超声检测方法分类与特点

第 5章 超 声 检 测 方 法 分 类 与 特 点 哈 尔 滨 锅 炉 厂 有 限 责 任 公 司 王 占 富 概 述超 声 检 测 方 法 分 类 的 方 式 有 多 种 ， 较 常 用 的 有 如 下 几 种 ：u 1、 按 原 理 分 类 ： 脉 冲 反 射 法 、 衍 射 时 差 法 （ TOFD） 、 穿 透 法 、共 振 法 。u 2 按 显 示 方 式 分 类 ： A型 显 示 和 超 声 成 像 显 示 （ 可 细 分 为 B、 C、D、 S、 P型 显 示 等 ） 。u 3 按 波 型 分 类 ： 纵 波 法 、 横 波 法 、 表 面 波 法 、 板 波 法 、 爬 波法 等 。u 4、 按 探 头 数 目 分 类 ： 单 探 头 法 、 双 探 头 法 、 多 探 头 法 。u 5、 按 探 头 与 试 件 的 接 触 方 式 分 类 ： 接 触 法 、 液 浸 法 、 电 磁 耦合 法 。u 6、 按 人 工 干 预 的 程 度 分 类 ： 手 工 检 测 、 自 动 检 测 。 每 一 个 具 体 的 超 声 检 测 方 法 都 是 上 述 不 同 分 类 方 式 的 一 种 组合 ， 如 最 常 用 的 ： 单 探 头 横 波 脉 冲 反 射 接 触 法 （ A型 显 示 ） 。每 一 种 检 测 方 法 都 有 其 特 点 和 局 限 性 ， 针 对 每 一 检 测 对 象 所 采用 的 不 同 的 检 测 方 法 ， 是 根 据 检 测 目 的 及 被 检 工 件 的 形 状 、 尺寸 、 材 质 等 特 征 来 进 行 选 择 的 。 超 声 波 探 伤 方 法 图 例 5.1 按 原 理 分 类 的 超 声 检 测 方 法 超 声 检 测 方 法 按 原 理 分 类 ， 可 分 为 脉 冲 反 射 法 、 衍 射 时 差 法 、穿 透 法 和 共 振 法 。 u 脉 冲 反 射 法 超 声 波 探 头 发 射 脉 冲 波 到 被 检 工 件 内 ， 通 过 观 察 来 自 内 部 缺陷 或 工 件 底 面 反 射 波 的 情 况 来 对 试 件 进 行 检 测 的 方 法 ， 称 为脉 冲 反 射 法 。 脉 冲 反 射 法 包 括 缺 陷 回 波 法 、 底 波 高 度 法 和 多 次 底 波 法 。 u 缺 陷 回 波 法 ： 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 。 图 5-2 u图 5 2是 缺 陷 回 波 探 伤 法 的 基 本 原 理 ， 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 示 发 射 脉 冲 T及 底 面 回 波 B两个 信 号 ， 如 图 52a)所 示 。 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如 图 5一 2b)所 示 。 u 底 波 高 度 法 ： 依 据 底 面 回 波 的 高 度 变 化 判断 试 件 缺 陷 情 况 的 探 伤 方 法 ， 称 为 底 波 高 度法 。 图 5-3 u 底 波 高 度 法 的 特 点 在 于 同 样 投 影 大 小 的 缺 陷可 以 得 到 同 样 的 指 示 ， 而 且 不 出 现 盲 区 ， 但是 要 求 被 探 试 件 的 探 测 面 与 底 面 平 行 ， 耦 合条 件 一 致 。 由 于 该 方 法 检 出 缺 陷 定 位 、 定 量不 便 ， 灵 敏 度 较 低 ， 因 此 ， 实 际 中 很 少 作 为一 种 独 立 的 探 伤 方 法 ， 而 经 常 作 为 一 种 辅 助手 段 ， 配 合 缺 陷 回 波 法 发 现 某 些 倾 斜 的 和 小而 密 集 的 缺 陷 。 u 多 次 底 波 法 ： 依 据 底 面 回 波 次 数 ， 而 判 断试 件 有 无 缺 陷 的 方 法 ， 即 为 多 次 底 波 法 。 