超声波检测技术

超声波检测技术
一、超声波检测的基本原理 二、超声波检测设备
三、超声波检测方法
四、超声波检测的应用
• 超声波检测是五大常规无损检测技术之一，是目
前应用最广泛，使用频率最高且发展较快的一种 无损检测技术。超声波检测是产品制造中实现质 量控制、节约原材料、改进工艺、提高劳动生产 率的重要手段，也是设备维护中可不或缺的手段 之一。
• 超声波的叠加、干涉和衍射
• 超声波的反射、折射和波形转换
• 超声波的衰减
二、超声波检测设备
1.超声波检测仪
• 超声波检测仪是超声波检测的主体设备。 • 超声波检测仪的作用：产生电振荡并加于探头，使之 发射超声波，同时，还将探头送回的电信号进行滤波、 检波和放大等，并以一定的方式将检测结果显示出来， 人们以此获得检测工件内部有无缺陷及缺陷位置、大 小和性质等。
入门级数字探伤仪，性能 价格比高、操作简单、低 温性能优越，适合大多数 无损检测场合使用。
适合绝大多数无损检测场 合，在电力、核电等要求 严格场合均有应用
CTS-9008
针对电力行业中高
压支柱瓷绝缘子及瓷
套检测的专用数字式
超声波探伤仪。
CTS-1008
高端数字机。
方波激励，对检测高
衰减或厚工件有良好
CTS-8006
具有6个独立的发射－接收通道, 性能稳定可靠、抗 干扰能力强。仪器配合不同的机械传动装置，可实现 对钢管、钢板、机械零件等的自动化超声探伤。
2. 超声波探头
1)超声波探头功用
• 超声波探头：一种机械能和电能互相转换的换能
器。大多数探头是利用压电效应制作的。
• 超声波探头功能: 发生和接收超声波。
1）超声波检测仪分类 (1)按超声波的连续性分
① 脉冲波检测仪
② 连续波检测仪
③ 调频波检测仪
(2)按缺陷显示的方式分
可将超声波检测仪分为A型、B型和C型等三 种类型。
（b）A型
（c ） B 型
（d）C型
2) A型显示检测仪
（1）A型显示检测仪组成wenku.baidu.com• A型显示检测仪是目前使用最广泛的检测仪。 • A型显示检测仪主要由同步电路、时基电路、发射 电路、接收电路、显示电路和电源电路等几部分 组成。并且还有延迟、标距、闸门和深度补偿等 辅助电路。
2.超声波的特点
• 方向性好
• 穿透能力强
• 能量高
• 反射、折射和波型的转换
3.超声波的分类
1）按质点的振动方向分类 （1）纵波
（2）横波
（3）表面波
（4）板波
(a) 对称型
(b) 非对称型
波的类型 纵波
质点振动特点
传播介质
应 用
质点振动方向平 固、液、气体介 行于波传播方向 质
质点振动方向垂 直于波传播方向 质点作椭圆运动， 椭圆长轴垂直波 传播方向，短轴 平行于波传播方 向 上下表面：椭圆 运动, 中心：纵 向振动
（2) 主要性能指标
① 水平线性：表征检测仪水平扫描线扫描速度的均匀 程度。 ② 垂直线性：描述检测仪示波屏上反射波高度与接收 信号电压成正比关系的程度。 ③ 动态范围：是检测仪示波屏上反射波高度从满幅降 至消失时仪器衰减器的变化范围。
2 各种超声波
A型超声波显示仪
CTS-9002
CTS-9003
• 在探伤中起发射和接收高频脉冲弹性波作用。
2) 探头结构组成
探头结构组成
压电晶片：实现声电相互转
换。
阻尼块：吸收声能大阻尼。 外壳：保护固定内部原件。 电极：实现晶片和电缆连接。
直探头结构
3)探头种类
（1）直探头
• 适用于探测晶片正下方与声
束方向垂直的缺陷。 • 检测灵敏度高； • 探测深度较大,适用范围广； • 直探头用来发射和接收纵波；
内应用这一技术的开端。
一、超声波检测的基本原理
超声波检测就是先用发射探头向被检物内部发
射超声波，再用接收探头接受从缺陷处反射回来 或穿过被检工件后的超声波，并将其在显示仪表 上显示出来，通过观察与分析反射波或透射波的 时延与衰减情况，即获得物体内部有无缺陷以及 缺陷的位置、大小和性质等方面的信息。
探头 缺陷
Ｔ Ｆ Ｂ
零件
显示器
超声波检测
1.超声波的定义
• 超声波是一种质点振动频率高于20kHz的机械波， 因其频率超过人耳所能听到的声频段（16Hz— 20kHz）而得名超声波。
• 由于能听到的声波频率不高，波长太大，所以用
于机械零件检测时可能在缺陷周围发生绕射而不 能检测出损伤。 • 而超声波频率极高，波长短，不会发生绕射漏检 问题。所以，都用超声波去检测工件缺陷。
方法早已被人们采用。如，用手拍西瓜，听是否
熟了；敲瓷碗，听是否裂了。声音反映物体内部
某些性质。
• 真正促使人类研究利用超声波进行探测的事件是
泰坦尼克号沉没事件。瑞查得森用在空气和水下
传播的声音回声进行探测定位查找泰坦尼克号。
• 1950年我国铁道部引进若干台瑞士制造的以声响
穿透式超声波探伤仪，并用于路轨检验，这是国
(b) 脉冲波
3）按超声波的波形分类
• 可将超声波分为平面波、柱面波和球面波。
(a)平面波；
(b)柱面波；
(c)球面波
4.超声场及其特征参量
• 充满超声波的空间或介质中超声振动所波及的质
点占据的范围叫超生场。 • 超声场的物理量:（1）声压 p （2）声阻抗Z
（3）声强I
5.超声波在介质中的传播特性
钢板、锻件探伤 等
焊缝、钢管探伤 等
横波
固体介质
表面波
固体介质
钢管探伤等
固体介质(厚度 板波 与波长相当的薄 上下表面；椭圆 板) 非对称型 运动，中心：横 (A型) 向振动
对称型 (S型)
薄板、薄壁钢管 等 (δ<6mm)
2) 按振动持续时间的长短分 • 将超声波分为连续波和脉冲波两种。
(a)连续波
• 超声波检测一般是指使超声波与工件相互作用，
就反射、衍射、透射和散射的波进行研究，对
工件进行宏观缺陷检测、几何特性测量、组织
结构和力学性能变化的检测和表征，并进而对
其特定应用性进行评估的技术。
• 在特种设备行业中，超声波检测通常指宏观缺陷
检测和材料厚度测量。
• 现实中常常利用声响来检测物体的的好坏，这种
的穿透性和信噪比、
体积小、重量轻。
万能旋钮操作具备远
程控制功能USB主控。
CTS-1008PLUS
TOFD探伤专用设备
CTS-8005APLUS
CTS-400
用于铁路车辆轮轴探伤 的数字式探伤仪。
超声测厚仪测量范 围:0.8～500.0mm
GT-2
国内首台为钢轨在线检测而设计的手推式 全数字超声探伤设备