河南超声波检测第五章.ppt

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1、第五章 超声波检测方法与特点1、按原理分类：脉冲反射法、衍射时差法、穿透法、工振法、按原理分类：脉冲反射法、衍射时差法、穿透法、工振法2、按显示方式分类：、按显示方式分类：A型显示和超声成像显示（型显示和超声成像显示（B、C、D、S、P）3、按波型分类：纵波法、横波法、表面波法、板波法、爬波法、按波型分类：纵波法、横波法、表面波法、板波法、爬波法4、按探头数目分类：单探头法、双探头法、多探头法、按探头数目分类：单探头法、双探头法、多探头法5、按接触方式分类：接触法、水浸法、电磁耦合法、按接触方式分类：接触法、水浸法、电磁耦合法6、按人工干预程度分类：手动检测、自动检测、按人工干预程度分类：手动

2、检测、自动检测第一节 按原理分类的检测方法 超声波检测方法依其原理，可分为脉冲反射法、衍射时差法、超声波检测方法依其原理，可分为脉冲反射法、衍射时差法、穿透法和共振法。穿透法和共振法。缺陷回波法：缺陷回波法：根据仪器示波屏上显示的缺陷波形根据仪器示波屏上显示的缺陷波形进行判断的方法，称为缺陷回波法。该方法以回波传播进行判断的方法，称为缺陷回波法。该方法以回波传播时间对缺陷定位，以回波幅度对缺陷定量，是脉冲反射时间对缺陷定位，以回波幅度对缺陷定量，是脉冲反射法的基本方法。法的基本方法。脉冲反射法脉冲反射法超声探头发射脉冲波到被检材料内，通过观测来自内部超声探头发射脉冲波到被检材料内，通过观测来自

3、内部缺陷或底面的反射波的情况来工件检测的方法，称为脉缺陷或底面的反射波的情况来工件检测的方法，称为脉冲反射法。冲反射法。BTTBF 底波高度法：当试件的材质和厚度不变时，底面反底波高度法：当试件的材质和厚度不变时，底面反射波高度应是基本不变的。如果工件内存在缺陷，底面反射波高度应是基本不变的。如果工件内存在缺陷，底面反射波高度会下降甚至消失。据此来判断工件质量好坏的超射波高度会下降甚至消失。据此来判断工件质量好坏的超声波检测方法，称底波高度法。纵波检测中常用此种方法。声波检测方法，称底波高度法。纵波检测中常用此种方法。该法主要适用于检测面与底面相平行的较厚工件。该法灵该法主要适用于检测面与底面

4、相平行的较厚工件。该法灵敏度低，并且要求耦合等操作条件一致，检出缺陷定位、敏度低，并且要求耦合等操作条件一致，检出缺陷定位、定量不便，因而很少作为一种独立的检测方法使用，经常定量不便，因而很少作为一种独立的检测方法使用，经常作为一种辅助手段配合缺陷反射波法发现某些倾斜的和小作为一种辅助手段配合缺陷反射波法发现某些倾斜的和小而密集的缺陷。而密集的缺陷。该检测方式适用于厚度较小、形状简单、检测面与底该检测方式适用于厚度较小、形状简单、检测面与底面相平行、表面粗糙度高的工件的检测，该方法灵敏度面相平行、表面粗糙度高的工件的检测，该方法灵敏度较低。较低。多次底波法：原理与底波反射高度法基本相同。多次底

5、波法：原理与底波反射高度法基本相同。当超声波在较薄的均匀介质中传播时，在显示屏上将出当超声波在较薄的均匀介质中传播时，在显示屏上将出现依一定规律衰减的多次底波现依一定规律衰减的多次底波B B1 1、B B2 2、B B3 3。当工件。当工件中存在缺陷时，底面反射波的次数和幅度都将发生变化，中存在缺陷时，底面反射波的次数和幅度都将发生变化，这种将完好工件与有缺陷工件的底面反射波次数和幅度这种将完好工件与有缺陷工件的底面反射波次数和幅度进行比较，来判断工件质量的方法称为多次底波法。进行比较，来判断工件质量的方法称为多次底波法。透过波高法；透过波高法；穿透反射法。穿透反射法。穿透法穿透法 穿透法是依

6、据脉冲波或连续波穿透试件之后的能量变穿透法是依据脉冲波或连续波穿透试件之后的能量变化来判断缺陷情况的一种方法，主要包括以下两种方法：化来判断缺陷情况的一种方法，主要包括以下两种方法：设试件厚度为设试件厚度为，工件的固有频率为，工件的固有频率为f f0 0，工件的固有，工件的固有频率对应的波长为频率对应的波长为0 0，备检试件的声速为，备检试件的声速为C C，相临两共振，相临两共振频率为频率为f fm m、f fm-1m-1，经推导得到如下关系式：，经推导得到如下关系式：当试件内存在缺陷或工件厚度发生变化时，将改变试件当试件内存在缺陷或工件厚度发生变化时，将改变试件的共振频率。依据工件的共振特性