图 5-4 u多 次 底 波 法 主 要 用 于 厚 度 不 大 、 形 状 简 单 、探 测 面 与 底 面 平 行 的 试 件 探 伤 ， 缺 陷 检 出 的灵 敏 度 低 于 缺 陷 回 波 法 。 5.1.2 衍 射 时 差 法u定 义 ： 衍 射 时 差 法 超 声 检 测 Time Of Flight DiffractionuTOFD 方 法 利 用 缺 陷 端 点 的 衍 射 波 信 号 探 测 和 测 量缺 陷 的 尺 寸 uTOFD基 本 结 构 ： 一 发 一 收 双 探 头 宽 角 度 纵 波 斜 探 头 （ 通 常 ） 2、 TOFD检 测 设 备 举 例 3、 TOFD检 测 显 示 示 例A扫 描 显 示TOFD图 像 4、 物 理 基 础 衍 射缺 陷 上 的 每 一 点 形 成新 的 子 波 源 称 为 衍 射入 射 波 衍 射 （ 续 ）缺 陷 衍 射 波衍 射 波入 射 波反 射 波 特 点 ：1、 全 方 位2、 低 能 量 发 射 探 头 接 收 探 头直 通 波直 通 波 上 端 点 下 端 点底 面 反 射 波 底 面 反 射 波埋 藏 缺 陷 的 检 测 原 理 扫 查 面 开 口 缺 陷 的 检 测 原 理发 射 探 头 接 收 探 头缺 陷 下 尖 端 底 面 反 射 波 底 面 反 射 波直 通 波 中 断无 直 通 波 底 面 开 口 缺 陷 的 检 测 原 理发 射 探 头 接 收 探 头直 通 波直 通 波 缺 陷 上 尖 端底 面 反 射 波 中 断无 底 面 反射 波 层 间 缺 陷 的 检 测 原 理发 射 探 头 接 收 探 头直 通 波直 通 波 底 面 发 射 波 底 面 发 射 波反 射 波 反 射 信 号 TOFD检 测 图 像 灰 度 图白+ 黑-幅 度 时 间时 间将 每 一 个 A扫 描 信 号 转 化 为 灰 度 线 ，沿 探 头 的 运 动 方 向 拼 接 成 二 维 灰 度 图 TOFD扫 查 方 式 非 平 行 扫 查 平 行 扫 查 偏 置 非 平 行 扫 查发 射 探 头 接 收 探 头探 头 架 移 动 方 向 X Y+Y 焊 缝 发 射 探 头 接 收 探 头探 头 架移 动 方 向 X Y+Y 焊 缝 发 射 探 头 接 收 探 头探 头 架移 动 方 向 X Y+Y 焊 缝 1、 表 面 开 口 裂 纹 21 12 2、 X形 坡 口 根 部 未 焊 透 12 34 1 2 3 4 3、 V形 坡 口 根 部 未 焊 透根 部 未 焊 透12 3 123 4、 密 集 气 孔12 3 1 2 5、 横 向 裂 纹 1 2 34 12 3 123 6、 根 部 未 焊 满 12 3 123 7、 层 间 未 熔 合 12 3 8、 根 部 未 熔 合TOFD technique Lack of root fusion defect 9、 根 部 凹 陷TOFD technique Root Concavity defect 10、 根 部 过 厚TOFD technique Over penetration defect TOFD优 点 与 脉 冲 反 射 法 超 声 检 测 和 射 线 检 测 相 比 ，TOFD的 主 要 优 点 在 于 ：（ 1） 能 探 测 不 利 取 向 的 缺 陷 ， 缺 陷 检 出 率 高 ；（ 2） 超 声 波 束 覆 盖 区 域 大 ；（ 3） 缺 陷 高 度 测 量 精 确 ；（ 4） 实 时 成 像 ， 快 速 分 析 ；（ 5） 非 基 于 波 幅 ， 波 幅 影 响 小 ；（ 6） 快 速 、 安 全 、 方 便 。 荷 兰 焊 接 协 会 的 对 比 试 验POD 缺 陷 检 出 率 FCR 误 报 率 R可 靠 性 TOFD局 限 性 （ 1） 由 于 TOFD的 直 通 波 和 底 面 反 射 波 均 有 一定 的 宽 度 ， 处 于 此 范 围 的 缺 陷 波 难 以 被 发 现 ，因 此 在 扫 查 面 和 底 面 存 在 几 毫 米 的 表 面 盲 区 ；（ 2） TOFD信 号 较 弱 ， 易 受 噪 声 影 响 ；（ 3） 倾 向 于 “ 过 分 夸 大 ” 中 壁 缺 陷 和 部 分 良 性缺 陷 ， 比 如 气 孔 、 夹 层 等 ；（ 4） TOFD数 据 分 析 对 检 测 人 员 要 求 高 。 