4超聲檢測技術(shù)的分類與特點(diǎn)

4.1超聲檢測技術(shù)分類

超聲檢測技術(shù)分類的方式有多種，較常用的有以下幾種：

1.按原理分類：脈沖反射法、穿透法、共振法、衍射時(shí)差法；

2.按顯示方式分類：A型顯示、B型顯示、C型顯示；

3.按聲束入射方向分類：直射聲束法.斜射聲束法(橫波法，縱波法，瑞利波法.蘭姆波法)；

4.按探頭數(shù)目分類：單探頭法、雙探頭法、多探頭法；

5.按耦合方式分類：接觸法、液浸法；

6.按人工干預(yù)的程度分類：手工檢測、自動(dòng)檢測。

每一個(gè)具體的超聲檢測技術(shù)都是上述不同分類方式的一種組合，如最常用的單探頭縱波垂直入

射脈沖反射接觸法(A型顯示)。在日常工作中，人們常說的縱波探傷往往就是指這種技術(shù)。

每一種檢測技術(shù)都有其特點(diǎn)與局限性，針對每一檢測對象所采用的不同的檢測技術(shù).是根據(jù)檢

測的目的及被檢件的形狀、尺寸、材質(zhì)等特征來進(jìn)行選擇的。

4.1.1按檢測原理分類

1)脈沖反射法

脈沖反射法是由超聲波探頭發(fā)射脈沖波到工件內(nèi)部,通過觀察來自工件的缺陷或工件底面反射

波的情況來對工件進(jìn)行檢測的方法。脈沖反射法又分為缺陷回波法、底波高度法、多次底波法等。

A)缺陷回波法

缺陷回波法就是根據(jù)缺陷的反射回波情況來判斷缺陷的檢測方法。該方法以回波的傳播時(shí)間來

確定缺陷的位置，以回波的幅度來確定缺陷的大小，是脈沖反射法的基本方法。

a)方法簡介：如圖4—1所示，當(dāng)丁件中不存在缺陷時(shí)，A型顯示的波形中僅有始脈沖。和底面問

波(B)兩個(gè)信號。而當(dāng)工件中存在缺陷時(shí),在始脈沖與底面回波之間將出現(xiàn)來自缺陷的回波(F)。缺陷

I可波的高度與缺陷的反射面大小、取向、形狀、缺陷性質(zhì)及其距探頭的距離有關(guān),通過觀察缺陷I川波

(F)的高度可對缺陷的大小進(jìn)行評估,通過觀察缺陷回波(F)在時(shí)基線上的位置,可得到缺陷的埋藏深

度。

圖4一1缺陷回波法

b)缺陷回波法的優(yōu)缺點(diǎn)：

①缺陷回波法的主要優(yōu)點(diǎn)：

?當(dāng)材質(zhì)條件較好且選用探頭適當(dāng)時(shí)，脈沖回波法可觀察到非常小的缺陷回波，達(dá)到很高的檢

測靈敏度。

?缺陷定位精度高，缺陷判斷也較容易

脈沖反射法可以充分地利用缺陷反射波的傳播時(shí)間，通過調(diào)節(jié)掃描速度，對缺陷進(jìn)行精確定位，

對缺陷判斷也較容易。

?適用性廣泛

脈沖反射法可以使用不同的探頭，采取不同的耦合方式進(jìn)行檢測，既可進(jìn)行縱波檢測，也可以

進(jìn)行橫波、表面波和板波檢測，并能對各類工件從多方面進(jìn)行檢測。

?現(xiàn)場操作方便

脈沖反射法使用單探頭檢測時(shí)，不需要專用的掃查裝置,現(xiàn)場操作方便。由于脈沖反射法具有上

述優(yōu)點(diǎn)，是一種廣泛應(yīng)用的方法。

②脈沖反射法的缺點(diǎn)

