脉冲反射法超声检测通用技术概要.pptx

《脉冲反射法超声检测通用技术概要.pptx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《脉冲反射法超声检测通用技术概要.pptx（43页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、6.1 检测面的选择和准备检测面的选择和准备1.检测面的选择原则检测面的选择原则 当一个确定的工件存在多个可能的声入射面时，首先要考虑缺陷当一个确定的工件存在多个可能的声入射面时，首先要考虑缺陷的最大可能取向。根据缺陷的可能取向，选择入射超声波的方向，使的最大可能取向。根据缺陷的可能取向，选择入射超声波的方向，使声束轴线与缺陷的主反射面接近垂直。声束轴线与缺陷的主反射面接近垂直。检测面的选择应该与检测技术的选择相结合检测面的选择应该与检测技术的选择相结合:锻件：纵波垂直入射检测，检测面选与锻件流线相锻件：纵波垂直入射检测，检测面选与锻件流线相 平行的表面；平行的表面；棒材：入射面为圆周面，纵波

2、检测位于棒材中心区的、延伸方向棒材：入射面为圆周面，纵波检测位于棒材中心区的、延伸方向与棒材轴向平行的缺陷与棒材轴向平行的缺陷；横波检测位于表面附近垂直于表面的裂纹，横波检测位于表面附近垂直于表面的裂纹，或沿圆周延伸的缺陷。或沿圆周延伸的缺陷。多个检测面入射检测：多个检测面入射检测：变形过程使缺陷有多种取向；变形过程使缺陷有多种取向；单面检测存在盲区；单面检测存在盲区；单面检测灵敏度不能在整个工件厚度范围内实现时。单面检测灵敏度不能在整个工件厚度范围内实现时。2.检测面的准备检测面的准备 保证检测面能提供良好的声耦合。保证检测面能提供良好的声耦合。第1页/共43页6.2 仪器和探头的选择仪器和

3、探头的选择 正确选择仪器和探头对于有效地发现缺陷，并对缺陷定位、正确选择仪器和探头对于有效地发现缺陷，并对缺陷定位、定量和定性是至关重要的。实际检测中根据工件结构形状、加工工定量和定性是至关重要的。实际检测中根据工件结构形状、加工工艺和技术要求选择仪器与探头。艺和技术要求选择仪器与探头。检测仪器的选择检测仪器的选择 探探 伤伤 要要 求求 仪仪 器器 性性 能能 定位要求高定位要求高 水平线性误差小水平线性误差小 定量要求高定量要求高 垂直线性好，衰减器精度高垂直线性好，衰减器精度高 大型零件检测大型零件检测 灵敏度余量高，信噪比高，功率大灵敏度余量高，信噪比高，功率大 发现近表面缺陷和发现近

4、表面缺陷和 盲区小，分辨率好盲区小，分辨率好 区分相邻缺陷能力强区分相邻缺陷能力强 室外现场检测室外现场检测 重量轻，显示屏亮，抗干扰能力强，重量轻，显示屏亮，抗干扰能力强，便携式。便携式。第2页/共43页探头的选择探头的选择 根据被检对象的形状、声学特点和技术要求来选择探头。根据被检对象的形状、声学特点和技术要求来选择探头。选择包括：探头的型式、频率、带宽、晶片尺寸和横波斜选择包括：探头的型式、频率、带宽、晶片尺寸和横波斜探头探头K值。值。1.探头型式探头型式：一般根据工件形状和可能出现缺陷的部位、方向：一般根据工件形状和可能出现缺陷的部位、方向等条件来选择，使声束轴线尽量与缺陷垂直。等条件

5、来选择，使声束轴线尽量与缺陷垂直。纵波直探头纵波直探头：波束轴线垂直于探测面。主要用于检测与检：波束轴线垂直于探测面。主要用于检测与检测面平行或近似平行的缺陷。测面平行或近似平行的缺陷。横波斜探头横波斜探头：通过波型转换来实现横波检测。主要用于检：通过波型转换来实现横波检测。主要用于检测与检测面垂直或成一定角度的缺陷。测与检测面垂直或成一定角度的缺陷。纵波斜探头纵波斜探头：利用小角度的纵波进行检测，或在横波衰减：利用小角度的纵波进行检测，或在横波衰减过大的情况下，利用纵波穿透能力强的特点进行斜入射纵过大的情况下，利用纵波穿透能力强的特点进行斜入射纵波检测。波检测。双晶探头双晶探头：探测薄壁工件

6、或近表面缺陷。：探测薄壁工件或近表面缺陷。聚焦探头聚焦探头：用于水浸探测管材或板材。：用于水浸探测管材或板材。第3页/共43页2.探头频率探头频率 超声波检测频率范围为超声波检测频率范围为0.510MHz，选择频率时应考虑的因，选择频率时应考虑的因素：素：a.检测灵敏度检测灵敏度：检测灵敏度约为：检测灵敏度约为1/2，频率高可提高检测灵敏度。，频率高可提高检测灵敏度。b.分辨力分辨力：频率高，脉冲宽度小，分辨力高。频率高，脉冲宽度小，分辨力高。c.声束指向性声束指向性：，频率高，半扩散角小，声束指向性好，频率高，半扩散角小，声束指向性好，能量集中，检测灵敏度高，相对的检测区域小。能量集中，检测