5.1.3 穿 透 法u穿 透 法 是 采 用 一 发 一 收 双 探 头 分 别 放 置 在 试件 相 对 的 两 端 面 ， 依 据 脉 冲 波 或 连 续 波 穿 透试 件 之 后 的 能 量 变 化 来 检 测 试 件 缺 陷 的 方 法 图 5-5 u穿 透 法 常 采 用 两 个 探 头 ， 一 个 作 发 射 用 ， 一个 作 接 收 用 ， 分 别 放 置 在 试 件 的 两 侧 进 行 探测 ， 图 5 5a)为 无 缺 陷 时 的 波 形 ， 图 5 5b)为 有 缺 陷 时 的 波 形 。 5.1.4 共 振 法u依 据 试 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 。 常 用 于 试件 测 厚 。u若 频 率 可 调 的 连 续 超 声 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 ， 仪 器 显 示 出 共 振 频 率 ， 用 相 邻的 两 个 共 振 频 率 之 差 可 算 出 试 件 厚 度 。u共 振 法 测 厚 的 原 理 见 4.1.5， 目 前 已 很 少 使 用共 振 法 测 厚 。 5.2 A型 显 示 和 超 声 成 像u按 超 声 信 号 的 显 示 方 式 ， 可 将 超 声检 测 方 法 分 为 A型 显 示 和 超 声 成 像 方法 ， 其 中 超 声 成 像 显 示 按 成 像 方 式的 不 同 又 可 再 分 为 B、 C、 D、 S、 P型 显 示 等 。 2021-4-23 39 5.2.1 A型 显 示u如 4.1.1中 所 述 ， A型 显 示 是 一 种 波 形 显 示 ， 是 将 超声 信 号 的 幅 度 与 传 播 时 间 的 关 系 以 直 角 坐 标 的 形 式显 示 出 来 ， 横 坐 标 代 表 声 波 的 传 播 时 间 ， 纵 坐 标 代表 信 号 幅 度 。 A型 显 示 是 最 基 本 的 一 种 信 号 显 示 方式 。u此 时 ， 示 波 管 的 电 子 束 是 振 幅 调 制 的 。 换 言 之 ， A型 显 示 的 内 容 是 探 头 驻 留 在 工 件 上 某 一 点 时 ， 沿 声束 传 播 方 向 的 回 波 振 幅 分 布 。u脉 冲 反 射 法 的 A型 显 示 超 声 检 测 是 目 前 用 的 最 多 的一 种 方 法 ， 目 前 特 种 设 备 行 业 常 用 的 JB/T 4730.32005标 准 规 定 的 就 是 A型 脉 冲 反 射 法 超 声 检 测 ， 采用 该 方 法 时 ， 检 测 结 果 受 检 测 人 员 的 素 质 、 经 验 等人 为 因 素 影 响 较 大 。 5.2.2 超 声 成 像 方 法u 超 声 成 像 就 是 用 超 声 波 获 得 物 体 可 见 图 像 的 方 法 。 由 于 声 波可 以 穿 透 很 多 不 透 光 的 物 体 ， 故 利 用 声 波 可 以 获 得 这 些 物 体内 部 结 构 声 学 特 性 的 信 息 ， 超 声 成 像 技 术 将 这 些 信 息 变 成 人眼 可 见 的 图 像 ， 即 可 以 获 得 不 透 光 物 体 内 部 声 学 特 性 分 布 的图 像 。 物 体 的 超 声 图 像 可 提 供 直 观 和 大 量 的 信 息 ， 直 接 显 示物 体 内 部 情 况 ， 且 可 靠 性 、 复 现 性 高 ， 可 以 对 缺 陷 进 行 定 量动 态 监 控 。 一 般 而 言 ， 超 声 成 像 方 法 是 基 于 A型 显 示 形 成 的工 件 不 同 截 面 的 图 像 显 示 ， 大 都 具 有 自 动 数 据 采 集 、 自 动 数据 处 理 和 自 动 作 出 评 价 的 功 能 。