?存在一定的盲區(qū),對位于表面和近表面的缺陷檢出能力低。

?聲波由發(fā)射到接收要通過雙倍的聲程，因而聲能衰減大，不利于高衰減材料的檢測。

?對取向不良（如傾斜）的缺陷，可能接收不到回波而漏檢，如圖4一2（a）所示。

.^■4=--少一7

I___

（a）脈沖反射法（b）穿透法

圖4一2探測取向不良的缺陷

B）底波高度法

a）方法簡介

圖4—3是底波高度法判斷缺陷的原理，當(dāng)工件的材質(zhì)和厚度、表面狀態(tài)不變時(shí)，底面回波B的

高度基本是不變的。當(dāng)工件中存在一定尺寸的缺陷或材質(zhì)存在較大的變化時(shí)，底面回波的高度會(huì)下

降甚至消失。因此，對檢測面與底面平行的工件進(jìn)行脈沖向波直射聲束法超聲檢測時(shí)，底面I可波高

度的監(jiān)測也可作為一種判斷缺陷的檢測手段。

b）方法特點(diǎn)：

①底波高度法對缺陷檢測的靈敏度較低，且無法對缺陷定位，定量也較難，因此，常作為輔助

手段以發(fā)現(xiàn)一些與入射面成一定角度的缺陷或小而密集的缺陷。這類缺陷往往反射幅度很低，或觀

察不到反射信號。

②僅適應(yīng)于上下底面平行、形狀簡單的工件檢測，如鑄、鍛件的檢測。

③同樣投影面積的缺陷可得到大致相同的顯示，不存在盲區(qū)。

（a）為完好狀態(tài)（b）存在吸收性缺陷（c）存在傾斜缺陷

圖4一3根據(jù)底面回波判斷缺陷的示意圖

C）多次底波法

多次底波法就是根據(jù)工件底面多次反射波的情況來判斷缺陷的檢測方法，多次底波法也稱為多

次反射法。

圖4-4是多次底波法判斷缺陷的原理。超聲波在互相平行的探測面和底面之間往復(fù)多次反射,

使示波屏上出現(xiàn)多次底波。如果工件中無缺陷，超聲波從工件底面的反射波，一部分能量被探頭接

收使示波屏上產(chǎn)生一次回波（B0,另一部分能量又從探測面折回底面再被探頭接收，得到二次回波

B2,如此往復(fù)多次，直至聲能損耗完為止，使示波屏上出現(xiàn)的多次底波高度依次遞減（如圖4—4a）；

如果工件中存在吸收性的缺陷，由于缺陷的反射和散射增加了聲能的損耗，從而使底波次數(shù)減少，

如圖4—4（b）；另一方面，缺陷的存在打亂了底波高度依次遞減的規(guī)則，在較高的底波之間出現(xiàn)了較

低的缺陷回波，如圖4-4（2）；如工件中存在大的缺陷，則沒有底波，只有缺陷波的多次反射，如

圖4—4（d）。

（a）完好狀態(tài)（b）存在吸收性缺陷（C）存在小缺陷（d）存在大缺陷

圖4一4多次反射法

2）穿透法

A）穿透法及原理

穿透法通常采用兩個(gè)探頭，分別放置在工件兩側(cè)，?個(gè)探頭發(fā)射超聲波，而在相對的?面由另

一個(gè)探頭接收穿過工件的超聲波，根據(jù)超聲波穿透工件后的能顯變化情況來進(jìn)行檢測的方法。穿透

法的檢測原理如圖4—5所示。

（?）無缺陷（b）的小缺陷（c）有大缺陷

圖4—5穿透法

B）方法特點(diǎn)：

a）穿透法無法得知缺陷深度的信息，即無法對缺陷定位；對■于缺陷尺寸的判斷也是十分粗略的。

b）不存在盲區(qū)。對取向不良的缺陷，也能得到較好的探測效果，如圖4一5（b）。

c）穿透法沒有反射的聲程，因此聲程短，適宜于探測衰減系數(shù)較大的材料。

d）對于形狀簡單的批量工件，穿透法操作方便，判定缺陷較簡單，檢測速度較快，容易實(shí)現(xiàn)連

續(xù)地自動(dòng)化檢測。

e）僅適應(yīng)于上下底面平行、形狀簡單的工件檢測，如鑄、鍛件的檢測。

f）穿透法檢測時(shí)要保持兩個(gè)探頭的位置相對應(yīng)，往往需要有專用的掃查裝置。

g）靈敏度低，由于繞射，小缺陷容易漏檢。

3）共振法

A）方法簡介：

當(dāng)工件厚度（6）為超聲波波長的整數(shù)倍時(shí)，入射波與反射波的相位相反，在工件內(nèi)產(chǎn)生駐波，

引起共振。

B）方法應(yīng)用

a）可用于判斷工件是否存在缺陷，若工件中存在缺陷，引起厚度的變化，從而使共振頻率發(fā)生

變化，因而可根據(jù)共振頻率的變化判斷工件中是否存在缺陷。

b）用于工件的厚度測量。

小。2方入/2=。23-府1）。

式中，匕工件厚度；

加一工件的固有頻率；

工件的聲速；

八一波長；

加、介i一兩相鄰共振頻率。

在實(shí)際測厚過程中，工件的固有頻率一般是不知道的，只有通過測得兩相鄰共振頻率小、fn-l來

計(jì)算工件厚度。

4.1.2按聲束入射方向分類

1）直射聲束法

A）方法簡介：

使聲束軸線垂宜于檢測面進(jìn)入工件進(jìn)行檢測的技術(shù)，稱為直射聲束法。直射聲束法通常采用的

波型是縱波，當(dāng)采用縱波檢則時(shí)，也稱縱波法.圖和圖4-5是直射聲束法中脈沖反射法和穿

透法的示意圖。

縱波法有單晶探頭反射法、雙晶探頭反射法和穿透法等。經(jīng)常使用的是單品探頭反射法。

B）直射聲束脈沖反射法的特點(diǎn)

