔn)確可靠的檢測結(jié)果。還需注意探頭的校準(zhǔn)和維護(hù),

確保其性能穩(wěn)定。

3.4探頭安裝和維護(hù)

清潔探頭表面:在每次使用之前，應(yīng)使用干凈的布擦拭探頭表面,

以去除任何可能導(dǎo)致信號干擾的灰塵、油脂或液體。使用柔軟的布和

適當(dāng)?shù)那捌谇鍧崉┮苑乐构蝹砻妗?/p>

檢查探頭完整性：在每次使用前，應(yīng)檢查探頭是否完好無損，包

括探頭發(fā)射和接收部分的安全性。如果發(fā)現(xiàn)任何撕裂、裂紋或損壞，

應(yīng)立即停止使用。

安裝耦合介質(zhì)：在探頭與待檢查表面之間，為了最大程度地減少

反射和增加聲波的穿透力，通常需要使用耦合介質(zhì)。確保涂抹均勻，

避免在探頭和被測物體之間留下氣泡。

正確放置探頭：將探頭輕輕放置在耦合介質(zhì)涂抹的區(qū)域，保持穩(wěn)

定和接觸良好。在移動探頭時，盡量避免大幅度擺動，以避免探頭表

面的耦合介質(zhì)發(fā)生晃動。

探頭方向調(diào)整：為了確保探頭的內(nèi)側(cè)面向待檢測的表面，檢查探

頭方向是否正確。大多數(shù)探頭都有一個推薦的方向標(biāo)記，確保標(biāo)記與

該表面平行。

定期維護(hù)和校準(zhǔn)：定期對探頭進(jìn)行維護(hù)和校準(zhǔn)，以保持其性能。

校準(zhǔn)過程可能包括檢查靈敏度、距離設(shè)置等，確保探頭按照制造商的

規(guī)格工作V

探頭存儲：在非使用期間，應(yīng)妥善存儲探頭，避免極端溫度、潮

濕或跌落。確保探頭存放在干燥、清潔的環(huán)境中。

通過遵循這些探頭安裝和維護(hù)的基本步驟，可以確保超聲檢測的

準(zhǔn)確性，從而提高檢測結(jié)果的nJ.靠性和重復(fù)性。定期維護(hù)和檢查探頭

可以延長其使用壽命，并確保在各種檢測環(huán)境中的應(yīng)用。

4.超聲檢測的探傷程序設(shè)置

探頭選擇:不同的探頭具有不同的頻率、發(fā)射模式和探測深度,

選擇合適的探頭類型是第一步。

超聲波傳輸介質(zhì):超聲波傳播需要介質(zhì)，常用的介質(zhì)是耦合劑。

選擇合適的耦合劑可以減少能量損耗，提高信號質(zhì)量。

探測深度:探測深度是指探測器可以識別缺陷的最大深度。根據(jù)

檢測對象厚度選擇合適的探測深度，避免超聲波能量衰減過快無法探

測到深層次缺陷。

衰減補(bǔ)償:大多數(shù)材料會對超聲波信號進(jìn)行衰減，需要根據(jù)材料

特性進(jìn)行衰減補(bǔ)償，以確保信號完整性和準(zhǔn)確性。

響度門限設(shè)置:響度門限是指程序識別缺陷的能量閾值，過高會

漏檢輕微缺陷，過低會增加雜波干擾。根據(jù)實際情況進(jìn)行調(diào)整。

門限處理:超聲波信號經(jīng)常受到噪聲干擾，需要使用門限處理技

術(shù)，例如平均值門限，去除背景噪聲，增強(qiáng)缺陷信號.

示波器設(shè)置:示波器的設(shè)置會影響數(shù)據(jù)顯示和缺陷刻畫，需要根

據(jù)檢測需求調(diào)整信號幅度、時間校準(zhǔn)、延遲時間等參數(shù)。

圖像處理:超聲波信號可以轉(zhuǎn)化為圖像，圖像處理技術(shù)可以進(jìn)一

步增強(qiáng)圖像清晰度，突出缺陷特征?？梢哉{(diào)整圖像亮度、對比度、規(guī)

范化等參數(shù)。

最終的探傷程序設(shè)置需要結(jié)合實際經(jīng)驗，通過反復(fù)調(diào)試和驗證，

才能獲得最佳的檢測效果。

4.1波形設(shè)置

在超聲檢測中，波形是最基本的信號形式，它反映了超聲探頭產(chǎn)