u 超 声 成 像 的 研 究 历 史u 超 声 成 像 方 法 发 展 到 现 代 ， 主 要 采 用 扫 描 接 收 信 号 、 再 进 行图 像 重 构 的 方 式 ， 因 此 又 称 为 超 声 扫 描 成 像 技 术 ， 起 初 主 要为 B、 C扫 描 成 像 ， 随 后 为 检 测 焊 缝 而 开 发 出 D、 P扫 描 （ 投影 扫 描 成 像 ） ； 因 为 相 控 阵 技 术 的 出 现 ， 又 出 现 S扫 描 （ 扇形 扫 描 成 像 ） 等 。 而 对 应 的 ， A型 显 示 又 可 称 为 A扫 描 显 示 。 1B、C、D扫 描 成 像 B、 C、 D扫 描 成 像 设 备 较 简 单 、 操 作 容 易 ， 已 成 为 最 普 及 的 三 种 超 声 成像 方 法 。 其 中 的 B扫 描 广 泛 用 于 医 疗 诊 断 ， 俗 称 B超 。 现 在 用 于 无 损 检 测 也 取 得 了 良 好 的 效 果 。 2. P扫 描 成 像 3. ALOK超 声 成 像 4 相 控 阵 和 S扫 描 成 像 5.3 按 波 型 分 类 的 超 声 检 测 方 法 u 纵 波 法 、 横 波 法 、 表 面 波 法 、 板 波 法 、 爬 波 法 等 5.3.1 纵 波 法 使 用 纵 波 进 行 检 测 的 方 法 ， 称 为 纵 波 法 。1 纵 波 直 探 头 法 单 晶 直 探 头 脉 冲 反 射 法 、 双 晶 直 探 头 脉 冲 反 射 法 和 穿 透 法 垂 直 法 主 要 用 于 铸 造 、 锻 压 、 轧 材 及 其 制 品 的 检 测 2. 纵 波 斜 探 头 法 将 纵 波 倾 斜 入 射 至 试 件 探 测 面 ， 利 用 折 射 纵 波 进 行 检 测 的 方 法 探 头 移 动 范 围 较 小 、 检 测 范 围 较 深 的 一 些 部 件 ;粗 晶 材 料 ; TOFD u 纵 波 法 的 优 点 ：u a.垂 直 入 射 ， 对 与 探 测 面 平 行 的 缺 陷 检 出 效 果 最 佳 。u b.对 于 同 一 介 质 ， 纵 波 传 播 速 度 大 于 其 它 波 型 的 速 度 ， 对 相同 频 率 而 言 波 长 最 长 ， 因 而 穿 透 能 力 强 ， 可 探 测 工 件 的 厚 度是 所 有 波 型 中 最 大 的 ； 晶 界 反 射 或 散 射 的 敏 感 性 较 差 ， 可 用于 粗 晶 材 料 的 探 伤 。u c.纵 波 法 探 伤 时 ， 波 型 和 传 播 方 向 不 变 ， 所 以 缺 陷 定 位 比 较方 便 。u 纵 波 法 的 缺 点 ：u a.难 于 发 现 垂 直 于 或 接 近 垂 直 于 探 测 面 的 缺 陷 。u b. 于 盲 区 和 分 辨 力 的 限 制 ， 其 中 反 射 法 只 能 发 现 试 件 内 部 离探 测 面 一 定 距 离 以 外 的 缺 陷 。 u 垂 直 法 主 要 用 于 铸 造 、 锻 压 、 轧 材 及 其 制 品 的 探 伤 。 5.3.2 横 波 法u 将 纵 波 倾 斜 入 射 至 试 件 探 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 入 射 声 束 与 探 测 面 成 一 定 夹 角 ， 所 以 又称 斜 射 法 。 u横 波 法 主 要 用 于 焊 接 接 头 和 管 材 的 检 测 ， 是目 前 特 种 设 备 行 业 中 应 用 最 多 的 一 种 方 法 。检 测 其 它 试 件 时 ， 则 作 为 一 种 有 效 的 辅 助 手段 ， 用 以 发 现 与 检 测 面 有 一 定 倾 角 的 缺 陷 。 