a）縱波法可以用于探測鑄件、鍛件及其制品。由于縱波對晶界反射和散射的敏感性較差，所以，

縱波法還可用于粗晶材料的檢測，能有效地檢出平行于檢測面的缺陷。

b）在同一種介質(zhì)中，縱波的波長大于其它波型的波長,縱波的穿透能力強(qiáng)，可探測的工件厚度

是所有波型中最大的。

C）在檢測中，縱波法的入射波方向和波型不發(fā)生變化，缺陷定位比較方便、淮確。由于聲場接

近于按簡化模型進(jìn)行理論推導(dǎo)的結(jié)果，可對缺陷尺寸進(jìn)行當(dāng)量評定。

d）縱波法的缺點(diǎn)是存在盲區(qū)，只能探測盲區(qū)以外的缺陷。

C）雙晶探頭脈沖反射法

a）方法簡介：雙晶探頭脈沖反射法利用兩個(gè)晶片一發(fā)一收，可以在很大程度上克服直探頭反射

法盲區(qū)的影響。其檢測原理見圖4—6。

b）波形顯示情況：采用雙探頭檢測時(shí)，雖然探頭中的兩個(gè)晶片用隔聲層隔開，仍能接收到少量

界面處直接反射的聲波（S）,但其幅度通常較低。無缺陷時(shí)接收的第一個(gè)較高幅度的回波應(yīng)為底面

回波（B）,如圖4—6。）。如存在缺陷，缺陷回波位于界面回波（5）和底面回波（13）之間，如圖4一6（9。

c）用途：雙晶探頭適用于檢測近表面缺陷，也可用于薄工件、小直徑棒材等的檢測。

d）使用注意事項(xiàng)：

①應(yīng)根據(jù)工件厚度選擇合適的交匯區(qū)的深度；

②測定缺陷范圍（或指示長度）時(shí)，探頭移動(dòng)方向應(yīng)垂直于隔聲層方向。

2）斜射聲束法

A）方法概述

使聲束以一定入射角（大于0）進(jìn)入檢測面，利用聲束在工件中產(chǎn)生的傳播方向與檢測面成一

定角度的波進(jìn)行檢測的技術(shù)稱為斜射聲束法。根據(jù)所選擇入射角度的不同，工件中產(chǎn)生的波型可同

時(shí)有縱波與橫波，也可為純橫波、表面波或板波。當(dāng)工件中同時(shí)存在縱波與橫波時(shí)，因檢測所用的

波型主要是縱波，故稱為縱波斜射法；當(dāng)工件中僅存在純橫波，采用純橫波進(jìn)行檢測的方法稱為橫

波法；當(dāng)工件中僅存在表面波，采用表面波進(jìn)行檢測的方法稱為表面波法：同理，采用板波進(jìn)行檢

測的方法稱為板波法。

B）斜射聲束的產(chǎn)生方式：

產(chǎn)生斜射聲束的方法通常有下列兩種方式：

a）一種是采用接觸法斜角探頭，由晶片發(fā)出的縱波通過?定傾角的斜楔到達(dá)接觸面，在界面處

發(fā)生波型轉(zhuǎn)換，產(chǎn)生所需波型和角度的斜射聲束；

b）另一種是利用水浸直探頭，在水中改變聲束入射到檢測面時(shí)的入射角，從而在工件中產(chǎn)生所

需波型和角度的折射波。

C）方法簡介

a）橫波法：

利用純橫波進(jìn)行檢測的方法稱為橫波法。如前所述，產(chǎn)生純橫波的條件是：縱波入肘，在工件

中只產(chǎn)生單一的橫波，縱波入射角應(yīng)大于第一臨界角而小于第二臨界角，即：

①方法簡介：

圖4一7和圖4一8是斜射聲束橫波檢驗(yàn)的兩種典型情況。對于接觸法斜角探頭，斜理常用材料

為有機(jī)玻璃（其縱波速度C,=2.73X103m/s）,根據(jù)折射定律，當(dāng)工件材料為鋼時(shí)（縱波速度C,=5.9X

10%/s,橫波速度Cs=3.23XI01/s）,可得第一臨界角。1為27.6°,第二臨界角。u為57.8°,當(dāng)入

射角在這兩個(gè)角度之間時(shí)，可在工件中呈現(xiàn)單一橫波。通常檢測所用橫波折射角為38°-80°之間。

如圖4—7所示，橫波斜射聲束檢測時(shí)，聲束在上下表面間反射形成W形路徑。如果聲波在前進(jìn)中沒

有遇到障礙，聲波不會(huì)返回，A掃描顯示除發(fā)射脈沖T外無其它回波。當(dāng)聲束路徑中遇到缺陷時(shí),

反射回波將出現(xiàn)在相應(yīng)的聲程位置處。

圖4一7斜射聲束橫波接觸法平板檢測

②方法應(yīng)用：

橫波法主要用于管材、焊縫的檢測，檢測其它工件時(shí)，常作為?種輔助檢測手段，以發(fā)現(xiàn)與檢

測面成較大傾角的缺陷。其中一種常見的應(yīng)用是檢測與表面垂直或接近垂直的表面開口的平面型缺

陷（見圖4-9）o此時(shí)利用的是橫波入射至缺陷與表面形成的端角處產(chǎn)生的端角反射，缺陷在時(shí)基

線上出現(xiàn)的位置與一次波入射至底面的位置重合。

b）縱波斜射法：

在工件中同時(shí)產(chǎn)生縱波和橫波，利川縱波進(jìn)行檢測的方法，稱為縱波斜射法。此時(shí)縱波入射角

應(yīng)小于第一臨界角，即，這時(shí)工件中同時(shí)存在縱波和橫波。這種方法主要是利用縱波在工件中比橫

波的聲速大、材衰小、穿透能力強(qiáng)、信噪比高的特點(diǎn)，常用于晶粒較為粗大的工件（如奧氏體鋼焊

縫）的檢測，也用于厚壁管的檢測。由于縱波在工件中的傳播速度比橫波大，對厚度大的工件，橫

波一般不會(huì)對檢測產(chǎn)生干擾；但對于薄工件，橫波會(huì)對檢測產(chǎn)生干擾，檢測時(shí)應(yīng)予以注意。

c）表面（瑞利）波法

利用表面波進(jìn)行檢測的技術(shù)稱為表面波法。表面波法通常利用的是瑞利波，因此，又稱為瑞利

波法。第一章中已對瑞利波有所介紹，它是一種在厚度遠(yuǎn)大于波長的固體表面層上傳播的一種波型。

①瑞利波的產(chǎn)生方式：瑞利波的產(chǎn)生方式較多，超聲檢測中最常用的方式與橫波斜射聲束接觸

法的產(chǎn)生方式相似，采用斜角探頭,在入射角（a）滿足下式的條件下，在界面上可產(chǎn)生較強(qiáng)的瑞利波。

/斜角探頭

F，工件

圖4—10表面波法

②瑞利波檢測原理

瑞利波在傳播過程中遇到表面或近表面缺陷時(shí)，部分聲波在缺陷處被反射，并沿T件表面返回，

A顯示波形上回波的水平位置與缺陷在工件表面距探頭入射點(diǎn)的距離相關(guān)（見圖4-10）o

③瑞利波檢測法的主要應(yīng)用：

?工件表面缺陷（如裂紋）一般都有曲率很大的棱角，故對缺陷有很高的靈敏度，可用于檢測工

件表面及近表面的缺陷。

?瑞利波在傳播過程中遇到工件表面存在裂紋時(shí)，除部分聲波在缺陷處仍以瑞利波被反射形成

缺陷回波外，另一部分聲波仍沿裂紋表面?zhèn)鞑?，使聲程發(fā)生變化，根據(jù)瑞利波傳播的聲程變化來確

定裂紋的深度。

④瑞利波檢測特點(diǎn)：

?瑞利波幅度沿深度方向衰減很快，距表面一個(gè)波長以上幅度已很微弱。另一方面，瑞利波在

沿表面?zhèn)鞑サ倪^程中，工件表面的油污、不光潔等因素也會(huì)引起能量的衰減。

?瑞利波在曲面上傳播時(shí)，其速度隨曲面形狀和曲率大小而有所不同，凸面上速度較大，凹面上

速度較小，曲率半徑與波長之比足夠大（約50倍以上）時(shí),基本與平面相同。在缺陷定位時(shí)應(yīng)注意這一

現(xiàn)象。

?不能根據(jù)缺陷的反射可波幅高度確定缺陷當(dāng)量。

各種形狀的人工反射體對表面波的反射能力有明顯的不同，對于暴露在表面上有棱用的缺陷有

較大的反射能力，相反，對圓滑過渡的人工缺陷，則反射能力較小，此外，隨缺陷距表面卜埋藏深

度的增加，反射能力迅速下降。

?可用拈油的手在聲的傳播方向上觸摸并觀察缺陷的反射I可波幅高度的變化，從而確定缺陷的

位置。

d）板波法

板波法就是使用板波進(jìn)行檢測的方法。這種方法主要，書于探測薄板和薄壁管，其厚度一般小于

6nlm。檢測時(shí)?，板波充滿整個(gè)薄板或薄壁管，既可發(fā)現(xiàn)表面缺陷，也可以發(fā)現(xiàn)內(nèi)部缺陷。對缺陷判定

也不復(fù)雜，若工件中不存在塊陷時(shí)，示波屏上只出現(xiàn)工件瑞面反射波；若存在缺陷時(shí)，會(huì)出現(xiàn)缺陷

波，且端面反射波波幅度降低，缺陷回波波幅高度取決于迎波面的形狀和尺寸。板波法不能確定缺

陷的深度位置。

對于不同的板厚，入射角應(yīng)不同，因此，采用板波法檢測時(shí)，由于可變角探頭能較方便地調(diào)節(jié)

入射角，從而可確定最佳的入射條件，故在實(shí)際檢測時(shí)，常使用可變角探頭。

4.1.3按探頭數(shù)目分類

1）單探頭法

使用一個(gè)探頭兼作發(fā)射和接收超聲波的檢測技術(shù)稱為單探頭法。單探頭法操作方便，是目前最

常用的一種檢測技術(shù)。

如前所述，單探頭脈沖反射法可分為直射法或斜射法,均要求缺陷主反射面與聲束軸線垂直。

當(dāng)缺陷主反射面與入射面的傾角較大或由于結(jié)構(gòu)和表面狀態(tài)的原因不能使聲束達(dá)到所需要的角度時(shí),

單探頭就可能難以有效地檢測出所要求的缺陷。

2）雙探頭法

A）并列式：兩個(gè)探頭并列放置，檢測時(shí)，兩個(gè)探頭同步同向移動(dòng)（類似雙晶探頭），如圖4-11

（a）,另一種方法是一個(gè)探頭固定，另一個(gè)探頭移動(dòng)，如圖4—11（b）6前者主要用于提高信噪比、

減少盲區(qū)，適應(yīng)于較薄工件的檢測，后者主要用于檢測傾斜的缺陷。

B)交叉式：兩個(gè)探頭軸線交叉，兩線相交之點(diǎn)為要檢測的部位，如圖4一12所示，這種檢測方

法可發(fā)現(xiàn)與檢測面垂直的片狀缺陷，在焊縫檢測中，常用于檢測橫向缺陷。

口?

(a)(b)

圖4一11并列式圖4-12交叉式

C)K形串列式：兩個(gè)探頭以相同的方向分別放置于工件的上下表面上，一個(gè)探頭發(fā)射的聲波被

缺陷反射，被缺陷反射的聲波正好落在另?個(gè)探頭的入射點(diǎn)上，如圖4—13所示，此種檢測方法主

要用于檢測與檢測面垂直的片狀缺陷。

D)V形串列式：兩個(gè)探頭相對方向放置在工件的檢測表面上，一個(gè)探頭發(fā)射的聲波被缺陷反射，

被缺陷反射的聲波正好落在另一個(gè)探頭的入射點(diǎn)上，如圖4—14所示，此種檢測方法主要用于檢測

與檢測面平行的片狀缺陷。

圖4—13K形串列式圖4—14V形串列式

E)前后同向串列式

a)方法簡介

前后同向串列式的檢測方法如圖4—15所示，將兩個(gè)入射角相同的斜探頭一前一后、以相同的

方向放置在工件的同一檢測表面上，當(dāng)試件中無缺陷時(shí)，接收探頭接收不到回波；當(dāng)工件中存在缺

陷(F)時(shí)，發(fā)射探頭發(fā)射的聲波經(jīng)缺陷反射到達(dá)底面，再從底面反射至接收探頭。此種檢測方法主

要用于檢測與檢測面垂直的片狀缺陷，如U形坡口焊縫或窄坡口焊縫中的未熔合。由于兩個(gè)探頭在

同一檢測面上，操作比較方便，是常用的一種方法。

圖4—15前后同向串列式

b)前后同向串列式的檢則特點(diǎn)：

①采用前后同向串列式時(shí)，只能檢出檢測截面上的缺陷，所謂檢測截面，是指串列式檢測時(shí),

作為檢測對象的截面，焊縫檢測時(shí).，一般以焊縫坡口面作為檢測截面。

②前后同向串列式檢測忖，應(yīng)確定串列基準(zhǔn)線。所謂串列基準(zhǔn)線，是指串列式掃查時(shí)作為一收

一發(fā)兩探頭等間距移動(dòng)的基徒線，如圖4一15所示，串列基準(zhǔn)線與檢測截面的水平距離（y）為K6

（即kK6）。檢測時(shí)，只有當(dāng)探頭相對于串列基準(zhǔn)線等距離移動(dòng)（即QXQE）時(shí)，接收探頭才能接

收到經(jīng)底面反射的缺陷回波，在這種情況下，其聲程恒定為0.5跨距。而且，對于一定厚度的工件

和一定角度的探頭，缺陷在時(shí)基線上的位置是恒定的，它不隨缺陷深度的改變而改變。缺陷的深度

位置可根據(jù)探頭的K值和后一探頭距串列基準(zhǔn)線的距離（。）求出。

從圖4-15中可看到:若測得后一探頭距串列基準(zhǔn)線的距離為a,因y=K6,可求得前探頭距檢測

截面的距離（L）為：L=y-G,由此可求得缺陷的深度（H）為；H=L/K。

③由于探頭存在前沿和后沿，故存在檢測的盲區(qū)。

若設(shè)斜探頭的折射角為萬，前沿距離為限后沿距離為71,則下底面的盲區(qū)高度（HH4）可由下式

求得：rj+（4—1）

H飛L為不

在實(shí)際檢測中，經(jīng)常選用折射角戶為45。的斜探頭（即K=l）,根據(jù)上式，可知下底面的盲區(qū)高度

為前、后沿距離之和的二分之一。

若焊縫的余高未磨平，上表面也存在盲區(qū)，其高度（H上盲）可由下式求得：

?_LL(4—2)

上L礪_工

式中:￡一探頭入射點(diǎn)至檢測截面的水平距離。

3）多探頭法

組合起來進(jìn)行檢測，稱為多探頭法。采用這類技術(shù)的目的是為了提高檢測效率，通常采用多通

道儀器和自動(dòng)掃查裝置。

4.1.4按耦合方式分類

從探頭與工件間聲耦合的方式來看，還可將超聲檢測技術(shù)分為接觸法與液浸法兩大類.