7、灵敏度高，相对的检测区域小。d.近场区长度近场区长度：，频率高，近场区长度增加。，频率高，近场区长度增加。e.衰减衰减：s=C2Fd 3f 4，频率高，衰减增加，信噪比下降。，频率高，衰减增加，信噪比下降。f.缺陷反射指向性缺陷反射指向性：面积状缺陷，频率太高会形成显著的反射指向面积状缺陷，频率太高会形成显著的反射指向性。性。频率的高低对检测有较大影响，实际检测中要全面分析考虑各方频率的高低对检测有较大影响，实际检测中要全面分析考虑各方面的因素，合理选择频率以取得最佳平衡。面的因素，合理选择频率以取得最佳平衡。对于小缺陷、厚度不大的工件，晶粒较细的锻件、轧制件和焊接对于小缺陷、厚度不大的工件，

8、晶粒较细的锻件、轧制件和焊接件，一般选择较高频率（件，一般选择较高频率（2.510MHz）；对于大厚度工件、高衰）；对于大厚度工件、高衰减材料选择较低频率（减材料选择较低频率（0.52.5MHz）。）。第4页/共43页3.探头带宽探头带宽宽带探头：宽带探头：脉冲宽度较小，深度分辨率好，盲区小，灵敏度较低；脉冲宽度较小，深度分辨率好，盲区小，灵敏度较低；窄带探头：窄带探头：脉冲较宽，深度分辨率变差，盲区大，灵敏度较高，脉冲较宽，深度分辨率变差，盲区大，灵敏度较高，穿透能力强。穿透能力强。4.探头晶片尺寸探头晶片尺寸：晶片面积：晶片面积500mm2，圆晶片，圆晶片25mm。晶片大小影响晶片大小影响

9、：声束指向性、近场区长度、近距离扫查范围、远声束指向性、近场区长度、近距离扫查范围、远距离缺陷检出能力。距离缺陷检出能力。选择晶片尺寸时应考虑的因素选择晶片尺寸时应考虑的因素：a.声束指向性；声束指向性；b.近场区长度；近场区长度；c.扫查范围。扫查范围。大晶片探头大晶片探头:提高检测效率，检测厚工件时有效发现远距离的缺提高检测效率，检测厚工件时有效发现远距离的缺陷；陷；小晶片探头小晶片探头:检测小工件时提高缺陷定位、定量精度，检测表面检测小工件时提高缺陷定位、定量精度，检测表面不太平整或曲率较大工件时减少耦合损失。不太平整或曲率较大工件时减少耦合损失。第5页/共43页5.横波斜探头横波斜探头

10、K值值：横波检测中，斜探头横波检测中，斜探头K值影响缺陷检出率、检测灵敏度、声束轴线值影响缺陷检出率、检测灵敏度、声束轴线方向，一次波的声程。方向，一次波的声程。实际检测中，工件厚度较小时，应选用较大实际检测中，工件厚度较小时，应选用较大K值，工件厚度较大时，值，工件厚度较大时，应选用较小应选用较小K值。值。焊缝检测中，焊缝检测中，K值的选择应考虑可能产生的与检测面的角度，并保值的选择应考虑可能产生的与检测面的角度，并保证主声束能扫查整个焊缝截面。检测根部未焊透应考虑端角反射证主声束能扫查整个焊缝截面。检测根部未焊透应考虑端角反射率问题率问题.第6页/共43页6.3 耦合剂的选用耦合剂的选用耦

11、合剂耦合剂超声耦合：超声耦合：超声波在检测面上的声强超声波在检测面上的声强透射率。透射率。耦合剂作用：耦合剂作用：排除探头与工件表面之排除探头与工件表面之间的空气，使超声波有效的传入工件，间的空气，使超声波有效的传入工件，达到检测的目的。达到检测的目的。影响声耦合的主要因素影响声耦合的主要因素1.耦合层厚度耦合层厚度：厚度为：厚度为/4的奇数倍时，的奇数倍时，透声效果差；为透声效果差；为/2的整数倍或很薄时，的整数倍或很薄时，透声效果好。透声效果好。2.工件表面粗糙度工件表面粗糙度：对声耦合有明显的：对声耦合有明显的影响，要求工件检测面影响，要求工件检测面Ra6.3m。3.耦合剂声阻抗耦合剂声

12、阻抗：对耦合效果有较大的影响。：对耦合效果有较大的影响。4.工件表面形状工件表面形状：平面耦合效果最好，凸曲面次之，凹曲面最差。曲：平面耦合效果最好，凸曲面次之，凹曲面最差。曲率半径大，耦合效果好。率半径大，耦合效果好。第7页/共43页6.4 纵波直探头检测技术纵波直探头检测技术检测设备的调整检测设备的调整调整内容：调整内容：a.仪器的扫描速度调整；仪器的扫描速度调整；b.检测灵敏度调整。检测灵敏度调整。调整目的：调整目的：保证在确定的检测范围内发现规定尺寸的缺陷，并保证在确定的检测范围内发现规定尺寸的缺陷，并确定缺陷的位置和大小。确定缺陷的位置和大小。1.时基线的调整时基线的调整调整目的：调