u产 生 的 两 种 方 式u一 种 是 接 触 法 时 采 用 斜 探 头 ， 由 晶 片 发 出 的纵 波 通 过 一 定 倾 角 的 斜 楔 到 达 接 触 面 ， 在 界面 处 发 生 波 型 转 换 ， 在 工 件 中 产 生 折 射 后 的斜 射 横 波 声 束 ； 另 一 种 是 利 用 水 浸 直 探 头 ，在 水 中 改 变 声 束 入 射 到 检 测 面 时 的 入 射 角 ，从 而 在 工 件 中 产 生 所 需 波 型 和 角 度 的 折 射 波 。 2021-4-23 49 u横 波 法 的 优 点 ：ua.倾 斜 入 射 ， 能 探 测 垂 直 于 或 接 近 垂 直 于 探测 面 的 缺 陷 。ub.同 一 介 质 中 同 一 频 率 的 超 声 波 波 长 较 短 ，灵 敏 度 相 对 较 高 。u横 波 法 的 缺 点 ：ua.正 因 为 波 长 较 短 ， 在 介 质 中 的 衰 减 较 大 ，探 测 距 离 较 短 。ub.倾 斜 入 射 ， 缺 陷 定 位 相 对 较 复 杂 。 5.3.3 表 面 波 检 测u 使 用 表 面 波 进 行 检 测 的 方 法 ， 称 为 表 面 波 法 。 表 面 、 近 表 面 缺 陷 1 表 面 波 的 性 质 传 播运 动 状 态速 度能 量 分 布2、 表 面 波 的 产 生（ 1） Y切 石 英 法（ 2） 纵 波 折 射 法3人 工 反 射 体 的 反 射 特 点 （ 1） 柱 孔（ 2） 横 孔 （ 3） 沟 槽（ 4） 棱 边 的 反 射 5.3.3 表 面 波 检 测4 影 响 表 面 波 传 播 的 其 他 因 素u 油 u 表 面 光 洁 度 和 材 料 组 织 u 圆 柱 曲 面 5 表 面 波 检 测 的 应 用 （ 1） 强 度 法 检 测 表 面 裂 纹u 扫 描 速 度 调 整u 灵 敏 度 调 整 和 定 量 直 角 棱 边 反 射 波 （ 2） 时 延 法 测 量 表 面 裂 纹 的 纵 向 尺 寸 特 点 ： 利 用 裂 纹 开 口 处 的 反 射 信 号 和 裂 纹 尖 端 处 的 反 射 信 号 在 传 播 时 间上 的 差 值 作 为 测 定 裂 纹 纵 向 尺 寸 的 信 息 ， 而 不 是 裂 纹 反 射 信 号 的 强 度 。 u 双 探 头 法 u 单 探 头 法 只 适 用 于 测 量 表 面 开 口 缺 陷 2021-4-23 53 u表 面 波 波 长 比 横 波 波 长 还 短 ， 因 此 衰 减 也 大于 横 波 。 同 时 ， 它 仅 沿 表 面 传 播 ， 对 于 表 面上 的 复 层 、 油 污 、 不 光 洁 等 ， 反 应 敏 感 ， 并被 大 量 地 衰 减 。 利 用 此 特 点 可 以 通 过 手 沾 油在 声 束 传 播 方 向 上 进 行 触 摸 并 观 察 缺 陷 回 波高 度 的 变 化 ， 对 缺 陷 定 位 。 5.3.4 板 波 检 测u 使 用 板 波 进 行 检 测 的 方 法 ， 称 为 板 波 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 。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 。 1 板 波 的 种 类 使 用 板 波 进 行 检 测 的 方 法 ， 称 为 板 波 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 。 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 。