1）接觸法

接觸法檢測是將探頭與工件表面直接接觸進(jìn)行檢測的技術(shù)（見圖4-1）,通常在探頭與檢測面

之間涂有一層很薄的耦合劑，以改善探頭與檢測面之間聲波的傳導(dǎo)。前面4.1.1節(jié)至4.1.3節(jié)所述

的各種檢測技術(shù)，均可采用接觸法實(shí)現(xiàn)。

2）液浸法

A）液浸法及其特點(diǎn)

液浸法是將探頭和工件全部或部分浸于液體中，以液體作為耦合劑，聲波通過液體進(jìn)入工件進(jìn)

行檢測的技術(shù)。液浸法最常用的耦合劑為水，此時(shí)，乂稱為水浸法。由于液體中不存在剪切力，只

有縱波能夠在液體中傳播，但隨著聲束在工件表面入射角的不同，工件中同樣可以產(chǎn)生縱波、橫波、

表面波、蘭姆波等波型，從而實(shí)現(xiàn)不同波型的檢測。

圖4-16為液浸法直射聲束縱波檢測的示意圖。從圖中可以看出，液浸法A掃描顯示與接觸法

有不同特征。在發(fā)射脈沖之后，首先出現(xiàn)的是聲波經(jīng)過液層以后在液體與工件的界面反射回來的波,

稱為界面回波（S）。之后，出現(xiàn)與接觸法時(shí)相似的缺陷回波和底面回波。觀察A掃描顯示時(shí)，常用延遲

功能將始波調(diào)到顯示屏之外僅觀察界面回波以后的部分。

Id

圖4-16液浸法直射聲束縱波檢測

B）液浸法的分類

在超聲檢測中，常按檢則方式、液層厚度和所使用的探頭種類進(jìn)行分類

a）按檢測方式分類

按不同的檢測方式，液沒法可分為全浸沒式和局部浸沒式。

①全浸沒式：全浸沒式是把被檢工件全部浸沒于液體中，全浸沒式適于體枳不大，形狀簡單的

工件檢測，如圖4一16所示，

②局部浸沒式：把被檢工件的一部分浸沒在液體中或被檢工件與探頭之間保持一定的水層距離

進(jìn)行檢測的方法，它適于大體積工件的檢測。局部浸沒式又可分為噴液式、通水式和滿溢式。

?噴液式：超聲波通過一定壓力噴射至工件檢測表面的水柱耦合方式，如圖4—17（a）所示。

?通水式：借助于一個(gè)專用的液罩，液罩有進(jìn)、出水口，以保持液罩內(nèi)有一定容量的液體，超

聲波通過液罩內(nèi)的液體進(jìn)入工件的檢測方式，如圖4—17（。）所示。

?滿溢式：滿溢式的液罩結(jié)構(gòu)與通水式相似,但只有進(jìn)水口，多余液體從罩上溢出，這種方式稱

為滿溢式，如圖4-17（°）所示。

b）按液層厚度分類

根據(jù)探頭現(xiàn)工件檢測面之間液層的厚度，液浸法可分為高液層和低液層。

c）按探頭種類分類

根據(jù)所使用探頭的類型，液浸法可分為水浸直探頭法和水浸聚焦探頭。

0水浸聚焦探頭的特點(diǎn)

a）使用聚焦探頭的優(yōu)點(diǎn)

液浸法便于采用聚焦探頭進(jìn)行檢測，由于聚焦探頭具有聚焦區(qū)域內(nèi)聲能集中、焦點(diǎn)附近聲束直

徑小的特點(diǎn)，使聚焦探頭在使用時(shí)具有以下優(yōu)越性：

①可提高聚焦區(qū)內(nèi)小缺陷檢測的信噪比，這對于需要檢測尺寸特別小的缺陷以及衰減和噪聲大

的材料時(shí)非常有利。

②由于焦區(qū)聲束直徑小，故橫向分辨力較好，對于面積大于聲束直徑的缺陷，有利于確定缺陷

的面積和形狀。

③缺陷反射面相對于探頭軸線的傾角對回波幅度的影響遠(yuǎn)小于使用平探頭時(shí)的情況，有利于減

少缺陷取向?qū)θ毕輽z出的影響

b）使用聚焦探頭必須注意的問題

①焦點(diǎn)處聲束直徑比要求檢測的平底孔當(dāng)量小時(shí)，需采用特殊的方法調(diào)整儀器靈敏度和進(jìn)行缺

陷評定。

②由于焦點(diǎn)直徑小，必須減小掃查間距，因而使檢測效率降低。因此，需要綜合考慮檢測時(shí)間

與分辨力、信噪比的要求，選擇合適的探頭參數(shù)。

3）接觸法與液浸法的特點(diǎn)比較

A）接觸法檢測的優(yōu)點(diǎn)是：

a）多為手動(dòng)檢測，操作方便。

b）設(shè)備簡單，僅需簡單的儀器及探頭，適合于現(xiàn)場檢驗(yàn)，目成本較低。

c）直接耦合，入射聲能損失少，檢驗(yàn)靈敏度較高。

B）接觸法檢測的缺點(diǎn)是：

a）手工操作受人為因素影響較大，耦合不易穩(wěn)定。

b）被檢工件表面的粗糙發(fā)對入射聲能損失影響較大。

C）液浸法檢測的主要特點(diǎn)

a）探頭與工件不接觸，超聲波的發(fā)射與接收都比較穩(wěn)定。工件表面粗糙度的影響在水浸法中也

存在，但粗糙表面引起的聲能損失比接觸法小得多。但在檢測靈敏度要求較高時(shí)，表面細(xì)而尖銳的

加工紋路會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的散射信號，使表面回波變寬，盲區(qū)明顯增大，甚至無法探傷。

b）通過調(diào)節(jié)探頭角度，可方便地改變探頭發(fā)射的超聲束的方向，從而很容易地實(shí)現(xiàn)斜射聲束檢測,

以及沿曲面或不規(guī)則表面進(jìn)行的掃杳，對于獲得不同取向缺陷的最大回波高度也是有利的。

c）由于界面回波的占寬和阻塞作用都比發(fā)射脈沖小，從而檢測盲區(qū)小，可檢測較薄的工件。

d）由于探頭不直接接觸工件,探頭壽命較長。

e）便于實(shí)現(xiàn)聚焦聲束檢則，滿足高靈敏度、高分辨率檢測的需要。

f）便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測，減少影響檢測可靠性的人為因素。

g）由于聲波在液體和工件的界面產(chǎn)生反射，損失了大量能量，檢測同樣尺寸的反射體時(shí)，與接觸

法相比，必須采用較高的增益。當(dāng)檢測高衰減材料或大厚度材料時(shí)，可能沒有足夠的能量。

4.1.5手工檢測和自動(dòng)檢測

1）手工檢測

手工檢測一般指由操作者手持探頭進(jìn)行的A型脈沖反射式超聲檢測。手工檢測易于操作且應(yīng)用

方便，大量應(yīng)用于在航天、航空、船舶等相關(guān)行業(yè)中，對于保證產(chǎn)品質(zhì)量起了里要的作用，GB/T11345、

GJB1580、CB/T3559等標(biāo)準(zhǔn)主要的適用范圍即為手工檢測。但是，也要看到，手工檢測結(jié)果受操作

者的人為因素影響比較大，假定在儀器探頭等其他一切硬件條件均滿足工藝的情況下，這時(shí)操作者

的責(zé)任心、情緒狀態(tài)、探頭掃查的方式和手法、技術(shù)水平等均會(huì)直接關(guān)系到缺陷的檢出率和缺陷判

斷的準(zhǔn)確率，另一方面，檢測過程中的超聲信號無法連續(xù)記錄，檢測結(jié)果的可靠性、重現(xiàn)性均難以

保證。

2）自動(dòng)檢測

A）采用自動(dòng)掃查裝置。探頭固定于機(jī)械掃查裝置上，掃查裝置或工件按照設(shè)定的方式運(yùn)動(dòng)，從

而完成超聲檢測的全過程。如鋼管制造企業(yè)采用的無縫鋼管自動(dòng)超聲檢測，軋鋼廠采用的板材自動(dòng)