13、整目的：a.使时基线显示的范围足以包含需检测的深度范围使时基线显示的范围足以包含需检测的深度范围 b.使时基线刻度与在材料中声传播的距离成一定比使时基线刻度与在材料中声传播的距离成一定比例，以便准确测定缺陷的深度位置。例，以便准确测定缺陷的深度位置。调整内容：调整内容：a.根据所需扫描声程范围确定时基扫描线比例；根据所需扫描声程范围确定时基扫描线比例；b.零位调节，将声程零位设置在选定的水平刻度线零位调节，将声程零位设置在选定的水平刻度线上。上。调整方法：调整方法：根据检测范围，利用已知尺寸的试块或工件上的两根据检测范围，利用已知尺寸的试块或工件上的两次不同反射波，次不同反射波，通过调节仪器的

14、扫描范围和延迟旋钮，使两个通过调节仪器的扫描范围和延迟旋钮，使两个信号的前沿分别位相应的水平刻度处。信号的前沿分别位相应的水平刻度处。注意注意：调节扫描速度用的试块应与被检工件具有相同的声：调节扫描速度用的试块应与被检工件具有相同的声速。速。第8页/共43页2.检测灵敏度的调整检测灵敏度的调整检测灵敏度检测灵敏度：在确定的声程范围内发现规定大小缺陷的能力。一在确定的声程范围内发现规定大小缺陷的能力。一般根据产品技术要求或有关标准确定。般根据产品技术要求或有关标准确定。调整目的调整目的：发现工件中规定大小的缺陷，并对缺陷定量。发现工件中规定大小的缺陷，并对缺陷定量。调节方法调节方法：试块调整法和

15、工件底波调整法。试块调整法和工件底波调整法。（1）试块调整法试块调整法：根据工件的厚度和对灵敏度的要求选择相应的根据工件的厚度和对灵敏度的要求选择相应的试块。将探头对准试块上的人工反射体，调整仪器，使示波屏上试块。将探头对准试块上的人工反射体，调整仪器，使示波屏上人工反射体的最高反射回波达到基准高度。人工反射体的最高反射回波达到基准高度。注意问题注意问题：a.工件厚度工件厚度x3N或不能获得底波情况时，较为适宜。或不能获得底波情况时，较为适宜。b.试块表面状态和材质衰减是否与被检工件相近，应考虑两者试块表面状态和材质衰减是否与被检工件相近，应考虑两者的差异引起的反射波高差异值，并对灵敏度进行补

16、偿。的差异引起的反射波高差异值，并对灵敏度进行补偿。第9页/共43页（2）试块计算法试块计算法：对于厚度：对于厚度x3N的工件，可选用一块材质与工件的工件，可选用一块材质与工件相同（衰减系数相同）的平底孔试块（孔埋深相同（衰减系数相同）的平底孔试块（孔埋深xj3N）来调节不来调节不同工件的检测灵敏度。调节时要计算试块基准平底孔与检测灵敏同工件的检测灵敏度。调节时要计算试块基准平底孔与检测灵敏度所要求埋深与孔径的平底孔的回波声压分贝差。度所要求埋深与孔径的平底孔的回波声压分贝差。不同直径不同埋深的平底孔翻身回波的声压分贝差为：不同直径不同埋深的平底孔翻身回波的声压分贝差为：Pf 检测灵敏度所要求

17、的平底孔的回波声压；检测灵敏度所要求的平底孔的回波声压；Pj 试块基准平底孔的回波声压；试块基准平底孔的回波声压；df 检测灵敏度所要求的平底孔的孔径；检测灵敏度所要求的平底孔的孔径；dj 试块基准平底孔的孔径。试块基准平底孔的孔径。dB为检测灵敏度的调节量，计算值为负值时需要提高仪为检测灵敏度的调节量，计算值为负值时需要提高仪器增益，计算值为正值时需要降低仪器增益。器增益，计算值为正值时需要降低仪器增益。考虑试块与受检工件表面状态的差异，应需要预先测定传考虑试块与受检工件表面状态的差异，应需要预先测定传输修正值，并在调节增益时进行补偿。输修正值，并在调节增益时进行补偿。第10页/共43页如果

18、基准平底孔与检测灵敏度要求的平底孔埋深相差较大，在计如果基准平底孔与检测灵敏度要求的平底孔埋深相差较大，在计算调节量时还应考虑材质衰减的影响，试块计算法要求试块衰减算调节量时还应考虑材质衰减的影响，试块计算法要求试块衰减系数与工件相同，因此采用下式计算总的增益调节量：系数与工件相同，因此采用下式计算总的增益调节量：被检材料和试块的衰减系数。被检材料和试块的衰减系数。例题例题：用：用f=2.5MHz=2.5MHz、D=20mmD=20mm的纵波探头检测，钢件厚度的纵波探头检测，钢件厚度x为为500mm500mm，传输修正值，传输修正值为为3dB3dB，工件与试块的材料衰减系数，工件与试块的材料衰

19、减系数=0.005dB0.005dB，如何利用埋深，如何利用埋深200mm200mm的的2mm2mm平底孔试块按平底孔试块按3mm3mm平底孔调节检测灵敏度？（钢中平底孔调节检测灵敏度？（钢中C CL L=5900m/s=5900m/s）解：解：试块中的平底孔埋深和工件厚度均大于试块中的平底孔埋深和工件厚度均大于3N3N，可用试块计算法来调节检测灵敏度。可用试块计算法来调节检测灵敏度。检测灵敏度调节量为：检测灵敏度调节量为：加上传输修正值加上传输修正值3dB3dB，共需增益，共需增益15dB15dB。调节仪器：将试块中平底孔的最大回波调到规定高度，再增益调节仪器：将试块中平底孔的最大回波调到规

