超声波检测设备

3．缺陷的定性
缺陷的定性指确定缺陷的类型(如裂纹、 气孔、夹渣、白点等)。 目前在实际检测中尚有一定困难。
机车车辆车轴超声波检验
依据：TBT1618-2001机车车辆车轴超声波检验 1. 探测面和探测区域 探测面为车轴两端面和车轴外圆面。由此入 射的超声波能达到的内部区域为超声波探伤区 域。
2. 探伤灵敏度的确定 轴向：置探头于T S-1试块的B面。
四、 缺陷评定
1．缺陷的定位
缺陷的定位是根据缺陷反射波在荧光屏 时间扫描线上出现的位置来确定缺陷在工件 中的位置。
对于纵波探伤，缺陷定位比较简单： 假定仪器已按1:n调节好扫描速度，而 缺陷波对应的水平刻度为 SF ，则缺陷至探 头的垂直距离为 x=nSF 。或者 x=hSF ／ SB ， h为工件厚度，SB为底波的水平刻度。
无损检测用的超声波频率一般为 0.2M~25MHz。
1. 超声波的分类 超声波可分为纵波、横波、表面波( 瑞立波 ) 和板波 ( 兰姆 波)。 纵波：质点的振动方向与波的传播方向平行。质点受交 变的拉压应力时产生。可在任何弹性介质 (固体、液体、 气体)中传播。可检测几何形状简单的工件的内部缺陷。 横波：质点的振动方向与波的传播方向垂直。质点受交 变的剪切应力时产生。只能在固体中传播。可以探测管 件、杆件和其他几何外形复杂工件的内部缺陷。在同样 工作频率下，横波检测的分辨率要比纵波几乎高一倍。 表面波：沿介质表面传播，表面质点做椭圆运动，可看 作纵波与横波的合成。只能在固体中传播。适宜于探测 表面缺陷。 板波：在厚度与波长相当的弹性波板中传播。
径向探伤 • 以车轴中心线为准，在 0.25D 范围（ D 为成品车轴 轴颈尺寸) 内发现缺陷时，用底面回波衰减法进行 复探。若第一次底面回波低于示波屏垂直刻度满幅 度的50 %，车轴不合格；否则合格。 • 在0.25D范围外，缺陷反射波高不应大于同距离处 φ3直径的平底孔反射波高。 • 在0.25D范围外，缺陷反射波高小于同距离处φ3当 量平底孔反射波高时，用底面回波衰减去进行复探。 若第一次底面回波低于示波屏垂直刻度满幅度的 5 0％，车轴不合格；否则合格。
声发射检测 Acoustic emission testing（缩写AET）
4.8 超声波检测
超声波检测是先用发射探头向被检物内 部发射超声波声波，用接收探头接收缺陷处 反射(或透射)的超声波，并将其显示在屏幕上。
通过观测反射波(或透射波 ) 的时延与衰 减情况来判断缺陷的类型、大小、数量及位 置。
2. 穿透法 根据超声Fra Baidu bibliotek能量变化情况来判断工件内部状况的。
穿透法是将发射探头和接收探头分别置于工件的两相对 表面。 发射探头发射的超声波能量是一定的，在工件不存在缺 陷时，超声波穿透一定工件厚度后，在接收探头上所接收 到的能量也是一定的。而工件存在缺陷时，由于缺陷的反 射使接收到的能量减少，从而断定工件存在缺陷。 穿透法探伤的灵敏度不如脉冲反射法高，且受工件形 状的影响较大，但较适宜检查成批生产的工件。如板材一 类的工件，可以通过接收能量的精确对比而得到高的精度， 宜实现自动化。
• 若底面回波幅度高于基准波高时，则要把缺 x n dB后，再测出分贝差值， 陷回波 先降低 2400 再加 3dB，作为缺陷的分贝总差值，根据缺 陷至探伤面的距离，按图D1的验收曲线进行 判断。只有缺陷的分贝总差值高于相应区段 曲线时，此缺陷才允许存在，否则不合格。
• 上式中：x—缺陷的声程 ( 单位mm) ; n—底 面回波高于基准波高的分贝差值。
超声波检测一般采用压电型探头，其作用是利用压电晶 片，在高频电振荡激励下产生高频机械振动发射超声波 ( 发射 探头)，或在超声波作用下产生机械变形，并因此产生电荷(接 收探头)。 超声波探头按结构形式分为： 直探头：用于交替地发射和接收纵波，波束垂直于工件表面。 斜探头：利用楔块将声束倾斜于工件表面而射入工件。一般 用于横波探伤。
AVG曲线法：
根据超声场的特性，用数学物理计 算的方法，得出声程距离(A)、增益(V)和 缺陷当量大小(G)三者之间关系的一组曲 线。根据 AVG 曲线即可确定缺陷的当量 大小。
AVG曲线
2) 测长法