超聲檢測等。

B）自動(dòng)記錄聲束位置信息，自動(dòng)采集和記錄數(shù)據(jù)。為跟蹤和記錄探頭位置，自動(dòng)超聲檢測設(shè)備

必須配備位置傳感器，一般采用編碼器或聲定位技術(shù)，但相控陣方法是個(gè)例外，因?yàn)橄嗫仃嚳梢圆?/p>

用電子掃描以代替機(jī)械掃描。在掃查過程中，自動(dòng)超聲設(shè)備應(yīng)能夠自動(dòng)采集超聲信號以及相對應(yīng)的

位置信息，并以不可更改的方式記錄下來。按照驅(qū)動(dòng)掃查裝置的動(dòng)力而言，可分為電動(dòng)機(jī)驅(qū)和人力

驅(qū)動(dòng)。若采用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，則稱為全自動(dòng)；若用人力驅(qū)動(dòng)，則稱為半自動(dòng)。

超聲成像技術(shù)涉及二維或三維成像，成像時(shí)，需要采集超聲信號以及相對應(yīng)的位置，'言息，因此

都屬于自動(dòng)超聲檢測。

4.1.6材料聲速的測量方法

1）直接測量法

在超聲波檢測中，常用比較法測定聲速，即就是將已知材料的聲速和待測材料的聲速進(jìn)行比較,然

后求出待測材料的聲速。由聲速。與傳播時(shí)間￡和傳播距離x的關(guān)系可知：

，=三（4—3）

因此，測量聲速最直接的方法就是利用機(jī)械的方法測出具有平行表面的試樣厚度，再測量超聲波

在試樣中傳播所需的時(shí)間（￡），再根據(jù)（4—3）式求出聲速（C）。其中，測量超聲波在試樣中傳播

所需的時(shí)間可有不同的方法，利用某些專用的儀器，可達(dá)到很高的測量精度。

2）比較法

在實(shí)際超聲檢測中，往往不具備專用的測量儀器，這時(shí)，可利用水平線性符合要求的A型脈沖

反射式超聲檢測儀，利用已知聲速的材料，采用比較法測量被測試樣的聲速，測量的基本原理如下：

如果已知一種材料的聲速為C”又能知道聲波在這種材料中傳播的距離為尤，若其回波出現(xiàn)在

時(shí)基線上的刻度為〃/格，由『?時(shí)基線刻度已調(diào)節(jié)成為一定的比例，刻度為〃/格可代表超聲波的相府

傳播時(shí)間,故有,

XFmG（4—4）

設(shè)待測材料的聲速為C,聲波在待測材料中傳播的聲程為是其回波出現(xiàn)在時(shí)基線上的刻度為

格上，同樣有：

X2=（4—5）

將（4-5）式除以（4—4）式：

_-JX2（4一6）

2

=A?2X,

4.2儀器掃描速度的調(diào)節(jié)

儀器掃描速度調(diào)節(jié)也稱時(shí)基線調(diào)節(jié)或檢測范圍調(diào)節(jié)，俗稱定標(biāo)。掃描速度調(diào)節(jié)的內(nèi)容包括兩個(gè)方

面，一方面是要使時(shí)基線刻度與聲波在材料中傳播的距離成一定比例，這一過程稱為比例調(diào)節(jié)，另

一方面，還要將聲程零位（入射點(diǎn)）與時(shí)基線上的零刻度線對齊，稱為零位調(diào)節(jié);以便于讀數(shù)。掃描

速度調(diào)節(jié)的目的是使時(shí)基線顯示的范圍足以包含所需的最大檢測范圍，并用于?確定缺陷波的位置

D掃描速度調(diào)節(jié)

熒光屏上時(shí)基線的水平刻度值「（格）與相應(yīng)的聲程玳〃加的比例關(guān)系稱為掃描速度調(diào)節(jié)，其關(guān)

系為：r：A=l：〃，〃是熒光屏上水平刻度一格所代表的實(shí)際聲程。例如，掃描速度調(diào)節(jié)為聲程1：

5,即r：/=1：5,是指熒光屏上水平刻度一格代表的實(shí)際聲程為5腿?！ㄖ档拇笮∈歉鶕?jù)探測范

圍來確定的，所以，掃描速度又稱為檢測范圍調(diào)節(jié)，也稱為掃描速度調(diào)節(jié)。

2）零位調(diào)節(jié)

為對缺陷進(jìn)行準(zhǔn)確地定位，在掃描速度調(diào)節(jié)時(shí)，需要將超聲波在保護(hù)膜（直探頭）、楔塊（斜探頭）

和耦合劑中傳播的時(shí)間（距離）扣除掉，以使探頭入射點(diǎn)（即聲束開始進(jìn)入工件的點(diǎn)）成為計(jì)算聲程的

起始點(diǎn)。為達(dá)到這一目的，就必需通過調(diào)節(jié)儀器的延遲旋鈕，使熒光屏上的水平刻度的零點(diǎn)與探頭

的入射點(diǎn)相重合，此調(diào)節(jié)過程就是零位調(diào)節(jié)。

經(jīng)過零位調(diào)節(jié)，始波的前沿位置弁不一定在熒光屏上水平刻度的零點(diǎn)上，而是向左邊有一定的

偏移。

3）掃描速度調(diào)節(jié)應(yīng)注意的問題。

A）試塊要與工件的材質(zhì)相同或相近。

掃描速度可以在工件上調(diào)節(jié)，也可以在試塊上調(diào)節(jié)。在試塊上調(diào)節(jié)掃描速度時(shí)，試塊的材質(zhì)要與

工件的材質(zhì)相同或相近。如果試塊與工件的材質(zhì)不同，由于二者的聲速不同，它們的回波在相同的

水平刻度值上反映的聲程是不相同的，這就會(huì)使缺陷定位產(chǎn)生誤差甚至導(dǎo)致缺陷的誤判。

B）只能用兩個(gè)不同聲程的反射波進(jìn)行調(diào)節(jié)，不能用始波和一次反射波來調(diào)節(jié)。調(diào)節(jié)掃芍速度時(shí).，

無論是用工件調(diào)節(jié)，還是用試塊調(diào)節(jié)，必須利用除始波以外的兩個(gè)不同聲程的反射波進(jìn)行調(diào)節(jié),而不

能利用始波和一次反射波來調(diào)節(jié)。因?yàn)?一次反射波和始波的距離中包含有超聲波在耦合劑、保護(hù)膜

或楔塊中的傳播距離,這一距離大于一次反射波在工件中的傳播距離，因此若用一次反射波和始波進(jìn)

行調(diào)節(jié),將會(huì)產(chǎn)生較大的誤差，使缺陷定位不準(zhǔn)確。數(shù)字式超聲檢測儀在調(diào)節(jié)掃描速度時(shí),要求輸入兩

