儀器、探頭和試塊

宇時先鋒超聲波探傷儀、探頭和試塊是超聲波探傷的重要設(shè)備，了解這些設(shè)備的原理、構(gòu)造和作用及其主要性能的測試方法是正確選用探傷設(shè)備進(jìn)行有效探傷的保證。

一. 宇時先鋒超聲波探傷儀

1.作用

宇時先鋒超聲波探傷儀的作用是產(chǎn)生電振蕩并加于換能器(探頭)上，激勵探頭發(fā)射超聲波，同時將探頭送回的電信號進(jìn)行放大，通過一定方式顯示出來，從而得到被探工件內(nèi)部有無缺陷及缺陷位置和大小等信息。

2.分類

按缺陷顯示方式分類，宇時先鋒超聲波探傷儀分為三種。

A型：A型顯示是一種波形顯示，探傷儀的屏幕的橫坐標(biāo)代表聲波的傳播距離，縱坐標(biāo)代表反射波的幅度。由反射波的位置可以確定缺陷位置，由反射波的幅度可以估算缺陷大小。

B型：B型顯示是一種圖象顯示，屏幕的橫坐標(biāo)代表探頭的掃查軌跡，縱坐標(biāo)代表聲波的傳播距離，因而可直觀地顯示出被探工件任一縱截面上缺陷的分布及缺陷的深度。

C型：C型顯示也是一種圖象顯示，屏幕的橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)都代表探頭在工件表面的位置，探頭接收信號幅度以光點輝度表示，因而當(dāng)探頭在工件表面移動時，屏上顯示出被探工件內(nèi)部缺陷的平面圖象，但不能顯示缺陷的深度。

目前，探傷中廣泛使用的宇時先鋒超聲波探傷儀都是A型顯示脈沖反射式探傷儀。

3.A型脈沖反射式模擬宇時先鋒超聲波探傷儀的一般原理

二. 探頭

超聲波的發(fā)射和接收是通過探頭來實現(xiàn)的。下面介紹探頭的工作原理、主要性能及其及結(jié)構(gòu)。

1. 壓電效應(yīng)

某些晶體材料在交變拉壓應(yīng)作用下，產(chǎn)生交變電場的效應(yīng)稱為正壓電效應(yīng)。反之當(dāng)晶體材料在交變電場作用下，產(chǎn)生伸縮變形的效應(yīng)稱為逆壓電效應(yīng)。正、逆壓電效應(yīng)統(tǒng)稱為壓電效應(yīng)。

超聲波探頭中的壓電晶片具有壓電效應(yīng)，當(dāng)高頻電脈沖激勵壓電晶片時，發(fā)生逆壓電效應(yīng)，將電能轉(zhuǎn)換為聲能(機械能)，探頭發(fā)射超聲波。當(dāng)探頭接收超聲波時，發(fā)生正壓電效應(yīng)，將聲能轉(zhuǎn)換為電能。不難看出超聲波探頭在工作時實現(xiàn)了電能和聲能的相互轉(zhuǎn)換，因此常把探頭叫做換能器。

2. 探頭的種類和結(jié)構(gòu)

直探頭用于發(fā)射和接收縱波，主要用于探測與探測面平行的缺陷，如板材、鍛件探傷等。

斜探頭可分為縱波斜探頭、橫波斜探頭和表面波斜探頭，常用的是橫波斜探頭。橫波斜探頭主要用于探測與探測面垂直或成一定角度的缺陷，如焊縫、汽輪機葉輪等。

當(dāng)斜探頭的入射角大于或等于第二臨界角時，在工件中產(chǎn)生表面波，表面波探頭用于探測表面或近表面缺陷。

雙晶探頭有兩塊壓電晶片，一塊用于發(fā)射超聲波，另一塊用于接收超聲波。根據(jù)入射角不同，分為雙晶縱波探頭和雙晶橫波探頭。

雙晶探頭具有以下優(yōu)點：

(1) 靈敏度高

(2) 雜波少盲區(qū)小

(3) 工件中近場區(qū)長度小

(4) 探測范圍可調(diào)

雙晶探頭主要用于探傷近表面缺陷。

聚焦探頭種類較多。

3. 探頭型號

探頭型號的組成項目及排列順序如下：

基本頻率-晶片材料-晶片尺寸-探頭種類-特征

三. 試塊

按一定用途設(shè)計制作的具有簡單幾何形狀人工反射體的試樣，通常稱為試塊。試塊和儀器、探頭一樣，是超聲波探傷中的重要工具。

1. 試塊的作用

(1) 確定探傷靈敏度

超聲波探傷靈敏度太高或太低都不好，太高雜波多，判傷困難，太低會引起漏檢。因此在超聲波探傷前，常用試塊上某一特定的人工反射體來調(diào)整探傷靈敏度。

(2) 測試探頭的性能

宇時先鋒超聲波探傷儀和探頭的一些重要性能，如放大線性、水平線性、動態(tài)范圍、靈敏度余量、分辨力、盲區(qū)、探頭的入射點、K值等都是利用試塊來測試的。

(3) 調(diào)整掃描速度

利用試塊可以調(diào)整儀器屏幕上水平刻度值與實際聲程之間的比例關(guān)系，即掃描速度，以便對缺陷進(jìn)行定位。

(4) 評判缺陷的大小

利用某些試塊繪出的距離-波幅-當(dāng)量曲線(即實用AVG)來對缺陷定量是目前常用的定量方法之一。特別是3N以內(nèi)的缺陷，采用試塊比較法仍然是最有效的定量方法。此外還可利用試塊來測量材料的聲速、衰減性能等。

2.試塊的分類

(1) 按試塊來歷分為：標(biāo)準(zhǔn)試塊和參考試塊。

(2) 按試塊上人工反射體分：平底孔試塊、橫孔試塊和槽形試塊

3.試塊的要求和維護

4. 常用試塊

IIW(CSK-IA)

CS-1

CSK-IIIA