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前言
超声波检测设备与器材包括超声波检测仪、探头、试块、耦合剂和机械扫描装置等。
超声波检测仪和探头是超声波检测的关键设备,其性能的好坏影响超声波检测的检测灵敏度和定位定量精度。
超声波检测试块和耦合剂是超声波检测的重要器材,试块类型和反射体的性质对超声波检测灵敏度和缺陷评定具有重要意义,耦合剂的类型和性能对超声波检测灵敏度和缺陷评定也有重要影响。
超声检测设备与器材
第一节超声检测仪
一、超声检测仪:超声检测仪是超声检测的主体设备,其作用是:
1、产生电振荡并施加于换能器(探头)上,激励探头中的压电晶片产生机械振动,从而产生超声波并发射出去;
2、接收来自探头的电信号,并将其放大后以一定方式显示出来。
超声检测设备与器材
二、超声波检测仪的分类
(一)、按超声波的连续性可分为:
1、脉冲波探伤仪:仪器通过向探头的压电晶片周期性地发射一持续时间很短的电脉冲,激励探头中压电晶片发生振动产生超声波,超声波在工件中传播,并在边界上产生反射和折射,探头的压电晶片接收从工件中反射回来的超声波并转变为电信号,仪器对这些电信号进行处理并以一定的方式显示出来,从而根据反射波在工件中的传播时间确定缺陷的位置,根据反射波的幅度判断缺陷的大小。
2、连续波探伤仪:仪器通过探头向工件中发射连续且频率不变或在小范围内周期性变化的超声波,根据透过工件的超声波强度变化判断工件中有无缺陷和缺陷大小。
3、调频波探伤仪:仪器通过探头向工件中发射连续的频率周期性变化的超声波,根据发射波与反射波的差频变化情况判断工件中有无缺陷。
因连续波探伤仪灵敏度低且不能确定缺陷位置,调频波探伤仪只适宜检测与探测面平行的缺陷,在无损检测领域内已被淘汰,无损检测领域内应用最广的是脉冲波探伤仪,由于是根据反射波对缺陷进行评定,所以也叫脉冲反射式超声波探伤仪
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脉冲反射式超声波检测仪:检测仪中的脉冲振荡电路产生一个周期性的持续时间很短的电脉冲,这一周期性的电脉冲通过电线施加在探头中的压电晶片上,激励压电晶片产生机械振动,从而产生超声波,超声波通过特定的媒介传入被检工件并在工件中传播,超声波在工件中传播过程中,遇到边界会产生反射和折射,压电晶片接收到从工件中反射回来的超声波,将机械能转化为电脉冲信号,通过检波和放大并以一定方式显示出来,从而根据反射波在工件中的传播时间确定缺陷的位置,根据反射波的幅度判断缺陷的大小。
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(二)按缺陷显示方式可分为:
1、A型显示探伤仪:A型显示是一种波型显示,探伤仪荧光屏的横坐标代表声波的传播时间(如果超声波在均匀介质中传播,则声速是恒定的,则传播时间可以转变为传播距离),纵坐标代表反射波的幅度,由反射波的位置可以确定缺陷的位置,反射波的幅度可以估算缺陷的大小。如图3110(a)
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2、B型显示探伤仪:B型显示是一种图象显示,探伤仪荧光屏的横坐标是靠机械扫描来代表探头的扫查轨迹,纵坐标是靠电子扫描来代表声波的传播时间或距离,因而可以直观地显示出被探工件任一纵截面上缺陷的分布及缺陷的深度。如图
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3、C型显示探伤仪:C型显示也是一
种图象显示,探伤仪荧光屏的横坐标和
纵坐标都是靠机械扫描来代表探头在工
件表面的位置,探头接收信号幅度以光
点辉度表示,因而探头的工件表面移动
时,荧光屏上便显示出工件内部缺陷的
平面图象,但不能显示缺陷的深度。
如图
目前,广泛使用的是A型显示脉冲反射式超声波探伤仪。下面就来研究这种型号的探伤仪
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三、超声波探伤仪
(一)超声波探伤仪的工作原理
同步电路产生的触发脉冲同时加至扫描电路和发射电路,扫描电路受触发开始工作,产生锯齿波扫描电压,加至示波管水平偏转板上,使电子束发生水平偏转,在荧光屏上产生一条水平扫描线。同时,发射电路受触发产生高频脉冲,施加至探头,激励压电晶片振动,产生超声波,超声波通过透声介质(偶合剂)进入被检工件,超声波在工件中传播,遇到边界(缺陷或底面)产生反射,返回到探头,又被压电晶片转变为电信号,经接收电路放大和检波,加到示波管垂直偏转板上,使电子束发生垂直偏转,在水平扫描线的相应位置上产生缺陷回波和底波。如图
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(二)仪器的主要组成及作用
A型脉冲反射式超声波探伤仪主要由同步电路、扫描电路、发射电路、接收放大电路、显示电路和电源电路等组成。
1、同步电路:同步电路也叫触发电路,其作用是产生周期性的同步脉冲,作为发射电路、扫描电路和其它辅助电路的触发脉冲,使各电路在时间上协调一致地工作,是探伤仪工作的指挥中心。
每秒钟发射同步脉冲的次数称为重复频率,重复频率决定了仪器每秒钟向被检工作内发射超声波的次数。重复频率高,采样数据快,漏检率低。重复频率高,脉冲间隔时间短,使未经过充分衰减的多次反射进入下一周期形成所谓的“幻象波”,造成缺陷误判。所以,重复频率不是越高越好。
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