個(gè)已知反射體的聲程。

C）在確定掃描速度調(diào)節(jié)比例時(shí)，既要滿足探測范圍，又要充分利用時(shí)基線的刻度范圍。

掃描速度調(diào)節(jié)比例（〃值）的大小是根據(jù)探測范圍來確定的，調(diào)節(jié)掃描速度時(shí)，必須滿足探測范圍

的要求。但如果只滿足探測范圍，而探測范圍只占據(jù)時(shí)基線的一小部分,這將不利于對缺陷同波的觀

察。因此，調(diào)節(jié)掃描速度時(shí),為了便于觀察缺陷回波，必須既要滿足檢測范圍，又要充分利用時(shí)基線的

刻度范圍。在實(shí)際探傷時(shí),通常使探測范圍占據(jù)水平刻度的80%以上的范圍。

如果需要觀察底波以后的缺陷回波時(shí)，確定〃值可以采用下式：

n=X/Q.8b（4-7）

如果只需要觀察底波以前的缺陷回波時(shí)，確定〃值可以采用下式：

n=\/b（4—8）

式中：X—探測范圍（聲程）

b一水平滿刻度值（格

4..2.1縱波掃描速度的調(diào)節(jié)

縱波檢測時(shí),掃描速度調(diào)節(jié)一般采用聲程調(diào)節(jié)法，聲程調(diào)節(jié)法是指熒光屏水平刻度值代表聲的傳

播聲程。調(diào)節(jié)時(shí)，可用工件或試塊上的已知尺寸的部位來調(diào)節(jié)掃描速度，現(xiàn)以下列說明調(diào)節(jié)過程。

例如，檢測厚度為〃的工件，如何調(diào)節(jié)掃描速度？

D確定掃描速度的調(diào)節(jié)比例（以最大探測范圍為準(zhǔn)）：

n=x/0.8ZF400/0.8X100=0.5/格

即掃描速度的調(diào)節(jié)比例為：聲程1：5

2)調(diào)節(jié)方法：

方法1：利用IN試塊上厚度為100〃〃〃的底面進(jìn)行調(diào)節(jié)：

首先,應(yīng)確定厚度為1()?！āāǖ拇笃降椎谝淮蔚酌娣瓷洳ㄔ跁r(shí)基線上的水平刻度值(丁人

再按相同的方法，可依次計(jì)算出各次底面回波氏、氏、M在時(shí)基線上的水平刻度值分別為40、

60、80(格)o

調(diào)節(jié)過程：將直探頭置于IIW試塊上厚度為100〃〃〃的底面，重復(fù)調(diào)節(jié)水平旋鈕和深度微調(diào)旋鈕,

直至各次底面同波8、丹、反、兄對準(zhǔn)水平刻度值2()、40、60、80格，這時(shí)掃描速度的調(diào)節(jié)比例正

好是1；5,采用這種調(diào)節(jié)時(shí)，能同時(shí)實(shí)現(xiàn)聲程零位和時(shí)基線零位的重合。

圖4-18縱波直探頭在IIW試塊上調(diào)節(jié)掃描速度的示意圖

方法2：若工件上下底面平行，可利用厚度為400碗的大平底調(diào)節(jié)：

確定厚度為400腿的人平底的第一次反射波在時(shí)基線上的水平刻度值(r.)：

*/n=400/5=80(格)

按同樣的方法,可依次計(jì)算出第二次底面回波員在時(shí)基線上的水平刻度值為160(格)。調(diào)節(jié)時(shí)，

先進(jìn)行掃描速度的比例調(diào)節(jié):將直探頭置于400腿探測面匕因若將第?底面回波調(diào)至?xí)r基線刻度為

80格的位置,則第二次底面回波在熒光屏以外,無法用兩個(gè)不同聲程的反射波進(jìn)行調(diào)節(jié)，因此,應(yīng)先調(diào)

節(jié)水平旋鈕,將第一底面回波調(diào)至?xí)r基線刻度為0的位置,再反復(fù)調(diào)節(jié)水平旋鈕和深度微調(diào)旋鈕,直

至底面回波原氏分別對準(zhǔn)水平刻度為0、80格的位置上，如圖4—19(a)所示。最后再進(jìn)行零位校準(zhǔn),

即調(diào)節(jié)水平旋鈕，將第一次底面回波(而平移至?xí)r基線刻度為80格的位置，如圖4—19(h：所示，至此

即完成了掃描速度調(diào)節(jié)。

力〔一口口」

(a)(b)(c)

圖4一19用底面回波/、&調(diào)節(jié)時(shí)基線的波形示意圖

4.2.2橫波掃描速度的調(diào)節(jié)

1)橫波檢測的掃描速度調(diào)節(jié)方法

斜探頭橫波檢測時(shí)，掃描速度調(diào)節(jié)可采用聲程調(diào)節(jié)法、水平調(diào)節(jié)法或深度調(diào)節(jié)法。聲程調(diào)節(jié)法

是指熒光屏?xí)r基線刻度值代表聲的傳播聲程，水平調(diào)節(jié)法是指熒光屏?xí)r基線刻度值代表缺陷在檢測

面上距探頭入射點(diǎn)的水平距離，而深度調(diào)節(jié)法是指熒光屏?xí)r基線刻度值代表缺陷距檢測面上的距離。

如圖4-20所示，缺陷的水平位置(￡)和垂直深度(外均可以通過回波的聲程和探頭的折射角確定出

來，其關(guān)系如下式所示：

(4—9)

Z=AsinB(4—10)

式中：X一聲程；

〃一垂直深度;

L—水平距離。

圖4-20斜探頭橫波檢測缺陷位置的確定

2）掃描速度調(diào)節(jié)比例的確定

橫波掃描速度調(diào)節(jié)的比例，需根據(jù)檢測時(shí)所用的橫波聲程范圍確定。如圖4—21所示，橫波射入

工件后到達(dá)底面之前的波稱為一次波或直射波,用一次波進(jìn)行缺陷檢測,稱為一次波法或直射波法。

經(jīng)底面反射后的波稱為二次波或一次反射波,用二次波進(jìn)行缺陷檢測稱為二次波法或一次反射法。通

常在一次波法檢測時(shí),要使時(shí)基線范圍包含與工件厚度相對應(yīng)的聲程。二次波法檢測時(shí)，則需使時(shí)基

線包含與2倍厚度相對應(yīng)的聲程。掃描速度調(diào)節(jié)的其它要求與縱波檢測時(shí)相同。

（a）直射法（b）一次反射法

圖4一21直射法與一次反射法

掃描速度調(diào)節(jié)中的零位調(diào)節(jié)對斜探頭檢測意義更明顯，通過零位調(diào)節(jié)，可以扣除斜楔和耦合劑

中的聲程，使聲束在工件上的入射點(diǎn)與時(shí)基線的零點(diǎn)相重合。

3）掃描速度調(diào)節(jié)所需的試塊

掃描速度調(diào)節(jié)常用的試塊有CS4一IA試塊、IIW試塊、IIW2試塊、半圓試塊等，也可以用工件

棱角來調(diào)節(jié)。

A）用IIW試塊調(diào)節(jié)

由于IIW試塊上的則00加m圓心處沒有刻槽，在刊00加勿圓弧面上不能產(chǎn)生多次反射波，所以，

只用R00〃〃〃圓弧面是不能調(diào)節(jié)時(shí)基線比例的。但是，因鋼中縱波傳播91即的時(shí)間恰好相當(dāng)于橫波傳

播50/〃加的時(shí)間，故可以利用IIW試塊上91/必處產(chǎn)生二次反射縱波來調(diào)節(jié)橫波檢測的時(shí)基線比例。

現(xiàn)以橫波聲程1:1調(diào)節(jié)為例，具體調(diào)節(jié)方法如下：

a）掃描速度調(diào)節(jié)

首先，將直探頭對準(zhǔn)91〃加處的底面，調(diào)節(jié)儀器，使一次底波8M寸準(zhǔn)水平刻度50,二次底波反

對準(zhǔn)水平刻度100,如圖4—22（a）所示，這時(shí)掃描速度調(diào)節(jié)的比例恰好為橫波聲程1:1。

b）零位調(diào)節(jié)