生的聲波性質(zhì)。波形的設(shè)定需要根據(jù)檢測對象的材料性質(zhì)、檢測區(qū)域

的大小、可能存在的缺陷類型以及所要求的檢測靈敏度等因素綜合考

慮。

波形的類型通?？煞譃榛ǖ葞追N?；ㄊ侵竵碜蕴筋^的原始波,

在大多數(shù)應(yīng)用中用于常規(guī)檢測。諧波則是指在傳輸時從基波中分離出

來并反射回探頭的特定頻率成分，在特定條件下可以用來提高分辨率

或抑制背景噪聲。

波長是波產(chǎn)生的振動在一個周期內(nèi)傳播的距離，波長的選擇對于

確保檢測深度和分辨率至關(guān)重要。波長與探頭頻率之間存在反比關(guān)系,

通常是在保證較高的分辨率和穿透力之間進(jìn)行權(quán)衡U

探頭頻率是超聲波在材料中傳播的速率。波長就越短，因此能夠

檢測到內(nèi)部缺陷的尺寸就越??；然而，頻率的提高會引起衰減增加，

檢測深度隨之變淺。在實際應(yīng)用中需要根據(jù)材料特性和檢測需求選擇

合適的頻率。

不同的聲波模式對應(yīng)不同的能量分布和波束形狀，常見的聲波模

式包括直波等。每種模式都有其特點，適用于不同的檢測條件和環(huán)境。

重復(fù)頻率指的是探頭發(fā)射脈沖的速率，較高的重復(fù)頻率可能導(dǎo)致

信號疊加和干擾，降低分辨率，而較低的頻率則可能導(dǎo)致檢測速度減

慢。

我們同時也提到了重復(fù)頻率的另一重要屬性：“脈沖寬度”，因

為這兩個參數(shù)經(jīng)常一起設(shè)置以便優(yōu)化探頭動力特性，以提高檢測性能。

在烏拉實驗室和實操中，波形設(shè)置是一個技術(shù)性很強(qiáng)的工作，需

要操作員具備專業(yè)知識。不同制造商可能提供不同的用戶界面，供操

作者設(shè)定參數(shù)值。理想的波形設(shè)置能夠最大化檢測性能，確保內(nèi)在的

檢測靈敏度、深度和分辨率的最優(yōu)化。

4.2聲束聚焦

聲束聚焦是超聲檢測中一項關(guān)鍵技術(shù)，對于提高檢測精度和分辨

率至關(guān)重要。在實際操作中，聲束聚焦的實現(xiàn)主要依賴于換能器的設(shè)

計?。本節(jié)將詳細(xì)介紹聲束聚焦的原理、目的及其在超聲檢測中的應(yīng)用。

聲束聚焦是通過換能器特殊設(shè)計，使得發(fā)射的超聲波能夠在特定

區(qū)域內(nèi)形成較高的能量密度，從而改善近場和遠(yuǎn)場的聲場分布。聚焦

的主要原理是利用透鏡效應(yīng)或換能器表面曲率設(shè)計，使聲波在特定方

向上匯聚?？梢垣@得較高的靈敏度和分辨率，提高超聲檢測的準(zhǔn)確性

和可靠性。

提高分辨率：聚焦能夠減小聲束的擴(kuò)散角度，使得反射波更準(zhǔn)確

地返回到換能器，從而提高圖像分辨率。這對于識別細(xì)微缺陷和微小

結(jié)構(gòu)非常有幫助。

提高檢測靈敏度：通過聚焦，可以在檢測區(qū)域形成較高的聲壓，

增強(qiáng)反射信號強(qiáng)度，從而提高檢測靈敏度。這對于發(fā)現(xiàn)表面和亞表面

缺陷至關(guān)重要。

優(yōu)化聲場分布：聚焦能夠調(diào)整聲場分布，使得聲波能量更加集中

地作用于檢測區(qū)域，減少不必要的能量損失。這對于提高檢測效率和

降低誤判率具有重要意義。

在超聲檢測過程中，聲束聚焦廣泛應(yīng)用于各種材料和結(jié)構(gòu)的檢測。

在金屬、復(fù)合材料、陶瓷、塑料等材料中檢測裂紋、氣孔、夾雜等缺

陷；在管道、容器、橋梁等結(jié)構(gòu)中檢測焊縫質(zhì)量、材料厚度等。通過

合理設(shè)置換能器的聚焦深度和方向，可以實現(xiàn)精確、高效的超聲檢測。

聲束聚焦是超聲檢測中不可或缺的一項技術(shù)，通過合理設(shè)計和調(diào)