u 根 据 质 点 振 动 情 况 分 类 u 根 据 边 界 条 件 分 类u 根 据 板 的 变 形 分 类2 板 波 的 产 生 选 择 不 同 的 板 波 型 式 探 头 入 射 角 入 射 角 可 根 据 被 探 测 工 件 的 板 厚 乘 所 用 频 率 和 选 用 的 波 型 ， 由 特 定 的 曲 线 图 上 查 出 pll CCBA sin 5.3.4 板 波 检 测3 兰 姆 波 的 传 播 特 点 u （ 1） 衰 减 的 非 单 调 变 化 u （ 2） 反 射 时 兰 姆 波 波 型 的 变 化u （ 3） 板 波 回 波 信 号 的 宽 度4 板 波 检 测 的 一 般 程 序 u a、 尽 可 能 选 用 宽 的 发 射 脉 冲 u b、 制 作 一 个 与 被 测 板 材 料 相 同 的 对 比 试 块 u c、 选 择 合 适 的 波 型 根 据 波 型 、 频 率 乘 板 厚 的 数 值 ， 从相 应 的 图 中 查 得 入 射 角 u d、 根 据 入 射 角 选 择 合 适 的 探 头 ， 在 试 块 上 调 整 扫 描 速 度 u e、 根 据 人 工 缺 陷 的 反 射 ， 选 择 合 适 的 探 测 灵 敏 度 u f、 检 测 时 注 意 点 5.3.5.爬 波 法u产 生 ： 当 纵 波 从 第 一 介 质 以 第 一 临 界 角 附 近的 角 度 （ 30 以 内 ） 入 射 于 第 二 种 介 质 时 ，在 第 二 介 质 中 不 但 存 在 表 面 纵 波 ， 而 且 还 存在 斜 射 横 波 ， 通 常 把 横 波 的 波 前 称 为 头 波 ，把 沿 介 质 表 面 下 一 定 距 离 处 在 横 波 和 表 面 波之 间 传 播 的 峰 值 波 称 为 纵 向 头 波 或 爬 波 。u爬 波 受 工 件 表 面 刻 痕 、 不 平 整 、 凹 陷 、 液 滴等 的 干 扰 较 小 ， 有 利 于 检 测 表 面 下 的 缺 陷 。 2021-4-23 57 5.4 按 探 头 数 目 分 类 的 检 测 方 法5.4.1 单 探 头 法 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 。 u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 。u与 波 束 轴 线 平 行 的 片 状 缺 陷 难 以 检 出 。u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 分 回 波 或 者 因 反 射 波 束 全 部 反 射 在 探 头之 外 而 无 法 检 出 。 5.4.2 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 称 为双 探 头 法 。 主 要 用 于 发 现 单 探 头 法 难 以 检 出 的 缺 陷 。u 双 探 头 法 又 可 根 据 两 个 探 头 排 列 方 式 和 工 作 方 式 进 一 步 分 为并 列 式 、 交 叉 式 、 V型 串 列 式 、 K型 串 列 式 、 串 列 式 等 。 2021-4-23 60 ua.并 列 式u两 个 探 头 并 列 放 置 ，探 伤 时 两 者 作 同 步 移 动 。但 直 探 头 作 并 列 放 置 时 ，通 常 是 一 个 探 头 固 定 ，另 一 个 探 头 移 动 ，以 便 发 现 与 探 测 面 倾 斜 的 缺陷 ，如 图 a)所 示 。分 割 式 探 头 就 是 将 两 个 并 列的 探 头 组 合 在 一 起 ，具 有 盲 区 小 、较 高 的 分 辨能 力 和 信 噪 比 ，适 用 于 薄 试 件 ，近 表 面 缺 陷 的探 伤 。 2021-4-23 61 ub.交 叉 式u两 个 探 头 轴 线 交 叉 ，交 叉 点 为 要 探 测 的 部 位 ，如 图 b)所 示 。此 种 探 伤 方 法 可 用 来 发 现 与 探 测面 垂 直 的 片 状 缺 陷 ，在 焊 缝 探 伤 中 ，常 用 来 发现 横 向 缺 陷 。 2021-4-23 62 uc. V型 串 列 式u两 探 头 相 对 放 置 在 同 一 面 上 ，一 个 探 头 发 射 的声 波 被 缺 陷 反 射 ，反 射 的 回 波 刚 好 落 在 另 一 个探 头 的 入 射 点 上 ，如 图 c)所 示 。此 种 探 伤 方 法主 要 用 来 发 现 与 探 测 面 平 行 的 片 状 缺 陷 。 