20、定高度，再增益15dB15dB。第11页/共43页(3)工件底波调整法工件底波调整法：根据工件底面回波与同深度的人工缺陷（如平根据工件底面回波与同深度的人工缺陷（如平底底 孔）回波分贝差孔）回波分贝差dB为定值的原理进行的。为定值的原理进行的。dB理论计算公式：（理论计算公式：（x3N）式中：式中：x 工件厚度，工件厚度，mm；Df 要求探出的最小平底孔尺寸，要求探出的最小平底孔尺寸，mm。注意问题注意问题：只能用于厚度只能用于厚度x3N的工件，要求工件具有平行底面或圆的工件，要求工件具有平行底面或圆柱底面，且底面光洁干净。柱底面，且底面光洁干净。3.传输修正值的测定传输修正值的测定 在利用试

21、块调节检测灵敏度时，当工件表面状态和材质衰减与在利用试块调节检测灵敏度时，当工件表面状态和材质衰减与对比试块存在差异时采取的一种补偿措施。对比试块存在差异时采取的一种补偿措施。测定方法测定方法：通过试块的底波与工件底波进行比较，取其比值的分贝通过试块的底波与工件底波进行比较，取其比值的分贝值。值。要求要求：试块与工件均有相互平行的大平底表面。试块与工件均有相互平行的大平底表面。第12页/共43页测定方法测定方法：(1)试块和工件厚度相同试块和工件厚度相同：使试块的一次底面回波使试块的一次底面回波B1和工件的一次底面回波和工件的一次底面回波B2达到同达到同一基准高度时的衰减器读数为一基准高度时的

22、衰减器读数为V1（dB）和）和V2（dB）。）。dB=V1-V2 (衰减型衰减型)dB=V2-V1 (增益型增益型)(2)试块和工件厚度不同试块和工件厚度不同：按上述步骤测得按上述步骤测得dB，再测得试块与工件的声程不同引起，再测得试块与工件的声程不同引起的底波高度的分贝差的底波高度的分贝差V3：式中：式中：x 工件厚度，工件厚度，mm；xj 试块厚度，试块厚度，mm。传输修正值为：传输修正值为：dB V3。第13页/共43页4.工件材质衰减系数的测定工件材质衰减系数的测定目的目的：在检测大厚度工件的情况下，用计算法调整灵敏度和评：在检测大厚度工件的情况下，用计算法调整灵敏度和评定缺陷当量时，

23、计算材质衰减引起的信号幅度差。定缺陷当量时，计算材质衰减引起的信号幅度差。方法方法：在工件无缺陷完好区域，选取三处检测面与底面平行且：在工件无缺陷完好区域，选取三处检测面与底面平行且有代表性的部位测定第一次底面回波（有代表性的部位测定第一次底面回波（B1或或Bn）幅度和第二次）幅度和第二次底面回波（底面回波（B2或或Bm）幅度为同一基准高度时的衰减器读数的）幅度为同一基准高度时的衰减器读数的dB差值，按下列公式计算衰减系数。差值，按下列公式计算衰减系数。(1)当当x3N时：时：(2)当当x3N时：时：扫查扫查扫查扫查：移动探头是声束覆盖到工件上需检测的所有体积的过程。移动探头是声束覆盖到工件上

24、需检测的所有体积的过程。扫查方式扫查方式：探头移动方式、扫查速度、扫查间距。探头移动方式、扫查速度、扫查间距。扫查灵敏度扫查灵敏度：为了保证缺陷的检出，防止因耦合不稳使缺陷显为了保证缺陷的检出，防止因耦合不稳使缺陷显示幅度过低而漏检，扫查时将调整好的一起灵敏度在再增益示幅度过低而漏检，扫查时将调整好的一起灵敏度在再增益46dB。第14页/共43页(1)扫查方式扫查方式：按探头移动方向、移动轨迹来描述。：按探头移动方向、移动轨迹来描述。扫查方式选择依据扫查方式选择依据：考虑声束覆盖范围；考虑声束覆盖范围；根据受检工根据受检工 件的形状、缺陷的可能取向和延伸方向，尽量件的形状、缺陷的可能取向和延伸

25、方向，尽量使缺陷能够重复显现，并使动态波形容易判别。使缺陷能够重复显现，并使动态波形容易判别。a.全面扫查全面扫查：对工件全部体积进行扫查。：对工件全部体积进行扫查。b.局部扫查局部扫查：以间隔较大的间距进行扫查，或只扫查工件的某些部：以间隔较大的间距进行扫查，或只扫查工件的某些部位。位。c.分区扫查分区扫查：将工件分成几个部分（区）分别进行扫查。：将工件分成几个部分（区）分别进行扫查。d.双晶探头检测双晶探头检测:扫查方式考虑扫查方向与隔声层方向平行或垂直扫查方式考虑扫查方向与隔声层方向平行或垂直进行。进行。第15页/共43页(2)扫查速度扫查速度：探头在检测面上移动的相对速度。：探头在检测