整換能器參數(shù)，可以實現(xiàn)精確的聲束聚焦，提高超聲檢測的分辨率和

靈敏度。在實際操作中，需要根據(jù)檢測需求和材料特性選擇合適的聚

焦方式，并注意調(diào)整參數(shù)以達(dá)到最佳檢測效果。

4.3門控設(shè)置

在超聲檢測的實際操作中，門控設(shè)置是一個至關(guān)重要的環(huán)節(jié)，它

直接影響到檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。門控系統(tǒng)能夠控制超聲脈沖

的發(fā)射與接收時機(jī)，從而實現(xiàn)對特定區(qū)域或結(jié)構(gòu)的精確檢測。

在超聲檢測中，常用的門控類型包括固定門控和動態(tài)門控。固定

門控是指在整個檢測過程中，門的開關(guān)狀態(tài)保持不變。這種門控方式

適用于檢測對象位置相對固定且不需要頻繁調(diào)整的場景。動態(tài)門控則

是指門的開關(guān)狀態(tài)可以根據(jù)實際需要進(jìn)行調(diào)整，以適應(yīng)不同的檢測需

求。

門寬：門控系統(tǒng)在一定時間內(nèi)接收到的超聲脈沖數(shù)量。檢測到的

信號越強(qiáng)，但噪聲也會相應(yīng)增加。

門控延遲：在發(fā)射超聲脈沖之前，門控系統(tǒng)需要等待的時間。適

當(dāng)?shù)拈T控延遲有助于提高檢測的信噪比。

觸發(fā)方式：門控系統(tǒng)的觸發(fā)方式包括手動觸發(fā)和自動觸發(fā)。手動

觸發(fā)適用于偶爾進(jìn)行的檢測任務(wù)，而自動觸發(fā)則適用于需要頻繁進(jìn)行

檢測的場景U

為了確保門控系統(tǒng)的準(zhǔn)確性和可靠性，需要定期進(jìn)行校準(zhǔn)。校準(zhǔn)

內(nèi)容包括門控系統(tǒng)的響應(yīng)特性、時間響應(yīng)以及環(huán)境因素對門控系統(tǒng)的

影響。可以及時發(fā)現(xiàn)并解決門控系統(tǒng)存在的問題，從而提高檢測結(jié)果

的準(zhǔn)確性。

門控設(shè)置是超聲檢測實際操作中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，正確選擇和應(yīng)用門

控系統(tǒng)，對于提高檢測效率、保證檢測質(zhì)量和降低誤報率具有重要意

義。

4.4掃描方式選擇

線性掃描：線性掃描是在待檢測物體表面沿單一方向進(jìn)行直線掃

描。這種方式適用于長距離和大面積的表面檢測，例如管道內(nèi)外壁的

檢查。

旋轉(zhuǎn)掃描：旋轉(zhuǎn)掃描通常使用旋轉(zhuǎn)探頭，它可以圍繞被測物體的

軸線旋轉(zhuǎn)，同時在周向上移動。這種掃描方式適用于螺旋形或曲面外

形的大型金屬工件，如不銹鋼容器或其他曲面結(jié)構(gòu)的檢測。

編隊掃描：編隊掃描類似于旋轉(zhuǎn)掃描，但同時還包括垂直方向上

的進(jìn)給。這種方式可以對發(fā)電廠的蒸汽管道和其他大型旋轉(zhuǎn)部件進(jìn)行

壁厚檢測。

工裝掃描：工裝掃描是指使用特制的夾具或定位裝置來固定被測

物體，使得探頭能夠以特定的路徑進(jìn)行掃描。這種掃描方式通常用于

精密部件的探測，如發(fā)動機(jī)的缸體等。

自動控制掃描：自動控制掃描是利用計算機(jī)控制探頭沿著設(shè)定的

路徑進(jìn)行掃描。這種方式可以實現(xiàn)無人值守的高效檢測，適用于大規(guī)

模的部件批量檢測。

多普勒掃描：多普勒掃描則用于檢測流體的流動狀況，利用多普

勒效應(yīng)來獲取流速信息。這種掃描方式多用于發(fā)動機(jī)部件或者流體輸

送系統(tǒng)的檢測。

無論哪種掃描方式，選擇合適的探頭和儀器的設(shè)置，以及合理的

掃描參數(shù)，都是至關(guān)重要的。檢測人員需要根據(jù)待檢測物體的表面形

狀、尺寸以及具體檢測要求來選擇合適的掃描方式。掃描方式的選取

還要考慮到檢測效率和成本效益的平衡，在實際操作中，技術(shù)人員應(yīng)

通過模擬測試和現(xiàn)場調(diào)試，逐步優(yōu)化掃描參數(shù)，以確保檢測結(jié)果的質(zhì)

量。

5.超聲檢測的具體操作步驟

選擇合適的超聲儀器和探頭:根據(jù)檢測對象、波長及探頭耦合方

式等因素選擇合適的超聲儀器和探頭。

校準(zhǔn)超聲儀器:確保超聲儀器處于正常工作狀態(tài)，并通過預(yù)設(shè)的

標(biāo)準(zhǔn)試樣進(jìn)行校準(zhǔn)，以確保測量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

清潔檢測部位:使用超聲耦合劑和干凈的布將檢測部位表面清潔

干燥，去除灰塵、油污等雜質(zhì)，保證良好的聲波耦合。

涂抹耦合劑:在探頭接觸面均勻涂抹超聲耦合劑，減少聲波反射,

提高聲波傳遞效率。

接觸角度和壓力:將探頭均勻地平貼在檢測部位表面，保證良好

的接觸狀態(tài)。探頭應(yīng)以正確的角度接觸，并保持一定壓力，避免空隙

發(fā)生。

設(shè)置檢測參數(shù):設(shè)定合適的探頭頻率、發(fā)射脈沖、接受帶寬、門

控時間及坐標(biāo)轉(zhuǎn)換等參數(shù)，根據(jù)檢測對象的特性和問題進(jìn)行調(diào)整。

采集數(shù)據(jù):啟動超聲儀器，開始采集超聲波數(shù)據(jù)。觀察屏幕上的

回波信號，并記錄相關(guān)數(shù)據(jù)