2021-4-23 63 ud. K型 串 列 式u两 探 头 以 相 同 的 方 向 分 别 放 置 于 试 件 的 上 下表 面 上 。一 个 探 头 发 射 的 声 波 被 缺 陷 反 射 ，反射 的 回 波 进 入 另 一 个 探 头 ，如 图 d)所 示 。此 种探 伤 方 法 主 要 用 来 发 现 与 探 测 面 垂 直 的 片 状缺 陷 。 2021-4-23 64 ue. 串 列 式u两 探 头 一 前 一 后 ，以 相 同 方 向 放 置 在 同 一 表 面上 ，一 个 探 头 发 射 的 声 波 被 缺 陷 反 射 的 回 波 ，经 底 面 反 射 进 入 另 一 个 探 头 ，如 图 e)所 示 。此种 探 伤 方 法 用 来 发 现 与 探 测 面 垂 直 的 片 状 缺陷 (如 电 渣 焊 厚 焊 缝 的 破 口 边 沿 未 熔 合 )。两 个探 头 在 一 个 表 面 上 移 动 ，操 作 比 较 方 便 ，是 一种 常 用 的 探 测 方 法 。 5.4.3 多 探 头 法 使 用 两 个 以 上 的 探 头 组 合 在 一 起 进 行 检 测 的 方 法 ， 称 为 多 探头 法 。u 多 探 头 法 的 应 用 ， 主 要 是 通 过 增 加 声 束 来 提 高 检 测 速 度 或 发现 各 种 取 向 的 缺 陷 。u 通 常 与 多 通 道 仪 器 和 自 动 扫 查 装 置 配 合 5.5 按 探 头 接 触 方 式 分 类 的 检 测 方 法 接 触 法 、 液 浸 法 和 电 磁 耦 合 法 。5.5.1 接 触 法 和 液 浸 法u 直 接 接 触 法u 探 头 与 试 件 探 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 探 伤 方 法 称 为 直 接 接 触 法 。u 此 方 法 操 作 方 便 ， 探 伤 图 形 较 简 单 ， 判 断 容 易 ， 检 出 缺 陷灵 敏 度 高 ， 是 实 际 探 伤 中 用 得 最 多 的 方 法 。 但 是 ， 直 接 接 触法 探 伤 的 试 件 ， 要 求 探 测 面 光 洁 度 较 高 。 2021-4-23 67 u液 浸 法u将 探 头 和 工 件 浸 于 液 体 中 以 液 体 作 耦 合 剂 进 行 探 伤的 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 。u 液 浸 法 探 伤 ， 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 头 也 不 易 磨 损 ， 耦 合 稳定 ， 探 测 结 果 重 复 性 好 ， 便 于 实 现 自 动 化 探 伤 。u液 浸 法 按 探 伤 方 式 不 同 又 分 为 全 浸 没 式 和 局 部 浸 没式 。 2021-4-23 68ua全 浸 没 式 b喷 液 式 c通 水 式 d 满 溢 式 2021-4-23 69 u全 浸 没 式u被 检 试 件 全 部 浸 没 于 液 体 之 中 ， 适 用 于 体 积不 大 ， 形 状 复 杂 的 试 件 探 伤 ， 如 图 a)所 示 。 2021-4-23 70 u 局 部 浸 没 式u 把 被 检 试 件 的 一 部 分 浸 没 在 水 中 或 被 检 试 件 与 探 头 之 间 保 持一 定 的 水 层 而 进 行 探 伤 的 方 法 ， 适 用 于 大 体 积 试 件 的 探 伤 。局 部 浸 没 法 又 分 为 喷 液 式 、 通 水 式 和 满 溢 式 。u a.喷 液 式 ： 超 声 波 通 过 以 一 定 压 力 喷 射 至 探 测 表 面 的 液 流进 入 试 件 ， 称 为 喷 液 式 如 图 b)所 示 。u b.通 水 式 ： 借 助 于 一 个 专 用 的 有 进 水 、 出 水 口 的 液 罩 ， 以使 罩 内 经 常 保 持 一 定 容 量 的 液 体 ， 这 种 方 法 称 为 通 水 式 ， 如图 c)。