实验十五 超声波探伤

实验十五超声波探伤

一、实验目的L了解超声波探伤仪的简单工作原理

2.掌握超声波波探伤仪的使用方法

3.熟练探测SG-II试块上人工缺陷

二、工作原理超声波探伤是利用超声波在物体中的传播、反射和衰减等物理特性来发现缺陷的一种探伤方法超声波是由频率大于20000HZ的机械震动在弹性介质中的一种传播过程，因此超声波是机械波超声波是由超声波探伤仪产生的电振荡并施加于探头，利用其晶片的压电效应而获得当高频电压加于晶片两面电极上时，由于逆压电效应，晶片会在厚度方向上产生伸缩变形的机械振动若晶片与工件有良好的耦合时，机械振动就以超声波的形式传播出去，这就是发射反之，当晶片受到超声波作用（遇到异质界面反射回来）而发生伸缩变形时，正压电效应又会使晶片两面产生不同极性电荷，形成超生频率的高频电压，这就是接受利用压电效应使探头（压电晶片）发射或接受超声波，就使发现缺陷成为可能探伤时，超声波通过探测表面的耦合剂传入工件，超声波在传播途中若遇到缺陷时，部分超声波反射回到探头，其余的超声波传播到工件底部也反射回探头，由探头内晶片的压电效应将超声波转变为电讯号，再传至探伤仪，在荧光屏的扫描线上出现始脉冲（表面反射波T）、伤脉冲（缺陷反射波F）和底脉冲（底面反射波B）他们在时间扫描线上呈现的距离与工件表面、缺陷及底部之间的距离相对应，因此，便可确定缺陷所在的位置同时由伤脉冲的高度亦可反映缺陷的大小

三、仪器的校准方法和步骤在使用仪器进行检测之前，首先进行校准依据被测工件的材料、尺寸和相关标准,选择合适的探伤方法和探头，进行材料声速、探测范围和工作频率等仪器参数及探头参数的设置，并校正探头零点等

1.探头参数设置

（1）首先根据有关行业标准或现场要求，确定探伤方法和选择合适的探头

（2）在计测主菜单中的角度值（探头折射角）直探头角度值设置为“0”

（3）采用单探头工作模式时，应将收发菜单里的双探头置为“off”

（4）采用斜探头探伤时，应预先测出探头入射点位置，然后在计测主菜单页码2中之前沿长度X项设置探头的前沿长度值这样，测量数据显示行中的Ra值即为探头前沿至缺陷位置的水平距离若前沿长度为“0”，则Ra为探头入射点至缺陷位置的水平距离斜探头探伤时，有关参量关系如图1所示前沿长度X:探头前端面和探头入射点之间的距离声程Sa:声波从探头入射点到缺陷位置的直线传播距离水平距离Pa（投影距离）从探头入射点到缺陷位置的投影距离垂直距离Da（垂直深度）探测表面与缺陷位置之间的垂直距离前沿距离Ra（扣除前沿长度X的水平距离）从探头前沿至缺陷位置的投影距离有如下关系等式前沿距离Ra二水平距离Pa-前沿长度X若前沿长度X值未设置（即为0）时，则有前沿距离Ra=水平距离Pa

2.仪器其它重要参数设置

（1）根据被测工件或探伤要求确定探测范围探测范围一般应覆盖工件厚度或观察的问波区域且有一定余量如工件厚度20nlln,并采用直探头，则探测范围可设定为25mm若要观测二次波则探测范围还需增加

（2）为提高检测分辨率，可设置阻尼为较高值一般测量较薄工件且要求高分辨率的时候，设为较低的阻尼值

（3）在探测大工件或粗晶材料时可设置发射强度为“强”，以提高检测灵敏度

（4）重复频率一般设置为“6”

（5）对于

2.5MHz的探头，可选择“14MHz”挡〜

（6）在薄板检测或其它要求高检测分辨率的场合，可选用检波方式的“正向”或“负向”

（7）通常情况下,抑制设置为“0犷

3.闸门设置

（1）反射式探伤时，一般采用单闸门进波报警（即闸门方式为“正”）工作方式，测量回波间距离或测厚时可采用双闸门工作方式

（2）闸门测量点可在“峰值”和“前沿”之间选择

（3）调节闸门起位、宽度和电平使闸门覆盖检测区域也可在检测过程进行调节

4.校正探头零点

（1）在材料声速（基本主菜单）设置已知材料声速若材料声速未知，应首先测量材料声速

（2）把探头置于校准试块上，耦合良好

（3）在探测范围（基本主菜单）设置需要的显示范围校准回波必须显示在屏幕上

（4）把a闸门套住任一校准回波，使测量数据行显示回波声程Sa然后，调整探头零点（基本主菜单），直到测量数据行的Sa显示出所选校准回波的正确声程值

5.材料声速的测量

（1）在材料声速（基本主菜单）设置近似的估计值2a闸门方式闸门主菜单设置为“正b闸门方式闸门主菜单设为“正显示选择计测主菜单设为“Sb-a”，双闸门内两个回波之间的声程差Sb-a将显示于波形显示区右上角3把探头耦合到校准试块的已知校准位置，适当调节a闸门电平，使a闸门套住一次回波4调节b闸门起位闸门主菜单，适当调节b闸门电平闸门主菜单，使b闸门套住二次回波5增加或减少材料声速基本主菜单的数值，直到两个回波之间的测量值Sb-a与校准试块已知声程距离相符，就可以确定未知的材料声程

四、实验内容分别利用直探头和斜探头探伤仪器按上述“仪器的水平垂直前沿前沿声程角度探头校准方法距离距离距离长度K值Sa mm°类型和步骤”Pa mmDa mmRa mmX mm标定好以后，在SG-II试块上进行探伤，至少找出试块上5个人工小孔，并做好记录编号直探头A孔斜探头直探头B孔斜探头直探头C孔斜探头直探头D孔斜探头直探头E孔斜探头直探头F孔斜探头直探头G孔斜探头

五、实验结果的整理与分析

1.简述超声波探伤的基本原理

2.画出任意一个人工小孔的探伤示意图，标上小孔距探头的尺寸，并画出波形图

3、用直探头探测任意上下两个人工小孔时，为何上小孔的波高高于下小孔的波高。