圖像處理:將采集到的超聲波數(shù)據(jù)進(jìn)行信號處理和圖像處理，突

出缺陷所在區(qū)域。

清潔探頭和耦合剜:使用專用清潔劑和干凈的布清潔探頭和耦合

劑，避免污染和損害。

超聲檢測過程是一個反復(fù)的優(yōu)化和調(diào)整的過程，需要根據(jù)實際情

況不斷進(jìn)行調(diào)試，以獲得準(zhǔn)確可靠的結(jié)果。

5.1預(yù)掃描準(zhǔn)備

設(shè)備與探頭準(zhǔn)備：操作前必須檢查超聲檢測設(shè)備的工作性能，包

括氧泵、手持探頭等。確保所有儀器設(shè)備運行正常，任何可能影響檢

測精度的部分須進(jìn)行校正或更換。探頭的選擇應(yīng)依據(jù)檢測任務(wù)的要求

進(jìn)行，包括頻率選擇、耦合劑應(yīng)用等。

環(huán)境與工件準(zhǔn)備：確認(rèn)檢測環(huán)境符合無電磁干擾等要求，以保證

超聲信號的準(zhǔn)確傳輸。對工件的預(yù)處理包括清潔、除銹，確保檢測面

的光滑性，以及去除工件表面的油漬、涂層等其他可能干擾聲波傳播

的物質(zhì)。

工件定位與標(biāo)記：在工件表面正確標(biāo)記出需要檢測的區(qū)域，確保

標(biāo)記的清晰與準(zhǔn)確。對于大型工件或多測點任務(wù)，可以事先運用測繪

或輔助設(shè)備進(jìn)行標(biāo)記，以提升效率和精確度。

儀器參數(shù)設(shè)置：根據(jù)被檢測材料的特性及設(shè)備手冊，正確設(shè)置超

聲檢測儀的各項參數(shù)，如增益、掃描速度、時間基線等。這些參數(shù)的

設(shè)置應(yīng)側(cè)重于確保檢測到最小缺陷的能力，同時避免過度增益造成的

虛影。

耦合劑選擇與應(yīng)用：使用合適的耦合劑，如水、甘油二酯等來充

填于探頭和工件表面之間，保證聲波的有效傳輸。選擇耦合劑時應(yīng)考

慮工件表面的特征及其受到環(huán)境污染的程度。

5.2試探與調(diào)優(yōu)

在超聲檢測實際操作過程中，試探與調(diào)優(yōu)是確保檢測準(zhǔn)確性和可

靠性的關(guān)鍵步驟。以下是關(guān)于試探與調(diào)優(yōu)的一些重要內(nèi)容：

探頭選擇：根據(jù)檢測對象、檢測需求和材料特性選擇合適的探頭。

不同類型的探頭具有不同的檢測范圍和靈敏度，選擇合適的探頭能夠

大大提高檢測效率。

頻率調(diào)整：根據(jù)檢測對象的特性調(diào)整探頭的頻率。頻率越高，分

辨率越高，但穿透能力會減弱。需要根據(jù)實際情況選擇合適的頻率。

掃描速度：適當(dāng)調(diào)整掃描速度，以確保檢測區(qū)域得到充分的掃描

和覆蓋。過快的掃描速度可能導(dǎo)致漏檢，而過慢的掃描速度則會降低

檢測效率。

信號處理：通過調(diào)整信號處理技術(shù)來優(yōu)化檢測結(jié)果。合理的信號

處理可以突出顯示缺陷信號，提高檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。

閾值設(shè)定：根據(jù)檢測結(jié)果和背景噪聲水平設(shè)定合理的閾值。閾值

過低可能導(dǎo)致大量噪聲干擾，而閾值過高則可能漏檢缺陷。需要根據(jù)

實際情況進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。

校準(zhǔn)與驗證：定期對超聲檢測設(shè)備進(jìn)行校準(zhǔn)和驗證，以確保檢測

結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。校準(zhǔn)包括聲速校準(zhǔn)、靈敏度校準(zhǔn)等，驗證則