u c.满 溢 式 ： 满 溢 罩 结 构 与 通 水 式 相 似 ， 但 只 有 进 水 口 ， 多余 液 体 在 罩 的 上 部 溢 出 ， 这 种 方 法 称 为 满 溢 式 ， 如 图 d)所 示 。u 根 据 探 头 与 试 件 探 测 面 之 间 液 层 的 厚 度 ， 液 浸 法 又 可 分 为高 液 层 法 和 低 液 层 法 。 5.5.1 接 触 法 和 液 浸 法接 触 法 和 液 浸 法 特 点 比 较 ：u（ 1） 接 触 法 优 点 ：u（ 2） 接 触 法 缺 点 ：u（ 3） 液 浸 法 优 点 ：u（ 4） 液 浸 法 缺 点 ： 在 实 际 检 测 时 ， 应 根 据 应 用 的 对 象 、 目 的 和场 合 ， 结 合 两 种 方 法 的 优 缺 点 综 合 选 择 。 5.5.2 电 磁 耦 合 法 u采 用 电 磁 超 声 探 头 激 发 和 接 收 超 声 波 的 检 测方 法 ，通 常 称 为 电 磁 超 声 检 测 （EMAT）。探 头与 工 件 之 间 无 耦 合 剂 ，也 不 相 互 接 触 。 5.6 手 工 检 测 和 自 动 检 测 按 人 工 干 预 的 程 度 分 类 ， 超 声 检 测 可 分 为 手 工 检 测 和 自 动 检 测 。5.6.1 手 工 检 测 手 工 检 测 一 般 指 由 操 作 者 手 持 探 头 进 行 的 A型 脉 冲 反 射 式 超声 检 测 。 手 工 检 测 方 便 易 操 作 ， 大 量 应 用 ， JB/T 4730.3-2005主 要 的适 用 范 围 即 为 手 工 检 测 。u 检 测 结 果 受 操 作 者 的 人 为 因 素 影 响 是 较 大 的u 检 测 过 程 中 的 超 声 信 号 无 法 连 续 记 录u 检 测 结 果 的 可 靠 性 、 复 现 性 难 以 保 证 。 5.6.2 自 动 检 测u 自 动 检 测 指 使 用 自 动 化 超 声 检 测 设 备 ， 在 最 少 的 人 工 干 预 下 进 行 并 完 成检 测 的 全 部 过 程 。 一 般 指 采 用 自 动 扫 查 装 置 ， 或 在 检 测 过 程 中 可 自 动 记录 声 束 位 置 信 息 、 自 动 采 集 和 记 录 数 据 的 检 测 方 式 。 在 自 动 检 测 中 ， 检测 结 果 受 人 为 因 素 影 响 较 小 。u 若 满 足 如 下 任 何 一 个 条 件 ， 可 称 为 自 动 检 测 ：1） 采 用 自 动 扫 查 装 置 。 探 头 固 定 于 机 械 扫 查 装 置 上 ， 扫 查 装 置 或 工 件 按 照设 定 的 方 式 运 动 ， 从 而 完 成 超 声 检 测 全 过 程 。2） 自 动 记 录 声 束 位 置 信 息 、 自 动 采 集 和 记 录 数 据 。 为 跟 踪 和 记 录 探 头 位 置 ，自 动 超 声 设 备 必 须 配 备 位 置 传 感 器 ， 一 般 采 用 编 码 器 或 声 定 位 技 术 ， 但相 控 阵 方 法 是 个 例 外 ， 因 为 相 控 阵 可 以 采 用 电 子 扫 描 以 替 代 机 械 扫 描 。在 扫 查 过 程 中 ， 自 动 超 声 设 备 应 能 够 自 动 采 集 超 声 信 号 以 及 相 对 应 的 位置 信 息 ， 并 以 不 可 更 改 的 方 式 记 录 下 来 。 一 般 也 使 用 扫 查 装 置 ， 按 照 驱动 扫 查 装 置 的 动 力 而 言 ， 可 分 为 马 达 驱 动 和 人 驱 动 。 若 采 用 马 达 驱 动 ，称 为 全 自 动 ； 若 采 用 人 驱 动 ， 则 称 为 半 自 动 。 全 自 动 和 半 自 动 均 简 称 为自 动 检 测 。 u 超 声 成 像 技 术 涉 及 二 维 或 三 维 成 像 ， 成 像 算 法 中 需 要 超 声 信 号 以 及 相 对应 的 位 置 信 息 ， 因 此 都 属 于 自 动 超 声 检 测 。