7、，来判断缺陷情况和工件的共振频率。依据工件的共振特性，来判断缺陷情况和工件厚度变化情况的方法称为共振法。共振法常用于试件测厚。厚度变化情况的方法称为共振法。共振法常用于试件测厚。共振法共振法 若声波（频率可调的连续波）在被检工件内传播，当若声波（频率可调的连续波）在被检工件内传播，当试件的厚度为超声波的半波长的整数倍时，将引起共振。试件的厚度为超声波的半波长的整数倍时，将引起共振。二、按探头接触方式分类二、按探头接触方式分类 根据检测时探头与试件的接触方式，可以分为接触法根据检测时探头与试件的接触方式，可以分为接触法与液浸法。与液浸法。直接接触法直接接触法 探头与试件检测面之间，涂有很薄的耦合

8、剂层，因此探头与试件检测面之间，涂有很薄的耦合剂层，因此可以看作为两者直接接触，这种检测方法称为直接接触法。可以看作为两者直接接触，这种检测方法称为直接接触法。此方法操作方便，检测图形较简单，易于判断，缺陷此方法操作方便，检测图形较简单，易于判断，缺陷检出灵敏度高，是实际检测中应用最多的方法。但是，直检出灵敏度高，是实际检测中应用最多的方法。但是，直接接触法检测的试件，要求检测面粗糙度较高。接接触法检测的试件，要求检测面粗糙度较高。液浸法按检液浸法按检测方式不同又分测方式不同又分为全浸没式和局为全浸没式和局部浸没式。部浸没式。液浸法液浸法 将探头和工件浸于液体中以液体作耦合剂进行检测将探头和工

9、件浸于液体中以液体作耦合剂进行检测的方法，称为液浸法。耦合剂可以是水，也可以是油。的方法，称为液浸法。耦合剂可以是水，也可以是油。当以水为耦合剂时，称为水浸法。液浸法检测，探头不当以水为耦合剂时，称为水浸法。液浸法检测，探头不直接接触试件，所以此方法适用于表面粗糙的试件，探直接接触试件，所以此方法适用于表面粗糙的试件，探头不易磨损，耦合稳定，检测结果重复性好，便于实现头不易磨损，耦合稳定，检测结果重复性好，便于实现自动化检测。自动化检测。纵波法纵波法 纵波检测法，就是使用超声纵波进行检测的方法，包纵波检测法，就是使用超声纵波进行检测的方法，包括垂直入射法、小角度的单、双斜探头的斜入射法。括垂直

10、入射法、小角度的单、双斜探头的斜入射法。垂直入射法：简称垂直法。直探头发射的超声波垂垂直入射法：简称垂直法。直探头发射的超声波垂直检测面射入被检工件，因而对与波束相垂直的缺陷检测直检测面射入被检工件，因而对与波束相垂直的缺陷检测效果好，同时缺陷定位也很方便，主要用于铸、锻、压、效果好，同时缺陷定位也很方便，主要用于铸、锻、压、轧材料和工件的检测。但受盲区和分辨力的限制，只能检轧材料和工件的检测。但受盲区和分辨力的限制，只能检查较厚材料或工件。查较厚材料或工件。三、按波型分类三、按波型分类 根据检测采用的波型，可分为纵波法、横波法、表面根据检测采用的波型，可分为纵波法、横波法、表面波法、板波法、

11、爬波法等。波法、板波法、爬波法等。斜入射法：就是使超声波以一定的倾斜角度（斜入射法：就是使超声波以一定的倾斜角度（331414）射入到工件中，利用双斜探头分别发射和接收超声）射入到工件中，利用双斜探头分别发射和接收超声波的检测法。当一个探头发射的声波入射角很小时，在工波的检测法。当一个探头发射的声波入射角很小时，在工件内主要产生折射纵波，用另一个探头接收来自缺陷和底件内主要产生折射纵波，用另一个探头接收来自缺陷和底面的反射纵波。用双斜探头检测时通常没有始波，因此，面的反射纵波。用双斜探头检测时通常没有始波，因此，可以检查近表面的缺陷，可用于较薄工件的检测。根据两可以检查近表面的缺陷，可用于较薄

12、工件的检测。根据两探头相互倾斜的角度，使发现和接收的焦点落在离检测面探头相互倾斜的角度，使发现和接收的焦点落在离检测面一定深度的位置上，使处于焦点处的缺陷波高最大，而其一定深度的位置上，使处于焦点处的缺陷波高最大，而其它位置的缺陷波高急剧降低。此法特别适用于某些特定条它位置的缺陷波高急剧降低。此法特别适用于某些特定条件下的检测。件下的检测。横波法横波法 当纵波的入射角大于第一临界角而小于第二临界角时，当纵波的入射角大于第一临界角而小于第二临界角时，则在第二种介质内只有折射横波。实际检测中，将纵波通则在第二种介质内只有折射横波。实际检测中，将纵波通过斜块、水等介质倾斜入射至试件检测面，利用波型转

