探伤物理基础

波与声波 介质的一切质点，是以弹性力互相联系的。某质点在介质内振动，能激发起周围质点的振动。振动在弹性介质内的传播过程，称为波。波，有电磁波（电波和光波）和声波（或称机械波）。声波是一种能在气体、液体、固体中传播的弹性波。它可分为分次声波、可闻声波、超声波及特超声波。 　　 人耳所能听闻的声波在20-20000赫之间。频率超过20000赫，人耳所不能听闻的声波，称超声波。声波的频率愈高，愈于光学的某些特性（如反射。折射定律）相似。

仪器简介

　　 

超声波探伤仪是一种便携式工业无损探伤仪器，它能够快速、便捷、无损伤、精确地进行工件内 部多种缺陷(裂纹、疏松、气孔、夹杂等)的检测、定位、评估和诊断。既可以用于实验室，也可以用于工程现场。广泛应用在锅炉、压力容器、航天、航空、电力、石油、化工、海洋石油、管道、军工、船舶制造、汽车、机械制造、冶金、金属加工业、钢结构、铁路交通、核能电力、高校等行业。国外进口主要有德国KK，美国泛美等，国产机型以红外TM系列，时代TUD系列应用广泛。

仪器原理

超声波在被检测材料中传播时,材料的声学特性和内部组织的变化对超声波的传播产生一定的影响，通过对超声波受影响程度和状况的探测了解材料性能和结构变化的技术称为超声检测。超声检测方法通常有穿透法、脉冲反射法、串列法等。　 　　 数字式超声波探伤仪现在通常是对被测物体（比如工业材料、人体）发射超声，然后利用其反射、多普勒效应、透射等来获取被测物体内部的信息并经过处理形成图像。超声波探伤仪其中多普勒效应法是利用超声在遇到运动的物体时发生的多普勒频移效应来得出该物体的运动方向和速度等特性；透射法则是通过分析超声穿透过被测物体之后的变化而得出物体的内部特性的，其应用目前还处于研制阶段； 超声波探伤仪这里主要介绍的是目前应用最多的通过反射法来获取物体内部特性信息的方法。 反射法是基于超声在通过不同声阻抗组织界面时会发生较强反射的原理工作的，正如我们所知道，声波在从一种介质传播到另外一种介质的时候在两者之间的界面处会发生反射，而且介质之间的差别越大反射就会越大，所以我们可以对一个物体发射出穿透力强、能够直线传播的超声波， 超声波探伤仪 然后对反射回来的超声波进行接收并根据这些反射回来的超声波的先后、幅度等情况就可以判断出这个组织中含有的各种介质的大小、分布情况以及各种介质之间的对比差别程度等信息（其中反射回来的超声波的先后可以反映出反射界面离探测表面的距离，幅度则可以反映出介质的大小、对比差别程度等特性），超声波探伤仪从而判断出该被测物体是否有异常。 在这个过程中就涉及到很多方面的内容，包括超声波的产生、接收、信号转换和处理等。其中产生超声波的方法是通过电路产生激励电信号传给具有压电效应的晶体（比如石英、硫酸锂等），使其振动从而产生超声波；而接收反射回来的超声波的时候，这个压电晶体又会受到反射回来的声波的压力而产生电信号并传送给信号处理电路进行一系列的处理，超声波探伤仪最后形成图像供人们观察判断。 这里根据图像处理方法（也就是将得到的信号转换成什么形式的图像）的种类又可以分为A型显示、M型显示、B型显示、C型显示、F型显示等。其中A型显示是将接收到的超声信号处理成波形图像，根据波形的形状可以看出被测物体里面是否有异常和缺陷在那里、有多大等， 超声波探伤仪主要用于工业检测；M型显示是将一条经过辉度处理的探测信息按时间顺序展开形成一维的"空间多点运动时序图"，适于观察内部处于运动状态的物体，超声波探伤仪如运动的脏器、动脉血管等；B型显示是将并排很多条经过辉度处理的探测信息组合成的二维的、反映出被测物体内部断层切面的"解剖图像"（医院里使用的B超就是用这种原理做出来的），超声波探伤仪适于观察内部处于静态的物体；而C型显示、F型显示现在用得比较少。 超声波探伤仪检测不但可以做到非常准确，而且相对其他检测方法来说更为方便、快捷，也不会对检测对象和操作者产生危害，所以受到了人们越来越普遍的欢迎，有着非常广阔的发展前景。仪器特点(1) 检测速度快，数字式超声波探伤仪一般都可自动检测、计算、记录，有些还能自动进行深度补偿和自动设置灵敏度，因此检测速度快、效率高。 　　 (2)检测精度高，数字式超声波探伤仪对模拟信号进行高速数据采集、量化、计算和判别，其检测精度可高于传统仪器检测结果。 　　 (3)记录和档案检测，数字式超声波探伤仪可以提供检测记录直至缺陷图像。 　　 (4)可靠性高，稳定性好。数字式超声波探伤仪可全面、客观地采集和存储数据，并对采集到的数据进行实时处理或后处理，对信号进行时域、频域或图像分析，还可通过模式识别对工件质量进行分级，减少了人为因素的影响，提高了检索的可靠性和稳定性。可以实现的功能主要有： 　　 a. 自动校准：自动测试探头的“零点”、“K值”、“前沿”及材料的“声速”； 　　 b. 自动显示缺陷回波位置如：深度d、水平p、距离s、波幅、当量dB、孔径ф值； 　　 c. 自由切换标尺； 　　 d. 自动录制探伤过程并可以进行动态回放； 　　 e. 自动增益、回波包络、峰值记忆功能； 　　 f. 探伤参数可自动测试或预置； 　　 g. 数字抑制，不影响增益和线性； 　　 h. 多个独立探伤通道，可自由输入并存储任意行业的探伤标准，现场探伤无需携带试块； 　　 i. 可自由存储、回放波形及数据； 　　 j. DAC、AVG曲线自动生成并可以分段制作，取样点不受限制，并可进行修正与补偿； 　　 k. 自由输入各行业标准； 　　 l. 与计算机通讯,实现计算机数据管理,并可导出Excel格式、A4纸张的探伤报告； 　　 m. 实时时钟记录:实时探伤日期、时间的跟踪记录，并存储； 　　 n. 增益补偿：对表面粗糙度、曲面、厚工件远距离探伤等因素造成的Db衰减可进行修正； 　　 所述以上功能都是模拟超声探伤仪无法实现的。技术参