包括對已知缺陷的復(fù)現(xiàn)和確認(rèn)。

在實際操作過程中，需要根據(jù)具體情況進(jìn)行試探和調(diào)優(yōu)，以達(dá)到

最佳的檢測效果。操作人員需要具備一定的經(jīng)驗和技能，以便準(zhǔn)確判

斷和調(diào)整各項參數(shù)V通過不斷的實踐和學(xué)習(xí)，可以提高超聲檢測的操

作水平和準(zhǔn)確性。

5.3掃描操作與數(shù)據(jù)采集

選擇合適的掃描參數(shù)：根據(jù)檢測對象和目的，選擇合適的掃描頻

率、增益、動態(tài)范圍等參數(shù)。

定位與固定：將被檢物體放置在超聲檢測架上，確保其穩(wěn)定不動。

對于不規(guī)則形狀的物體，可以使用夾具或綁帶進(jìn)行固定。

開啟掃描：按下啟動按鈕，使超聲檢測設(shè)備開始工作。設(shè)備會自

動對物體進(jìn)行掃描，并在屏幕上顯示實時圖像。

調(diào)整掃描位置：根據(jù)需要，可以通過手動操作或遙控器調(diào)整掃描

位置，以獲取不同角度的超聲圖像。

模擬信號轉(zhuǎn)換：超聲檢測設(shè)備會將接收到的模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字

信號，以便于后續(xù)的處理和分析。

存儲與傳輸：采集到的數(shù)據(jù)會被存儲在設(shè)備的存儲器中，或者通

過無線網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)接嬎銠C(jī)等設(shè)備上進(jìn)行進(jìn)一步處理。

圖像處理：對采集到的超聲圖像進(jìn)行處理，包括增強(qiáng)、降噪、對

比度調(diào)整等，以提高圖像的質(zhì)量和診斷準(zhǔn)確性。

數(shù)據(jù)分析：對處理后的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，提取出與檢測對象相關(guān)的

信息和特征，為后續(xù)的判斷和決策提供依據(jù)。

在掃描操作與數(shù)據(jù)采集過程中，操作人員需要具備一定的專業(yè)知

識和技能，以確保檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。還需要注意安全操作,

避免對設(shè)備和被檢物體造成損害或傷害。

5.4后期數(shù)據(jù)處理與分析

a）數(shù)據(jù)的初步篩選：在檢測過程中，由于儀器噪聲、耦合液、探

頭狀況等各種因素的影響，可能會產(chǎn)生大量的無效數(shù)據(jù)。首先需要使

用計算機(jī)軟件對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行初步篩選，去除冗余和錯誤的記錄，確

保分析工作的準(zhǔn)確性。

b）數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換：由于不同制造商和型號的超聲儀器具有不同的

數(shù)據(jù)格式，在進(jìn)行數(shù)據(jù)分析之前，可能需要將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為統(tǒng)一或標(biāo)準(zhǔn)

的格式，以便于在不同軟件之間進(jìn)行交換和共享。

C）數(shù)據(jù)校準(zhǔn)與補(bǔ)償：由于各種環(huán)境因素的影響，超聲探頭和檢測

系統(tǒng)的性能可能會出現(xiàn)偏移。在進(jìn)行數(shù)據(jù)分析之前，需要對這些參數(shù)