26、面上移动的相对速度。扫查速度扫查速度v为：为：式中：式中：D 探头的有效直径探头的有效直径 f 重复频率重复频率 n 一般取一般取3以上的数值以上的数值(3)扫查间距扫查间距：相邻扫查线之间的距离。根据探头的最小声束宽度：相邻扫查线之间的距离。根据探头的最小声束宽度来衡量。来衡量。探头有效声束宽度的测定方法：探头有效声束宽度的测定方法：第16页/共43页缺陷的评定缺陷的评定评定内容：评定内容：缺陷位置缺陷位置:缺陷平面位置和埋藏深度。缺陷平面位置和埋藏深度。缺陷尺寸缺陷尺寸:缺陷回波幅度、当量尺寸、延伸长度（或面积）的测缺陷回波幅度、当量尺寸、延伸长度（或面积）的测量。量。1.缺陷位置的确定缺

27、陷位置的确定 缺陷平面位置的确定缺陷平面位置的确定：缺陷波最大幅度的位置处，通常位于探缺陷波最大幅度的位置处，通常位于探头的正下方。头的正下方。缺陷埋藏深度的确定：缺陷埋藏深度的确定：x f =nf2.缺陷尺寸的评定缺陷尺寸的评定(1)回波高度法回波高度法：根据回波高度给缺陷定量的方法。：根据回波高度给缺陷定量的方法。1)缺陷回波高度法缺陷回波高度法：在调定的灵敏度下，缺陷回波峰值相对于：在调定的灵敏度下，缺陷回波峰值相对于荧光屏垂直满刻度的百分比，或用回波峰值下降或上升至基准高荧光屏垂直满刻度的百分比，或用回波峰值下降或上升至基准高度所需衰减（或增益）的分贝数来表示缺陷回波的高度。度所需衰减

28、（或增益）的分贝数来表示缺陷回波的高度。第17页/共43页2)底面回波高度法底面回波高度法：底面回波高度的降低的多少与缺陷的大小有：底面回波高度的降低的多少与缺陷的大小有关。关。B/BF法：在一定的检测灵敏度条件下，用无缺陷时的工件底面法：在一定的检测灵敏度条件下，用无缺陷时的工件底面回波高度回波高度B与有缺陷时的工件底面回波高度与有缺陷时的工件底面回波高度BG相比较来确定缺陷相比较来确定缺陷相对大小的方法。相对大小的方法。F/BF法：用缺陷回波的高度法：用缺陷回波的高度F与缺陷处工件底面回波的高度与缺陷处工件底面回波的高度BG相比较来确定缺陷相对大小的方法。相比较来确定缺陷相对大小的方法。F

29、/B法：用缺陷回波的高度法：用缺陷回波的高度F与无缺陷处工件底面回波的高度与无缺陷处工件底面回波的高度B相比较来确定缺陷相对大小的方法。相比较来确定缺陷相对大小的方法。优点优点：不需要对比试块和复杂的计算，可利用缺陷的阴影对缺陷不需要对比试块和复杂的计算，可利用缺陷的阴影对缺陷大小进行评价有助于检测因缺陷形状、反射率等原因使反射信号大小进行评价有助于检测因缺陷形状、反射率等原因使反射信号较弱的大缺陷。较弱的大缺陷。缺点缺点：不能明确地给出缺陷的尺寸，位考虑缺陷深度、声束直径不能明确地给出缺陷的尺寸，位考虑缺陷深度、声束直径等对检测结果的影响。不适用于对形状复杂而无底面回波的工件等对检测结果的影

30、响。不适用于对形状复杂而无底面回波的工件进行检测。进行检测。第18页/共43页(2)当量评定法当量评定法：将缺陷的回波幅度与规则形状的人工反射体的回：将缺陷的回波幅度与规则形状的人工反射体的回波幅度进行比较的方法。适用于面积小于声束截面的缺陷的尺寸波幅度进行比较的方法。适用于面积小于声束截面的缺陷的尺寸评定。评定。缺陷的当量尺寸缺陷的当量尺寸：缺陷与规则形状的人工反射体的埋深相同，反缺陷与规则形状的人工反射体的埋深相同，反射波高相等，则称该人工反射体的反射面尺寸为缺陷的当量尺寸。射波高相等，则称该人工反射体的反射面尺寸为缺陷的当量尺寸。注意注意：通常情况下实际缺陷的实际尺寸要大于当量尺寸。通常

31、情况下实际缺陷的实际尺寸要大于当量尺寸。1)试块对比法试块对比法：将缺陷波幅度直接与对比试块中同声程的人工反：将缺陷波幅度直接与对比试块中同声程的人工反射体回波幅度相比较，两者相等时以该人工反射体尺寸作为缺陷射体回波幅度相比较，两者相等时以该人工反射体尺寸作为缺陷当量。当量。注意注意：采用试块对比法给缺陷定量时，要保持检测条件（试块的采用试块对比法给缺陷定量时，要保持检测条件（试块的材质、表面粗糙度和形状、缺陷和平底孔的埋深、所用的仪器、材质、表面粗糙度和形状、缺陷和平底孔的埋深、所用的仪器、探头和对探头施加的压力等）相同。探头和对探头施加的压力等）相同。如果缺陷和平底孔的埋深不同，则可用两个