為進(jìn)行零位調(diào)節(jié)，換上橫波探頭，將橫波斜探頭入射點(diǎn)和用00刖圓心重合，調(diào)節(jié)延遲旋鈕，

使用00伽圓弧面反射波片對準(zhǔn)水平刻度100刖,如圖4—22（b）所示。這樣，時(shí)基線比例和零位同時(shí)

調(diào)節(jié)完畢。

圖4-22用IIN試塊按聲程調(diào)節(jié)時(shí)基線

B）用改進(jìn)型IIW調(diào)節(jié)

用IIW試塊的調(diào)節(jié)方法比較麻煩，目前使用較多的是德國改進(jìn)的試塊,這種試塊在用00制圓心處

有咳I］槽，增加這?刻槽后，聲波可在刻槽和用00冊的圓弧面之間產(chǎn)生多次等間距的反射波B\、

……，在調(diào)節(jié)時(shí)基線時(shí)，一般利用臺(tái)和民進(jìn)行調(diào)節(jié)。

假設(shè)按聲程1:1調(diào)節(jié)掃描速度，則具體調(diào)節(jié)方法如下：

a）首先，應(yīng)確定劑00“圓弧面的第一次反射波（㈤和第二次反射波（㈤在時(shí)基線上的刻度，若

要求按聲程1:1調(diào)節(jié)，可知刊00的圓弧面的第一次反射波（加和第二次反射波（㈤在時(shí)基線上的刻

度應(yīng)在100格和200格的位置上；

b）確認(rèn)探頭入射點(diǎn)已對桂圓心：將探頭置于試塊上，聲束對準(zhǔn)圓弧面，前后移動(dòng)探頭，使用00/必

圓弧面的第一次反射波（8）達(dá)到最高，將探頭位置固定，如圖4—23（a）；

c）調(diào)節(jié)時(shí)基線上的刻度與聲程成比例:調(diào)節(jié)水平旋鈕，使刊00加圓弧面的反射波（㈤對準(zhǔn)水平刻

度0,再調(diào)節(jié)水平旋旋鈕和深度微調(diào)旋鈕，分別使用00加圓弧面的第一次反射波（5）和第二次反射波

（矽的前沿分別對準(zhǔn)水平刻度0和100,若此時(shí)第二次反射波（㈤的波幅太低，可調(diào)節(jié)衰減器旋鈕，使

第二次反射波（㈤的波幅達(dá)到利于觀察的高度，如圖4-23⑹所示。

d）零位調(diào)節(jié)：最后再調(diào)節(jié)延遲旋鈕鈕，把第一次反射波（笈）平移至對準(zhǔn)水平刻度100的位置，

如圖4—23）所示。至此，按聲程1：1的橫波掃描速度就調(diào)節(jié)完畢。

（a）（b）

圖4-23用IIW試塊按聲程調(diào)節(jié)掃描速度

C）用CS/-IA試塊調(diào)節(jié)

CS4一IA試塊有施0麗和刊00靦的兩個(gè)圓弧面，用CSiV-IA試塊按聲程調(diào)節(jié)掃描速度很方便。

如按聲程1：1掃描速度時(shí),將探頭放到試塊上，使其入射點(diǎn)對準(zhǔn)圓心，聲束對準(zhǔn)圓弧面，熒光屏上

同時(shí)出現(xiàn)行0/〃/〃圓弧面的反射波4和利（）0/必圓弧面的反射波打，調(diào)節(jié)儀器，使名對準(zhǔn)水立刻度50,

使反對準(zhǔn)水平刻度10（）,則按聲程1：1的橫波掃描速度就調(diào)節(jié)好了，此時(shí)，也校準(zhǔn)好了零位。

D）用IIW2試塊調(diào)節(jié)

IIW2試塊上有兩個(gè)圓弧面位5mm和用0〃〃〃，探頭分別時(shí)準(zhǔn)每個(gè)圓弧面時(shí)，反射波間距是不相同

的。具體的調(diào)節(jié)方法也略有不同，現(xiàn)分述如下：

a）探頭對準(zhǔn)11W2試塊的應(yīng)5制圓弧面的調(diào)節(jié)方法

探頭對準(zhǔn)IIW2試塊的A25勿m圓弧面的調(diào)節(jié)方法如圖4一24⑹所示，多次反射波的間距為25、75、

75……o若按聲程1：1調(diào)節(jié)時(shí)基線時(shí)，可使聲束對準(zhǔn)位5媯圓弧面，調(diào)節(jié)儀器,使一次反射波5對準(zhǔn)

水平刻度25,二次反射波氏對準(zhǔn)水平刻度100（4和員的間距正好為100-25=75）o這樣，時(shí)基線比

例和零位同時(shí)調(diào)節(jié)完畢。

b）探頭對準(zhǔn)IIW2試塊的冏0m加圓弧面的調(diào)節(jié)方法

探頭對準(zhǔn)IIW2試塊的用0/加圓弧面的調(diào)節(jié)方法如圖4—24（b）所示，多次反射波的間距為50.75.

75……。按聲程調(diào)節(jié)1:1時(shí),因熒光屏上不能同時(shí)顯示出臺(tái)和氏，所以應(yīng)先進(jìn)行時(shí)基線刻度比例的調(diào)

節(jié),調(diào)節(jié)時(shí),可將聲束對準(zhǔn)任0圓弧面，調(diào)節(jié)儀器，使用0陽〃一次反射波R對準(zhǔn)水平刻度0,使兩0川m

二次反射波對準(zhǔn)水平刻度75,然后，再進(jìn)行零位校準(zhǔn)，調(diào)節(jié)時(shí)，用延遲旋鈕將B\平移至水平刻度50處，

這樣,時(shí)基線比例和零位同時(shí)調(diào)節(jié)完畢。

圖4-24用IIW2試塊按聲程調(diào)節(jié)時(shí)基線

E）用半圓試塊調(diào)節(jié)

現(xiàn)已用的半圓試塊（圓心無溝槽）為例，因半圓試塊的多次反射波間距為50J00J00……,

即8、氏、氏的聲程比為1:3:5……o如按聲程1:1調(diào)節(jié)掃描速度，可調(diào)節(jié)儀器使笈、員分別對準(zhǔn)水

平刻度0、100,再用延遲旋鈕將5平移至水平刻度50處即可，如圖4—25所示。

圖4-25用半圓試塊按聲程調(diào)節(jié)時(shí)基線

若半圓試塊的圓心處有刻槽，則因半圓試塊圓弧面上的多次反射波間距均為尤如按聲程1：1

調(diào)節(jié)掃描速度，只需調(diào)節(jié)儀器,使笈、與分別對準(zhǔn)水平刻度儀27？處即可。

4）水平調(diào)節(jié)法

水平調(diào)節(jié)法就是使熒光屏的水平刻度值與反射體距探頭入射點(diǎn)的水平距離成比例的調(diào)節(jié)方法。

A）水平調(diào)節(jié)法的基本公式

在聲程調(diào)節(jié)法中使用的試塊，都可以在水平調(diào)節(jié)法中使用。在調(diào)節(jié)前，只需要將兩個(gè)聲程換算

成相應(yīng)的水平距離就可以了，換算公式為：

.小Kx\

Lz\=.V)sinZ7=―,

2

A/1+K

(4-11)

=X2sinZ7=_T=^=^=-

V1+K2

式中：￡1和￡?一水平距離;

Xi和X2一聲程；

萬一折射角

—探頭的實(shí)測《值

B）調(diào)節(jié)方法

現(xiàn)以采用#2探頭，在CS/T-IA試塊上按水平1:1調(diào)節(jié)掃描速度為例，說明調(diào)節(jié)步驟:

a）計(jì)算半徑為50/77/77和100〃〃〃的圓弧面的水平距離

Kx

Xi=50x產(chǎn)。=44.7mm(4—12)

+YVl+22

,KX2X1000,、，

Z<2={-2=/=89.4nun

X2=100VI4-K-VI22(4—13)

b）將探頭放到試塊上，入射點(diǎn)對準(zhǔn)圓心，調(diào)節(jié)儀器，使用0〃如圓弧面的反射波對準(zhǔn)水平刻度44.7,

使H00〃泗圓弧面的反射波對準(zhǔn)水平刻度89.4,則按水平1：1掃描速度就調(diào)節(jié)好了。

5）深度調(diào)節(jié)法

深度調(diào)節(jié)法就是使熒光屏上的水平刻度值與反射體的垂直深度成比例的調(diào)節(jié)方法。深度調(diào)節(jié)法

也叫垂直調(diào)節(jié)法。

A）深度調(diào)節(jié)法的基本公式

在聲程調(diào)節(jié)法和水平調(diào)節(jié)法中使用的試塊，原則上也可以在深度調(diào)節(jié)法中使用。在調(diào)節(jié)前，需

要將兩個(gè)聲程（或水平距離）換算成相應(yīng)的深度，換算公式為：

H\=X\cosB?