進(jìn)行校準(zhǔn)和補(bǔ)償，以消除或減少這些偏差對檢測結(jié)果的影響。

d）特征參數(shù)提取：超聲檢測過程中會產(chǎn)生大量的信息，如何從這

些信息中提取對故障識別和評估至關(guān)重要的特征參數(shù)，是后期數(shù)據(jù)分

析中的一個關(guān)鍵步驟。特征參數(shù)提取通常依賴于圖像處理算法和模式

識別技術(shù)。

e）結(jié)果可視化：為了便于工程師和技術(shù)人員對檢測結(jié)果進(jìn)行分析

和解釋，數(shù)據(jù)處理軟件通常能夠?qū)⒃紨?shù)據(jù)和非原始數(shù)據(jù)以圖像的形

式展現(xiàn)出來，如B型、M型或D型圖像等。

f）多維數(shù)據(jù)分析：現(xiàn)代超聲檢測技術(shù)能夠提供多維度的數(shù)據(jù)信息,

包括聲速、回波幅度、時域信號變化等。通過多維數(shù)據(jù)分析，可以更

深入地埋解和分析檢測結(jié)果，找到更深層次的工業(yè)缺陷。

g）智能分析：結(jié)合機(jī)器學(xué)習(xí)和人工智能技術(shù)，可以實現(xiàn)對超聲檢

測數(shù)據(jù)的智能分析和處理。使用深度學(xué)習(xí)算法來識別復(fù)雜的缺陷模式,

或者利用遺傳算法優(yōu)化檢測參數(shù)，從而提高檢測效率和精度。

h）結(jié)果驗證與審核：在完成數(shù)據(jù)處理和分析后，應(yīng)將結(jié)果與實驗

測試、歷史數(shù)據(jù)或經(jīng)驗判斷進(jìn)行比較和驗證，以確保分析結(jié)果的合理

性和可靠性。還可能需要進(jìn)行同行審核或多輪評審，以進(jìn)一步增強(qiáng)報

告的審計追跨。

后期數(shù)據(jù)處理與分析是超聲檢測技術(shù)中的一個重要環(huán)節(jié)，它不僅

要求操作人員具備專業(yè)的知識技能，還需要利用先進(jìn)的分析軟件和工

具，以確保檢測結(jié)果的精確性和有效性。

6,超聲檢測數(shù)據(jù)解讀與分析

超聲檢測結(jié)果主要表現(xiàn)為A掃描、B三描、C掃描等不同形式的

曲線和圖像，需要根據(jù)檢測目標(biāo)、操作參數(shù)和實際應(yīng)用場景進(jìn)行合理

的解讀和分析。

回波信號的幅值、寬度、形狀等特征與被檢測介質(zhì)的類型、缺陷

的大小、形狀、位置等密切相關(guān)。

缺陷分類：結(jié)合回波信號的形狀、位置、深度等特征，將缺陷分

類為氣泡、裂紋、孔洞等不同類型。

缺陷尺寸測量：根據(jù)回波信號的寬度和強(qiáng)度，通過軟件或人工測

量方法估算缺陷的尺寸。

缺陷分布圖：將超聲檢測結(jié)果以二維或三維圖形的形式呈現(xiàn)，方

便觀察缺陷的分布情況。

區(qū)域分析：選定感興趣區(qū)域，對回波信號進(jìn)行統(tǒng)計分析，例如平

均強(qiáng)度、缺陷密度等，以全面了解區(qū)域內(nèi)的缺陷情況。

6.1超聲波反射信號特點分析

超聲波檢測是一種無損檢測技術(shù)，其核心在于利用高頻聲波在材

料中的傳播特性來檢測內(nèi)部缺陷。檢測過程中，聲波在試樣內(nèi)部傳播

時遇到聲阻抗不同的界面，如材料內(nèi)部的裂紋、孔洞、焊縫缺陷等會

產(chǎn)生反射。反射回波的強(qiáng)度和特性是超聲波檢測能否準(zhǔn)確識別缺陷的

關(guān)鍵因素。

反射波的振幅：反射波的振幅大小反映了反射面到探頭的距離及

反射回聲的能量。在相同的試驗條件下，反射面的反射率越高，反射

振幅就越大。振幅的大小容易受到很多因素的影響，包括耦合劑的選

擇、探頭的接觸面平整程度、探頭的角度、以及被檢部件表面的幾何

形態(tài)和檢測環(huán)境等。在分析反射信號時，必須綜合考慮這些因素。

反射波的時延：由于聲波在介質(zhì)中以不同的速度傳播，因此在不

同深度上的的事件會有不同的時延。深度較大的反射事件會比深度較

小的事件晚到達(dá)，利用這一特性，可以通過探測管的布置或者時基線

調(diào)整，分離出不同深度的反射回波，從而更精確地定位和判定缺陷。

反射波的波形和頻率：反射波的波形通常是對稱的，對于單邊回

波號來說，一般呈現(xiàn)出升降趨勢。由于距離效應(yīng)，反射波的頻率通常

比發(fā)射波的頻率更低，尤其是在長距離的傳播中。反射波頻率隨距離

衰減的速率可以作為一個評估聲波傳播質(zhì)量的依據(jù)。

反射波與底波的對比：底波是超聲波檢測過程中一種特定的反射

波，即從試件的水面或者另一個面的反射波。底波與缺陷反射波的相

對大小和形狀可以提供有用的信息用于分辨缺陷大小、位置以及反射

面的母材特性。

反射波的形態(tài)不一致性：在某些情況下，由于復(fù)雜幾何形狀或者

多種缺陷類型同時存在，反射波可能會表現(xiàn)出形態(tài)多樣性。這些不規(guī)

則波形可能包含多種缺陷信息，從而給超聲波探傷分析帶來了挑戰(zhàn)。

節(jié)的內(nèi)容強(qiáng)調(diào)了對超聲波檢測中反射信號多維度的認(rèn)識，其目的

是為了更精確地分析和識別試樣中的缺陷。實際檢測工作需要檢測人

員持續(xù)理論學(xué)習(xí)、經(jīng)驗積累以及對實際數(shù)據(jù)進(jìn)行批判性思考，不斷提

高對反射信號的理解和判讀能力。

6.2常見缺陷類型的識別

疲勞裂紋通常出現(xiàn)在金屬材料經(jīng)過反復(fù)應(yīng)力作用后，尤其是在交

變應(yīng)力作用下產(chǎn)生的裂紋。這類裂紋往往沿著材料的長期使用方向發(fā)

