超声探伤仪物理基础

波及波分类

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

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。

超声探伤仪仪器原理

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。

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

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，其应用还处于研制阶段；

反射法

超声波探伤仪这里主要介绍的是应用最多的通过反射法来获取物体内部特性信息的方法。

反射法是基于超声波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。

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；

C型显示也是一种图象显示，探伤仪荧光屏的横坐标和纵坐标都是靠机械扫描来代表探头在工件表面的位置。探头接收信号幅度以光点辉度表示，因而，当探头在工件表面移动时，荧光屏上便显示出工件内部缺陷的平面图象，但不能显示缺陷的深度。

C型显示、F型显示用得比较少。

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。

超声探伤仪技术特点

1.500个探伤通道

2.内置探伤标准，可自由调出

3.集超声检测、测厚双重功能于一机4.真彩显示器：多种颜色可选

5.高速USB接口与计算机通讯

6.PC-soft可自动生成探伤报告

7.实时显示SL、EL、GL、RL定量值

9.大容量、高性能锂电池，连续工作时间可达7-10小时

10.手带、挂带、腰带，更适合于现场、野外、高空作业

11.体积小、重量轻，便于现场操作

超声探伤仪功能

1. 自动校准：自动测试探头的“零点”、“K值”、“前沿”及材料的“声速”；

2. 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；

3. 自由切换标尺；

4. 自动录制探伤过程并可以进行动态回放；

5. 自动增益、回波包络、峰值记忆功能；

6. 探伤参数可自动测试或预置；

7. 数字抑制，不影响增益和线性；

8. 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；

9. 可自由存储、回放波形及数据；

10. 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；

11. 自由输入各行业标准；

12. 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；

13. 实时时钟记录:实时探伤日期、时间的跟踪记录，并存储；

14. 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；

15. 动态存储功能，可存储数小时；

16. 屏幕拓展功能，图像清晰视野开阔

所述以上功能都是模拟超声探伤仪无法实现的。

超声探伤仪技术参数

扫描范围： 0～28000mm钢纵波

工作频率： 0.2MHz～20MHz

垂直线性误差： ≤2.5%

水平线性误差： ≤0.1%

灵敏度余量： >68dB（深200mmΦ2平底孔）

分 辨 力： >42dB（5N14）

动态范围： ≥36dB

噪声电平： <6%

硬采样频率： 150MHz，倍频最大为4，最大运行速度 600MHZ，波形高度保真

重复发射频率： 20~1000HZ

声速范围： 0～20000（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

超声探伤仪技术资料

主要技术指标说明：

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。

超声探伤仪采购事项

市场上有一些数字超声波探伤仪不符合国家的相关标准。2005年国家颁布最新标准《GB/T10061-1999：A型脉冲反射式超声波探伤仪通用技术条件》。在这部新标准启用的同时，还颁布了《JJG746-2004超声波探伤仪检定规程》。国家首次对数字超声波探伤仪的检定规程作了详细解释。

由于超声波探伤仪是一种十分专业的仪器，不是专业人员，根本无法了解这种仪器，所以很多造假者钻了漏洞。国内一些厂家利用数字超声波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。

使用不合格超声波探伤仪的后果比较严重。由于超声波无损检测都是用在质量检测或安全检测，如发生质量事故甚至危及人身安全，您节省了一点钱买回的不合格仪器将会致您于非常不利的境遇。我们谴责那些制假者，请提高你们的技术开发水平，不要害人害己，如果真发生重大事故，也会使你们倾家荡产，自陷囹圄。

超声C扫描成像系统硬件由高速采集卡、高分辨率水浸扫描装置、扫描控制(多轴步进电机驱动卡)、脉冲反射式超声探伤仪、超声水浸聚焦探头、微型计算机、打印机等部分组成。

(1)模数转换器(ADC) ：ADC是探伤仪的超声信号输入电脑的必由之路，把连续变化的模拟信号变为数值信号。

(2)结构：全数方式、模拟数字混合

(3)软件：数字化超声探伤仪在软件方面是多种多样的，探伤仪的成败在很大程度上取决于软件的支持程度。