32、埋深与之相近的如果缺陷和平底孔的埋深不同，则可用两个埋深与之相近的平底孔，用插值法进行评定。平底孔，用插值法进行评定。优点优点：明确直观，结果可靠，不受近场区的限制。明确直观，结果可靠，不受近场区的限制。缺点缺点：要制作一系列含不同声程不同直径人工缺陷的试块。要制作一系列含不同声程不同直径人工缺陷的试块。第19页/共43页2)当量计算法当量计算法：根据超声检测中测得的缺陷回波与基准波高（或底：根据超声检测中测得的缺陷回波与基准波高（或底波）的分贝差值，利用各种规则反射体的理论回波声压公式进行波）的分贝差值，利用各种规则反射体的理论回波声压公式进行计算，求出缺陷当量尺寸的定量方法。计算，求出缺陷

33、当量尺寸的定量方法。注意注意：计算法应用的前提是缺陷位于计算法应用的前提是缺陷位于3倍近场长度以外。倍近场长度以外。平底孔回波声压公式平底孔回波声压公式：（x3N）大平底回波声压公式大平底回波声压公式：（x3N）不同直径与距离平底孔，其回波声压间的分贝差值为：不同直径与距离平底孔，其回波声压间的分贝差值为：若考虑材质衰减引起的声压随距离的变化：若考虑材质衰减引起的声压随距离的变化：第20页/共43页不同距离的平底孔与大平底回波声压间的分贝差值为：不同距离的平底孔与大平底回波声压间的分贝差值为：若考虑材质衰减引起的声压随距离的变化：若考虑材质衰减引起的声压随距离的变化：测出缺陷回波高度与基准平底

34、孔回波高度之比的分贝差，计算测出缺陷回波高度与基准平底孔回波高度之比的分贝差，计算缺陷的当量尺寸：缺陷的当量尺寸：测出缺陷回波高度与大平底回波高度之比的分贝差，计算缺陷测出缺陷回波高度与大平底回波高度之比的分贝差，计算缺陷的当量尺寸：的当量尺寸：不考虑材质衰减时，上式中的衰减系数不考虑材质衰减时，上式中的衰减系数为为0。第21页/共43页3)AVG曲线法曲线法：纵波直探头检测时，可用平底孔：纵波直探头检测时，可用平底孔AVG曲线确定曲线确定缺陷当量。缺陷当量。通用通用AVG曲线、曲线、实用实用AVG曲线。曲线。原理原理：与当量计算法相同，测出缺陷回波幅度相对于某一基准反与当量计算法相同，测出缺

35、陷回波幅度相对于某一基准反射体回波幅度的分贝值，根据测得的分贝值，在曲线上查出缺陷射体回波幅度的分贝值，根据测得的分贝值，在曲线上查出缺陷的当量尺寸。的当量尺寸。基准基准工件的底面回波或试块工件的底面回波或试块 上的规则反射体回波。上的规则反射体回波。第22页/共43页(3)3)缺陷延伸长度的测定：对于面积大于声束截面或长度大于声束缺陷延伸长度的测定：对于面积大于声束截面或长度大于声束截面直径的缺陷，根据可检测到缺陷的探头移动范围来确定缺陷截面直径的缺陷，根据可检测到缺陷的探头移动范围来确定缺陷的大小。的大小。缺陷的指示长度缺陷的指示长度：按规定的方法测定的缺陷长度。与缺陷的实际：按规定的方法

36、测定的缺陷长度。与缺陷的实际长度有一定的差别。长度有一定的差别。测定原理测定原理：根据缺陷的最大回波高度降低的情况和探头移动的距：根据缺陷的最大回波高度降低的情况和探头移动的距离来确定缺陷的边界范围或长度。离来确定缺陷的边界范围或长度。1)相对灵敏度测长法相对灵敏度测长法：以缺陷的最高回波为相对基准。沿缺陷的：以缺陷的最高回波为相对基准。沿缺陷的长度方向移动探头，降低一定的长度方向移动探头，降低一定的dB值来测定缺陷的长度。值来测定缺陷的长度。a.6dB法法：扫查过程中缺陷反射波只有一个高点情况；：扫查过程中缺陷反射波只有一个高点情况；b.端点端点6dB法法：扫查过程中缺陷反射波有多个高点情况

37、。：扫查过程中缺陷反射波有多个高点情况。第23页/共43页2)绝对灵敏度测长法：在仪器灵敏度一定的条件下，探头沿缺绝对灵敏度测长法：在仪器灵敏度一定的条件下，探头沿缺陷的长度方向左右移动，当缺陷波高降低到规定位置时，将探陷的长度方向左右移动，当缺陷波高降低到规定位置时，将探头移动的距离作为缺陷的指示长度。头移动的距离作为缺陷的指示长度。3)端点峰值法：扫查过程中缺陷反射波有多个高点情况，将缺陷端点峰值法：扫查过程中缺陷反射波有多个高点情况，将缺陷两端反射波极大值之间探头移动的距离作为缺陷的指示长度。两端反射波极大值之间探头移动的距离作为缺陷的指示长度。第24页/共43页非缺陷回波的判断非缺陷回