展，形狀通常不規(guī)則，且伴有明顯的表面損傷。

微觀檢查：利用高分辨率的超聲探頭，對可疑區(qū)域進(jìn)行詳細(xì)掃描,

觀察裂紋的形態(tài)、分布和深度。

裂縫分為多種類型，包括張開型裂縫、剪切型裂縫和壓縮型裂縫

等。裂縫的存在會嚴(yán)重影響材料的結(jié)構(gòu)完整性和功能性能。

宏觀檢查：觀察材料表面是否有明顯的裂縫，特別是沿著焊縫、

接縫或其他結(jié)構(gòu)弱點。

微觀檢查：使用超聲波探傷儀對裂縫進(jìn)行定量分析，評估其長度、

寬度和深度。

內(nèi)部缺陷是指材料內(nèi)部由于制造工藝、材料成分或使用環(huán)境等因

素引起的缺陷，如氣孔、夾雜物、夾渣等。

宏觀檢查：通過肉眼或低倍顯微鏡觀察材料內(nèi)部，尋找異常的點

狀或條狀缺陷。

微觀檢查：利用高能聲束對材料內(nèi)部進(jìn)行掃描，識別氣孔、夾雜

物等微小缺陷。

表面開口缺陷是指缺陷位于材料表面，并且可以通過超聲波在表

面反射被檢測到。

微觀檢查：使用超聲波探傷儀對表面開口缺陷進(jìn)行檢測，評估其

大小和位置。

結(jié)構(gòu)缺陷是指材料在結(jié)構(gòu)設(shè)計或制造過程中產(chǎn)生的缺陷，如孔洞、

夾渣、裂紋等。

6.3缺陷尺寸和位置的測量

在進(jìn)行測量之前，需要確保使用適當(dāng)?shù)某暡ㄌ筋^。探頭應(yīng)根據(jù)

被檢測材料的性質(zhì)和缺陷可能的位置進(jìn)行選擇，常用的探頭類型包括

凸陣探頭、線陣探頭和相陣探頭。探頭的分辨率越高，測量的準(zhǔn)確性

越高。

在進(jìn)行超聲檢測時，通常會使用專門的測量系統(tǒng)來記錄和分析缺

陷的數(shù)據(jù)。這些系統(tǒng)可能包括超聲成像軟件，它可以幫助技術(shù)人員清

楚地看到缺陷的圖像，并提供測量工具。

確定缺陷尺寸通常包括測量缺陷的長度、寬度和深度。這些測量

結(jié)果可以幫助工程師評估缺陷的大小和深度，以及它們對材料安全性

的影響。使用測量工具可以確保測量結(jié)果的準(zhǔn)確性。

確定缺陷的位置涉及到標(biāo)記其相對于檢測表面或檢測點的前后、

左右和上下方向.這可以通過在顯微鏡下觀察影像或直接在檢測表面

上進(jìn)行標(biāo)記來完成。確保記錄缺陷的確切位置對于后續(xù)的修復(fù)或進(jìn)一

步分析非常重要。

在進(jìn)行缺陷尺寸和位置的測量后，應(yīng)詳細(xì)記錄所有數(shù)據(jù)，包括缺

陷的測量值、探頭的類型、檢測方法和任何其他相關(guān)的測試參數(shù)。這

些信息對于分析缺陷類型、評估材料完整性以及確保后續(xù)檢查的一致

性和準(zhǔn)確性都是至關(guān)重要的。

所有測量的數(shù)據(jù)應(yīng)集成到一個缺陷報告中，這個報告應(yīng)清晰地描

述了缺陷的特征，包括其大小、位置以及根據(jù)檢測標(biāo)準(zhǔn)確定的嚴(yán)重性

級別。這種報告對于維護(hù)記錄、進(jìn)行責(zé)任跟蹤以及決定是否需要進(jìn)一

步的修復(fù)或更換工作都是必要的。

6.4數(shù)據(jù)存儲和記錄

超聲檢測過程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量可觀，妥善的存儲和記錄至關(guān)重要。

錄音處理結(jié)果等都需要被有效地保存和管理，以便于今后的回顧、分

析和決策。

選擇合適的存儲介質(zhì)：常見的存儲介質(zhì)包括硬盤、固態(tài)硬盤、網(wǎng)

絡(luò)存儲服務(wù)器和云存儲等。

網(wǎng)絡(luò)存儲服務(wù)器和云存儲則更適用于長期存儲和遠(yuǎn)程訪問，便于

數(shù)據(jù)共享。

建立規(guī)范的命名規(guī)則：為每個數(shù)據(jù)文件制定規(guī)范的命名規(guī)則，例

如包含測試日期、檢測部位、設(shè)備型號等信息，便于快速查找和管理。

采用數(shù)據(jù)備份和恢復(fù)機(jī)制：定期備份數(shù)據(jù)至多個安全且獨立的存

儲位置，以防數(shù)據(jù)丟失或損壞。備份方案應(yīng)考慮災(zāi)難恢復(fù)的需求。

記錄測試參數(shù)和操作過程:除了數(shù)據(jù)本身，還需要記錄測試參數(shù)、

操作過程、人員信息、環(huán)境條件等詳細(xì)信息，以便將來進(jìn)行數(shù)據(jù)復(fù)核

和分析。

遵循數(shù)據(jù)安全規(guī)范：確保數(shù)據(jù)存儲和傳輸?shù)陌踩乐刮唇?jīng)授權(quán)