缺陷大于声束截面时，缺陷波高度不会再 随缺陷的增大而增加，这时一般根据缺陷波高 度和探头移动距离来对缺陷进行定量，即所谓 的测长定量法。
三、 超声波检测方法
超声波探伤方法按其原理可分为:
脉冲反射法 穿透法
1. 脉冲反射法
脉冲反射法利用超声波探头发射脉冲到被检 测试件内，根据反射波的情况来检测试件缺陷。
其基本原理为： 当试件完好时，超声波可顺利传播到 达底面，探伤图形中只有表面发射脉冲T及 底面回波B两个信号；若试件中存在缺陷， 在探伤图形中，底面回波前有表示缺陷的 回波F。 脉冲反射法灵敏度较高。
超声波检测仪按显示方式分为： A超探伤：是一种波型显示，在显示屏幕上以横 坐代表声波的传播时间(距离)，纵坐标代表反射波 的幅度。 B型探伤：是一种图像显示，可显示工件纵截面 的图像。 C型探伤：也是一种图像显示，可显示工件平行 截面的图像。
目前使用最广的是A型脉冲反射式检测仪。
2．探头
斜探头的标称方式有三种： 1) 以纵波入射角标称：常用的有30°、45°、 50°、55°。 2) 以横波折射角标称：常用的有40°、45°、 50°、60°、70°。 3) 以折射角的正切值 K标称：常用的有 K1、 K1.5、K2、K2.5、K3。
3．耦合剂
耦合剂的作用是排除探头与工件之间 的空气。使超声波有效地传入工件。 常用的耦合剂有机油、甘油、水玻璃、 水。
对于横波探伤，若探头中心至缺陷的 声程为S，探头折射角为B，则:
2．缺陷的定量 缺陷的定量指确定缺陷的大小和数量。 定量方法大致可分为两类： 当量法：用于缺陷小于声束截面的情况。 测长法：用于缺陷大于声束截面的情况
1) 当量法 当量法根据缺陷波高度来对缺陷进行 定量。目前的超声波探伤并不能确定缺陷 的实际大小，而一般采用“当量”的概念。 当量法有当量试块比较法、底波高度 百分比法、AVG曲线法等。
径向： 将直探头置分别于 T S—2试块的轴颈、轮 座、轴身上。
3．缺陷检查
轴向探伤 • 验收区域：车轴两个端面的全部区域。 • 若底面回波幅度与基准波高相同时，测出缺陷 回波相对于基准波高的分贝差，再加 3dB ，作 为缺陷的分贝总差值，根据缺陷至探伤面的距 离，按图 D1 的验收曲线进行判断。只有缺陷的 分贝总差值在附录D中不高于相应区段曲线时， 此缺陷才允许存在，否则不合格。
2．超声波的传播
超声波在媒介中传播，有波的叠加、反 射、折射、透射、衍射、散射及吸收衰减等 特性，一般遵循几何光学的原则。
纵波的传播速度大于横波的传播速度。
二、 超声波检测设备 超声波检测设备包括: 超声波检测仪、探头、试块、耦合剂。
1．超声波检测仪
超声波检测仪是检测的主体设备，作用是产生电振荡 作用于探头，使之发射超声波，同时将探头送回的电信号 进行滤波、检波、放大等，并以一定的方式显示出来。 超声波检测仪按发射超声波的方式分为脉冲波检测仪、 连续波检测仪和调频波检测仪。 其中使用最广的是脉冲波检测仪，它向工件周期性地发 射频率固定的超声波。
无损检测技术
无损检测(NDT)：在不破坏工件的前提下，检查工件宏观缺 陷或测量工件特征的各种技术方法的统称。 常规无损检测方法有： 超声检测 Ultrasonic Testing（缩写 UT）
射线检测 Radiographic Testing（缩写 RT） 磁粉检测 Magnetic particle Testing（缩写 MT） 渗透检验 Penetrant Testing （缩写 PT） 涡流检测Eddy current Testing（缩写 ET）
测量缺陷的指示长度的基本原理是建立 在声束指向性上的。当缺陷与声束中心轴相 遇时，放射波较强。随着探头的移动，缺陷 逐渐偏离声束中心，缺陷波也就随之降低直 到消失。 测长法有: 半波高度法、两端6dB法、绝对灵敏度 测长法等。
半波高度法(6dB测长法)： 用探头移动过程中， 缺陷波高降低 6dB( 即一半 ) 时，探头中心线之间的距 离 Lu 作为缺陷的指示长度 。
超声波检测的优点是： 适用范围广 ( 可检查厚度 100cm 钢材内 部裂纹和其他缺陷，也可检测表面裂纹 ) 、 灵敏度高、设备简单、操作方便，并可以现 场检测。
其缺点是： 不好检测结构复杂的零件、需要标样、 一些组织结构对回波花样有影响。
一、 超声波基础 超声波是一种频率高于 20kHz的机 械波，指向性好、穿透能力强。