13、换过斜块、水等介质倾斜入射至试件检测面，利用波型转换得到横波进行检测的方法，称为横波法。由于透入试件的得到横波进行检测的方法，称为横波法。由于透入试件的横波束与探测面成锐角，所以又称斜射法。横波束与探测面成锐角，所以又称斜射法。此方法主要用于管材此方法主要用于管材、焊缝的检测。、焊缝的检测。其它试件检测时，其它试件检测时，则作为一种有效的辅助手段，用以发现垂直检测法不易发则作为一种有效的辅助手段，用以发现垂直检测法不易发现的缺陷。现的缺陷。表面波法表面波法 当纵波倾斜入射至工件表面时，如果入射角大于第当纵波倾斜入射至工件表面时，如果入射角大于第二临界角，则在较厚的工件表面出现表面波。使用表面二

14、临界角，则在较厚的工件表面出现表面波。使用表面波进行检测的方法，称为表面波法。这种方法主要应用波进行检测的方法，称为表面波法。这种方法主要应用于检测表面光滑的厚工件的近表面缺陷。于检测表面光滑的厚工件的近表面缺陷。板波法板波法 满足一定入射条件的纵波，就可以在薄板型工件满足一定入射条件的纵波，就可以在薄板型工件中产生板波。利用板波进行检测的方法，就叫板波检中产生板波。利用板波进行检测的方法，就叫板波检测法。主要用于薄板、薄壁管等形状简单的试件检测，测法。主要用于薄板、薄壁管等形状简单的试件检测，板波充塞于整个试件，可以发现内部的和表面的缺陷。板波充塞于整个试件，可以发现内部的和表面的缺陷。但是

15、检出灵敏度除取决于仪器工作条件外，还取决于但是检出灵敏度除取决于仪器工作条件外，还取决于波的形式。波的形式。四、按操作方式分类四、按操作方式分类超声波检测方法按操作方式分有手工检测法和自动检测法。超声波检测方法按操作方式分有手工检测法和自动检测法。手工检测法手工检测法 用手直接持探头进行检测的方法，叫做手工检测法。显用手直接持探头进行检测的方法，叫做手工检测法。显然，手工检测比较经济，简单易行，所用设备不多，是一种然，手工检测比较经济，简单易行，所用设备不多，是一种常用的主要检测法。但检测速度慢，劳动强度较大，检测结常用的主要检测法。但检测速度慢，劳动强度较大，检测结果受人为因素影响大，重复性

16、差。果受人为因素影响大，重复性差。自动检测法自动检测法 用机械装置持探头自动进行检测的方法，叫自动检测法。用机械装置持探头自动进行检测的方法，叫自动检测法。自动检测法检测速度快，灵敏度高，重复性好，人为因素影自动检测法检测速度快，灵敏度高，重复性好，人为因素影响小，是一种比较理想的检测方法。但自动检测比较复杂，响小，是一种比较理想的检测方法。但自动检测比较复杂，成本高，设备笨重，不易随意移动，多用于生产线上的自动成本高，设备笨重，不易随意移动，多用于生产线上的自动检测，并且只能检测形状规则的工件。检测，并且只能检测形状规则的工件。五、按探头个数分类五、按探头个数分类 单探头法单探头法 使用一个

17、探头兼作发射和接收超声波的检测方法称为单使用一个探头兼作发射和接收超声波的检测方法称为单探头法。单探头法操作方便，大多数缺陷可以检出，是目前探头法。单探头法操作方便，大多数缺陷可以检出，是目前最常用的一种方法。最常用的一种方法。本方法对于与波束轴线垂直的片状缺陷和立体型缺陷的本方法对于与波束轴线垂直的片状缺陷和立体型缺陷的检出效果最好。与波束轴线平行的片状缺陷难以检出，当缺检出效果最好。与波束轴线平行的片状缺陷难以检出，当缺陷与波束轴线倾斜时，则根据倾斜角度的大小，能够收到部陷与波束轴线倾斜时，则根据倾斜角度的大小，能够收到部分反射波或者因反射波束全部反射在探头之外而无法检出。分反射波或者因反射波束全部反射在探头之外而无法检出。双探头法双探头法 使用两个探头（一个发射，一个接收）进行检测的方法使用两个探头（一个发射，一个接收）进行检测的方法称为双探头法。主要用于发现单探头法难以检出的缺陷。称为双探头法。主要用于发现单探头法难以检出的缺陷。可根据两个探头排列方式将双探头法分为以下几种方式：可根据两个探头排列方式将双探头法分为以下几种方式：并列式并列式交叉式交叉式V型串列式型串列式K型串列式型串列式 前后串列式前后串列式