的訪問和泄露。采取相應(yīng)的安全措施，例如加密、訪問控制和審計日

志等。

合理的數(shù)據(jù)存儲和記錄是保證超聲檢測結(jié)果的可靠性和可追溯

性的重要環(huán)節(jié)，需要認(rèn)真對待并制定完善的方案。

7.超聲檢測常見問題及解決方案

問題描述：超聲檢測設(shè)備可能會出現(xiàn)故障，如系統(tǒng)響應(yīng)時間長、

軟件故障或硬件損壞。這些問題會影響檢測的效率和準(zhǔn)確度。

對于軟件故障，應(yīng)及時聯(lián)系設(shè)備供應(yīng)商，通過在線服務(wù)尋找解決

方案或更新軟件。

硬件損壞通常需要更換相應(yīng)的配件，可聯(lián)系維修服務(wù)或在設(shè)備制

造商的售后網(wǎng)點進(jìn)行維修。

設(shè)備調(diào)試時，確保設(shè)備連接到電源穩(wěn)定且充分冷卻散熱，以預(yù)防

過熱導(dǎo)致的故障。

問題描述：探頭的材質(zhì)損傷、衰減、贊射角偏差以及其他物理損

壞是常見問題。這些問題會影響檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性。

問題描述：不適當(dāng)?shù)臅r間響應(yīng)、頻率選擇、波幅設(shè)置等會降低超

聲檢測的靈敏度，導(dǎo)致不可靠的檢測結(jié)果。

在設(shè)定過程中，需依據(jù)具體的檢測材料、厚度的指導(dǎo)書籍或行業(yè)

標(biāo)準(zhǔn)，選擇合適的參數(shù)。

問題描述：耦合劑使用不當(dāng)、探頭角度偏差、耦合不良以及位置

精確度問題等都會影響檢測效果。

確保耦合劑的選擇與被檢測材料的物理特性相匹配，并均勻涂抹

在探頭和工件表面之間。

當(dāng)檢測復(fù)雜結(jié)構(gòu)或曲面時，運用靈活的探頭位置設(shè)定技巧，確保

能得到全面覆蓋。

7.1探頭噪聲和信號衰減

在超聲檢測的實際操作中，探頭噪聲和信號衰減是兩個重要的考

慮因素，它們直接影響到檢測的準(zhǔn)確性和可靠性。

選擇高質(zhì)量、經(jīng)過校準(zhǔn)的探頭，確保其性能穩(wěn)定且噪聲在可接受

范圍內(nèi)。

在檢測過程中，盡量保持探頭的清潔，避免灰塵、油污等雜質(zhì)附

著在探頭上。

信號衰減是指超聲波在介質(zhì)中傳播時，其能量逐漸減弱的現(xiàn)象。

信號衰減會影響超聲波在工件中的傳播距離和分辨率，為了減小信號

衰減的影響，可以采取以下措施：

選擇具有良好穿透性的超聲波探頭，使其能夠攜帶足夠的能量穿

透工件。

在檢測過程中，盡量減少障礙物的存在，避免信號在傳播過程中

受到多次反射和折射的影響。

對檢測人員進(jìn)行培訓(xùn)，提高他們的操作技能和對探頭噪聲、信號

衰減的認(rèn)識。

探頭噪聲和信號衰減是超聲檢測中不可忽視的因素，通過采取有

效的措施，可以降低它們對檢測結(jié)果的影響，提高檢測的準(zhǔn)確性和可

靠性。

7.2界面反射和多重反射的影響

在超聲檢測中，界面反射和多重反射是兩個至關(guān)重要的概念，它

們直接影響到檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。理解這些現(xiàn)象對于確保檢

測有效性的基礎(chǔ)知識至關(guān)重要。

界面反射是指超聲波在兩個不同介質(zhì)的交界面上發(fā)生的反射現(xiàn)

象。這種反射通常遵循銀斯定律，即入射角等于反射角。超聲波從測

試介質(zhì)傳播到對接頭、焊接或其他加工區(qū)域的界面時，一部分聲波會

在此界面上反射回去。反射回來的聲波可以被檢測儀器接收，并轉(zhuǎn)化

為檢測信號。界面反射的大小取決于界面質(zhì)量和聲波頻率，使用合適

的超聲波頻率和適當(dāng)?shù)臏y試角度，可以優(yōu)化反射信號以提高檢測精度。

多重反射是指超聲波在多個界面之間多次反射的現(xiàn)象，當(dāng)超聲波

遇到多個平面相交的界面，例如在構(gòu)件的接合處或者內(nèi)部缺陷時，會

發(fā)生多次反射。多重反射會導(dǎo)致檢測信號變得復(fù)雜，有時會削弱原缺

陷的信號特征，從而影響后續(xù)的分析。

為了減少多重反射的影響，超聲檢測通常需要采取適當(dāng)?shù)拇胧?/p>

如增加測試角度以減少特定區(qū)域的多重反射，或者使用特殊設(shè)計的檢

查設(shè)備來抑制特定的聲波路徑。采用聲學(xué)濾波技術(shù)，如混淆濾波器，

可以幫助檢測