38、波的判断1.迟到波迟到波：当纵波直探头置于细长工件或试块上时，扩散纵波：当纵波直探头置于细长工件或试块上时，扩散纵波波束在侧壁产生波型转换（纵波波束在侧壁产生波型转换（纵波横波，横波横波，横波纵波），最后纵波），最后经底面反射回探头出现的回波。经底面反射回探头出现的回波。2.6161反射反射：当探头置于直角三角形工件上时，若纵波入射角：当探头置于直角三角形工件上时，若纵波入射角与横波反射角与横波反射角的关系为：的关系为：=90会出现位置特定的反射波。会出现位置特定的反射波。第25页/共43页3.三角反射三角反射：纵波直探头径向检测实心圆柱时，扩散声束在圆柱面：纵波直探头径向检测实心圆柱时，扩散

39、声束在圆柱面上形成三角反射路径出现的多个反射回波。上形成三角反射路径出现的多个反射回波。4.探头杂波探头杂波5.工件轮廓回波工件轮廓回波6.幻像波幻像波第26页/共43页7.侧壁干涉波侧壁干涉波(1)侧壁干涉对检测的影响侧壁干涉对检测的影响 侧壁干涉的影响，改侧壁干涉的影响，改 变了探头的指向性，缺陷变了探头的指向性，缺陷 最高回波不在探头的轴线最高回波不在探头的轴线 上，影响缺陷定位和定量。上，影响缺陷定位和定量。(2)避免侧壁干涉的条件避免侧壁干涉的条件：1）探头轴线上的缺陷反射探头轴线上的缺陷反射：2Wa4 避免侧壁干涉的最小距离避免侧壁干涉的最小距离 dmin为：为：2）底面反射底面反

40、射：2W a 4 避免侧壁干涉的最小距离避免侧壁干涉的最小距离dmin为：为：第27页/共43页6.5 横波斜探头检测技术横波斜探头检测技术检测设备的调节检测设备的调节1.探头入射点和折射角的测定探头入射点和折射角的测定2.扫描速度的调节扫描速度的调节(1)(1)声程调节法声程调节法：示波屏上的水平刻：示波屏上的水平刻度值度值与横波声程与横波声程x x成比例成比例。：x=1：n(2)(2)水平调节法水平调节法：示波屏上的水平刻示波屏上的水平刻度值度值与反射体的水平距离与反射体的水平距离 l l 成比成比例。例。:l=1：n(3)(3)深度调节法深度调节法：示波屏上的水平刻：示波屏上的水平刻度值

41、度值与反射体的深度与反射体的深度d d成比例。成比例。:l=1：n用CSK-A试块调节第28页/共43页3.3.距离距离波幅曲线的制作和灵敏度调整波幅曲线的制作和灵敏度调整距离距离波幅曲线波幅曲线：相同大小的反射体随探头距离的变化其反射：相同大小的反射体随探头距离的变化其反射波高的变化曲线。波高的变化曲线。绘制绘制：根据时基线调节的三种方法，按相应的方法进行绘制。根据时基线调节的三种方法，按相应的方法进行绘制。4.4.传输修正值的测定和补偿传输修正值的测定和补偿传输修正值传输修正值：包括试块和工件两者间材料的材质衰减以及工件包括试块和工件两者间材料的材质衰减以及工件表面粗糙度和耦合状态引起的表

42、面声能损失。表面粗糙度和耦合状态引起的表面声能损失。(1)(1)单探头测定法单探头测定法：采用和工件相同厚度试块测定。：采用和工件相同厚度试块测定。dB=VdB=V1 1-V-V2 2 (衰减型衰减型)dB=VdB=V2 2-V-V1 1 (增益型增益型)第29页/共43页(2)(2)双探头测定法：斜入射检双探头测定法：斜入射检测用一发一收的双探头测定。测用一发一收的双探头测定。1)1)工件与试块的厚度相同工件与试块的厚度相同 2)2)工件厚度小于试块厚度工件厚度小于试块厚度 3)3)工件厚度大于试块厚度工件厚度大于试块厚度第30页/共43页扫查扫查四种基本扫查方式：前后、左右、转向和环绕扫查

43、。四种基本扫查方式：前后、左右、转向和环绕扫查。前后左右扫查用于发现缺陷的存在；前后左右扫查用于发现缺陷的存在；左右扫查用于缺陷横向长度的测定；左右扫查用于缺陷横向长度的测定；转向扫查和环绕扫查确定缺陷的形状。转向扫查和环绕扫查确定缺陷的形状。第31页/共43页缺陷的评定缺陷的评定缺陷的评定包括缺陷的评定包括：缺陷的水平位置和垂直深度的确定以及缺陷缺陷的水平位置和垂直深度的确定以及缺陷尺寸的评定。尺寸的评定。缺陷的水平位置和垂直深度缺陷的水平位置和垂直深度：根据缺陷反射回波幅度最大时，根据缺陷反射回波幅度最大时，在时基线上缺陷回波的前沿位置所读出的声程距离或水平、垂在时基线上缺陷回波的前沿位置

44、所读出的声程距离或水平、垂直距离，再按已知的探头折射角计算得到的。直距离，再按已知的探头折射角计算得到的。缺陷的尺寸缺陷的尺寸：通过测量缺陷发射波高与基准反射体回波波高之通过测量缺陷发射波高与基准反射体回波波高之比，以及测定缺陷的延伸长度来进行评定的。比，以及测定缺陷的延伸长度来进行评定的。1.平面工件的缺陷定位平面工件的缺陷定位 工件中缺陷的位置由探头的折射角和声程来确定或由缺陷工件中缺陷的位置由探头的折射角和声程来确定或由缺陷的水平和垂直方向的投影来确定。三种横波扫描速度调节方法的水平和垂直方向的投影来确定。三种横波扫描速度调节方法（声程、水平、深度）相对应的缺陷定位方法（声程、水平、深度