　　 

数国内超声波探伤仪例如TM等系列具体参数	技术参数TMD360
扫描范围：	0～10000mm
工作频率：	0.4MHz～20MHz
垂直线性误差	≤3%
水平线性误差	≤0.1%
灵敏度余量	＞62dB（深200mmΦ2平底孔）
分辨力	＞40dB（5N14）
动态范围	≥32dB
噪声电平：	＜8%
硬采样频率	150MHz
重复发射频率	100~1000HZ
声速范围	100～20000（m/s）
工作方式	单晶探伤、双晶探伤、穿透探伤
数字抑制	（0～80）%，不影响线性与增益
工作时间	连续工作7小时以上（锂电池）
环境温度	（-20～70）℃（参考值）
相对湿度	（20～95）% RH
外型尺寸	240×180×50（mm）

全数字 　　 真彩显示器：五种颜色可选、亮度可调 　　 高性能锂电池，连续工作7小时 　　 与计算机通讯，可自动生成探伤报告实时显示SL、EL、GL、RL定量值 　　 钢结构、锅炉压力容器、电力、石化、压力管道、冶金、军工、航空航天、铁路交通、汽车、机械等领域

技术问题

　　 

1. 灵敏度 　　 超声波探伤中灵敏度一般是指整个探伤系统（仪器和探头）发现最小缺陷的能力。发现缺陷愈小，灵敏度就愈高。 　　 仪器的探头的灵敏度常用灵敏度余量来衡量。灵敏度余量是指仪器最大输出时（增益、发射强度最大，衰减和抑制为0），使规定反射体回波达基准高所需衰减的衰减总量。灵敏度余量大，说明仪器与探头的灵敏度高。灵敏度余量与仪器和探头的综合性能有关，因此又叫仪器与探头的综合灵敏度。 　　 2. 盲区与始脉冲宽度 　　 盲区是指从探测面到能够发现缺陷的最小距离。盲区内的缺陷一概不能发现。 　　 始脉冲宽度是指在一定的灵敏度下，屏幕上高度超过垂直幅度20％时的始脉冲延续长度。始脉冲宽度与灵敏度有关，灵敏度高，始脉冲宽度大。 　　 3. 分辨力 　　 仪器与探头的分辨力是指在屏幕上区分相邻两缺陷的能力。能区分的相邻两缺陷的距离愈小，分辨力就愈高。 　　 4. 信噪比 　　 信噪比是指屏幕上有用的最小缺陷信号幅度与无用的噪声杂波幅度之比。信噪比高，杂波少，对探伤有利。信噪比太低，容易引起漏检或误判，严重时甚至无法进行探伤。 探伤可以作假的特点，大肆生产不合格产品。 　　 如果您不具备专业检测工具，以下简单检测方法可以帮您鉴别真伪： 　　 1、在不连接探头的状态下，将增益调到最大，屏幕上的波形不能超过屏幕的10%，如果超过，此仪器不合格。 　　 2、看垂直线性是否合格、方法 　　 3、还有一些指标需要专用试块。建议新仪器送到省级计量测试所去鉴定，以免上当。 　　 4、价格极低。 　　 5. 注意看生产工艺和证明文件，一般超声波需要专业培训才可以