VI4-AT2

4（4-14）

Hz=必cos（3—j,

或者為：］〃|=央（4-15）

H2=-'京

式中〃和〃一深度△一折射角左-探頭眉直

X1和X2一聲程￡i和Z.2—水平距離

B）調(diào)節(jié)方法

現(xiàn)以卜述兩例說明按深度調(diào)節(jié)掃描速度調(diào)節(jié)步驟:

例1：如何以才2探頭，在CS4-IA試塊上按深度1:1調(diào)節(jié)掃描速度？

。計(jì)算半徑為50〃加和100//〃〃的圓弧面的深度

V|50

Xi=50H、=z=/=22.4(4—16)

VI4-K2V14-22

X2=1。。H2=VitF=7rTF=44,7(4T7)

。將探頭放到試塊上，入射點(diǎn)對準(zhǔn)圓心，調(diào)節(jié)儀器，使命0的圓弧面的反射波對準(zhǔn)水平刻度22.4,

使用00〃加圓弧面的反射波對準(zhǔn)水平刻度44.7,則按深度1:1掃描速度就調(diào)節(jié)好了。

例2：用RB-2試塊按深度調(diào)節(jié)掃描速度的方法

在實(shí)際檢測中，常在RB-2試塊（或其它類似試塊）上按深度（或水平）調(diào)節(jié)掃描速度,因?yàn)镽B—2

試塊上有已知深度的63橫通孔，故不必進(jìn)行深度換算。調(diào)節(jié)前，應(yīng)選擇兩個(gè)不同深度的4>3橫通孔，

選取時(shí)，一般應(yīng)使第二個(gè)橫通孔的深度（㈤為第一個(gè)橫通孔深度（〃）的二倍，即：Hz=2h這樣在調(diào)

節(jié)時(shí)會(huì)方便些。

例如選用RB-H試塊上深度〃=20刖,"=40〃〃〃的兩人橫通孔，按深度2:1調(diào)節(jié)橫波R描速度,

其調(diào)節(jié)步驟如卜：

O確定兩個(gè)孔的反射波在時(shí)基線上的位置：因要求按深度2:1調(diào)節(jié)，深度〃=20儂的橫通孔

在時(shí)基線的刻度應(yīng)在40格上，深度的橫通孔在時(shí)基線的刻度應(yīng)在80格上；

O將探頭放到試塊上,探頭聲束對準(zhǔn)深度4=20〃沏的橫通孔,移動(dòng)探頭,使何波內(nèi)達(dá)到最高，調(diào)

節(jié)水平旋旋鈕和深度微調(diào)旋鈕，使內(nèi)對準(zhǔn)水平刻度40；

O再將探頭聲束對準(zhǔn)深度A=40刖的橫通孔，移動(dòng)探頭，使回波月達(dá)到最高，此時(shí)K前沿一

股不能對準(zhǔn)水平刻度80,存在偏差A(yù)Q,若A前沿在水平刻度80—AQ（或80+AQ）上，則應(yīng)首先調(diào)

節(jié)深度微調(diào)旋鈕，使E對準(zhǔn)刻度80+AQ（或80-A0）,然后再調(diào)節(jié)延遲旋鈕，使使K對準(zhǔn)刻度8（）。

O重復(fù)（b）和（c）,反更調(diào)節(jié)，直至內(nèi)對準(zhǔn)刻度40格，K對準(zhǔn)刻度80,至此，按深度2:1橫波

掃描速度就調(diào)節(jié)完畢。

4.2.3表面波掃描速度調(diào)節(jié)方法

表面波掃描速度調(diào)節(jié)，可以直接在工件上進(jìn)行,利用工件的一個(gè)棱角或兩個(gè)棱角的反射回波作為

調(diào)節(jié)掃描速度的參考波。如弱4—26所示。

用一個(gè)棱角調(diào)節(jié)表面波的掃描速度，可以通過改變探頭的位置來實(shí)現(xiàn)。首先選定距棱邊的兩個(gè)

距離a和b,在試塊上A和8處作出標(biāo)記線，分別將探頭前緣對準(zhǔn)A線和8線，調(diào)節(jié)儀器，使楂角

C在A處的回波對準(zhǔn)水平刻度。，使棱角（:在8處的回波對準(zhǔn)水平刻度b0

利用兩個(gè)棱角調(diào)節(jié)的方法是，將探頭放在距棱角A距離為。的C處，調(diào)節(jié)儀器，使棱角A的回

波A對準(zhǔn)水平刻度使棱角B的回波B對準(zhǔn)水平刻度a+b0

4.3缺陷定位

4.3.1縱波直探頭定位技術(shù)

1）缺陷平面位置的確定

確定平面位置時(shí)，需考慮探頭聲束是否有偏離，如果在近場區(qū)，還需考慮是否存在雙峰，這些

因素都可能使得缺陷I口I波波幅最高時(shí)，缺陷不在探頭的止卜方。

水浸法檢測時(shí).，由于探頭不直接與檢測面接觸，如要東得缺陷在工件上的平面位置有一定難度,

特別是水槽或工件較大時(shí)，操作者無法在工件表面上作出標(biāo)記。因此，常常需要在水浸檢測發(fā)現(xiàn)缺

陷后，用接觸法進(jìn)行定位。。掃描檢測時(shí)，若圖象有明確的起始點(diǎn)，則可通過圖象上的相對?距離確

定。

2）缺陷埋藏深度的確定

用縱波直探頭進(jìn)行直接接觸法探傷時(shí)，如果超聲檢測儀的掃描速度是按聲程1：n的比例調(diào)節(jié)

的，若觀察到缺陷回波前沿所對的水平刻度值為少則缺陷至探頭的距離尤為：

Xf=ntf,(4—17)

例如：用縱波直探頭探傷，時(shí)基線比例調(diào)節(jié)為聲程1：2,水平刻度50格處有一缺陷回波，則缺

陷至探頭的距離Xf=50X2=100/〃儂

在聲速均勻的情況下，反射回波的傳播時(shí)間與傳播距離是成正比的，因此，在經(jīng)過校正的時(shí)基

線上讀出的缺陷埋深可以是很精確的。

水浸法檢測時(shí)，由于一般按聲程進(jìn)行掃描速度調(diào)節(jié)，以水與工件的第一次界面回波作為深度讀

數(shù)的()點(diǎn)，所以水浸法確定塊陷深度的原理與接觸法相同。

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圖4-27縱波檢測定位

4.3.2橫波斜探頭檢測平面的定位技術(shù)

1)平面I-缺陷位置的確定

斜探頭橫波檢測時(shí)，缺陷位置的確定方法與掃描速度調(diào)節(jié)的方法有關(guān)。按時(shí)基線讀出的是聲程、

水平距離或垂直深度，需采用不同的方法計(jì)算缺陷的水平距離與垂直深度。

A)按聲程定位

超聲檢測儀按聲程1力調(diào)節(jié)掃描速度，缺陷至聲束入射點(diǎn)的聲程Xf=〃rfo

a)一次波法檢測時(shí)的缺陷定位

一次波法檢測時(shí)，如圖4-27(a)所示，缺陷距入射點(diǎn)的水平距離門和埋藏深度修為：

I/-=xfSinB=—/'^=~

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