45、）相对应的缺陷定位方法第32页/共43页(1)(1)按声程调节扫描速度时按声程调节扫描速度时一次波检测一次波检测：L Lf=xf sin=nf sin d df=xf cos=nf cos二次波检测二次波检测：L Lf=xf sin=nf sin d df=2Txf cos=2Tnf cos(2)(2)按水平调节扫描速度时按水平调节扫描速度时一次波检测一次波检测：L Lf=nf二次波检测二次波检测：L Lf=nf(3)(3)按深度调节扫描速度时按深度调节扫描速度时一次波检测一次波检测：L Lf=Knf d df=nf二次波检测二次波检测：L Lf=Knf d df f=2T=2Tnnf f第3

46、3页/共43页2.2.圆柱曲面工件的缺陷定位圆柱曲面工件的缺陷定位沿轴向检测，缺陷定位与平面相同；沿轴向检测，缺陷定位与平面相同；沿周向检测，缺陷定位与平面不同，分沿周向检测，缺陷定位与平面不同，分外圆和内壁检测两种情况：外圆和内壁检测两种情况：(1)外圆周向探测外圆周向探测：外圆周向探测圆柱面：外圆周向探测圆柱面时，缺陷的位置由深度时，缺陷的位置由深度H和弧长和弧长L来确定。来确定。当探头从圆柱曲面外壁作周向检测时，当探头从圆柱曲面外壁作周向检测时，弧长弧长L总比水平距离总比水平距离 l 值大，但深度值大，但深度H总总比比 d 值小。值小。(2)内壁周向探测内壁周向探测：内壁周向探测圆柱面：

47、内壁周向探测圆柱面时，缺陷的位置由深度时，缺陷的位置由深度 h 和弧长和弧长 l来确来确定。定。当探头从圆柱曲面内壁作周向检测时，当探头从圆柱曲面内壁作周向检测时，弧长弧长L总比水平距离总比水平距离 l 值小，但深度值小，但深度H总总比比 d 值大。值大。第34页/共43页(3)最大探测壁厚最大探测壁厚：当用采用横波斜探头从外：当用采用横波斜探头从外圆周向检测筒体工件时且波束轴线与筒体内圆周向检测筒体工件时且波束轴线与筒体内壁相切时，对应的壁厚为最大探测厚度壁相切时，对应的壁厚为最大探测厚度Tm，工件壁厚超过该厚度值时，超声波束将扫查工件壁厚超过该厚度值时，超声波束将扫查不到内壁。不到内壁。不

48、同不同K值探头最大检测壁厚值探头最大检测壁厚Tm与工件外径与工件外径D之比之比Tm/D为：为：3.缺陷定量缺陷定量：缺陷回波幅度和指示长度：缺陷回波幅度和指示长度 回波幅度评定回波幅度评定：依据规则反射体的回波幅度：依据规则反射体的回波幅度与缺陷尺寸的关系，常用实测距离与缺陷尺寸的关系，常用实测距离波幅曲线波幅曲线进行评定。进行评定。测长法测长法：相对灵敏度法：相对灵敏度法：a.6dB法法 b.端点端点6dB法法 绝对灵敏度法绝对灵敏度法 端点峰值法端点峰值法第35页/共43页(2)缺陷自身高度的测缺陷自身高度的测定定1)端部最大高度法端部最大高度法2)6dB法法 3)横波端角反射法横波端角反

49、射法第36页/共43页4)横波串列双探头法横波串列双探头法 5)端点衍射波法端点衍射波法第37页/共43页4.非缺陷回波的判定非缺陷回波的判定(1)工件轮廓回波工件轮廓回波(2)端角反射波端角反射波(3)探头杂波探头杂波(4)表面波表面波(5)幻象波幻象波(6)草状回波草状回波(7)焊缝中的变形波焊缝中的变形波(8)“山山”形波形波第38页/共43页6.6 影响缺陷定位、定量的主要影响缺陷定位、定量的主要因素因素影响缺陷定位的主要因素影响缺陷定位的主要因素1.仪器的影响仪器的影响:发射脉冲频带宽度、发射脉冲频带宽度、接收系统频宽、电噪声、分辨率接收系统频宽、电噪声、分辨率等。等。2.探头的影响

50、探头的影响：声束偏离、探头：声束偏离、探头双峰、斜楔磨损。双峰、斜楔磨损。3.工件的影响工件的影响：工件表面粗糙度、：工件表面粗糙度、工件材质（声速和内应力）、工工件材质（声速和内应力）、工件表面形状、工件边界、工件温件表面形状、工件边界、工件温度、工件中缺陷情况：缺陷方向度、工件中缺陷情况：缺陷方向影响。影响。4.操作人员的影响操作人员的影响：仪器时基线仪器时基线调节、入射点、调节、入射点、K K值测量、定位值测量、定位方法不当。方法不当。第39页/共43页影响缺陷定量的主要因素影响缺陷定量的主要因素1.仪器及探头性能的影响仪器及探头性能的影响频率的影响：频率的影响：衰减器精度和垂直线性的影