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第三節(jié) 超聲檢測(cè)方法及技術(shù)
超聲波檢測(cè)方法雖然很多，各種方法的操作也不盡相同，但它們?cè)谔綔y(cè)條件、耦合與補(bǔ)償、儀器的調(diào)節(jié)、缺陷的定位、定量、定性等方面卻存在一些通用的技術(shù)問(wèn)題。掌握這些通用技術(shù)對(duì)于發(fā)現(xiàn)缺陷并正確評(píng)價(jià)是很重要的。
一、超聲波檢測(cè)方法概述
"按原理分類超聲波檢測(cè)方法按原理分類，可分為脈沖反射法、穿透法和共振法。 "）脈沖反射法超聲波探頭發(fā)射脈沖波到被檢試件內(nèi)，根據(jù)反射波的情況來(lái)檢測(cè)試件缺陷的方
法，稱為脈沖反射法。脈沖反射法包括缺陷回波法、底波高度法和多次底波法。（"）缺陷回波法。根據(jù)儀器示波屏上顯示的缺陷波形進(jìn)行判斷的方法，稱為缺陷回波法。該方法是反射法的基本方法。缺陷回波法的基本原理，當(dāng)試件完好時(shí)，超聲波可順利傳播到達(dá)底面，檢測(cè)圖形中只有表示發(fā)射脈沖廠及底面回波 的兩個(gè)信號(hào)。若試件中存在缺陷，在檢測(cè)圖形中，底面回波前有表示缺陷的回波 %。（&）底波高度法。當(dāng)試件的材質(zhì)和厚度不變時(shí)，底面回波高度應(yīng)是基本不變的。
如果試件內(nèi)存在缺陷，底面回波高度會(huì)下降甚至消失。這種依據(jù)底面回波的高度變化判斷試件缺陷情況的檢測(cè)方法，稱為底波高度法。底波高度法的特點(diǎn)在于同樣投影大小的缺陷可以得到同樣的指示，而且不出現(xiàn)
盲區(qū)，但是要求被探試件的探測(cè)面與底面平行，耦合條件一致。由于該方法檢出缺陷定位定量不便，靈敏度較低，因此，實(shí)用中很少作為一種獨(dú)立的檢測(cè)方法，而經(jīng)常作為一種輔助手段，配合缺陷回波法發(fā)現(xiàn)某些傾斜的和小而密集的缺陷。
（’）多次底波法。當(dāng)透入試件的超聲波能量較大，而試件厚度較小時(shí)，超聲波可在探測(cè)面與底面之間往復(fù)傳播多次，示波屏上出現(xiàn)多次底波 "、&、’.。如果試件存在缺陷，則由于缺陷的反射以及散射而增加了聲能的損耗，底面回波次數(shù)減少，同時(shí)也打亂了各次底面回波高度依次衰減的規(guī)律，并顯示出缺陷回波。這種依據(jù)底面回波次數(shù)，而判斷試件有無(wú)缺陷的方法，即為多次底波法。
多次底波法主要用于厚度不大、形狀簡(jiǎn)單、探測(cè)面與底面平行的試件檢測(cè)，缺陷
檢出的靈敏度低于缺陷回波法。 &）穿透法穿透法是依據(jù)脈沖波或連續(xù)波穿透試件之后的能量變化來(lái)判斷缺陷情況的一種
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方法，如圖 " "所示。穿透法常采用兩個(gè)探頭，一個(gè)用做發(fā)射，一個(gè)用做接收，分別放置在試件兩側(cè)進(jìn)行探測(cè)，圖 " "（%）為無(wú)缺陷時(shí)的波形，圖 " "（&）為有缺陷時(shí)的波形。
圖 " "’穿透法
(）共振法
若聲波（頻率可調(diào)的連續(xù)波）在被檢工件內(nèi)傳播，當(dāng)試件的厚度為超聲波的半波長(zhǎng)的整數(shù)倍時(shí)，將引起共振，儀器顯示出共振頻率，用相鄰的兩個(gè)共振頻率之差，由以下公式算出試件厚度：
)* " ) *,+ ) *（,",+ "）（ " "((）
式中 ,為工件的固有頻率； ,-、,-"為相鄰兩共振頻率； +為被檢試件的聲速； "為波長(zhǎng)； 為試件厚度。
當(dāng)試件內(nèi)存在缺陷或工件厚度發(fā)生變化時(shí)，將改變?cè)嚰墓舱耦l率。依據(jù)試件的共振特性，來(lái)判斷缺陷情況和工件厚度變化情況的方法稱為共振法。共振法常用于試件測(cè)厚。
*.按波型分類根據(jù)檢測(cè)采用的波型，可分為縱波法、橫波法、表面波法、板波法、爬波法等。 ）縱波法使用直探頭發(fā)射縱波，進(jìn)行檢測(cè)的方法，稱為縱波法。此法波束垂直入射至試件
探測(cè)面，以不變的波型和方向透入試件，所以又稱為垂直入射法，簡(jiǎn)稱垂直法，如圖 " "所示。圖 " "垂直法垂直法分為單晶探頭反射法、雙晶探頭反射法和穿透法。常 •0/(•
圖 " "垂直法
用的是單晶探頭反射法。
垂直法主要用于鑄造、鍛壓、軋材及其制品的檢測(cè)，該法對(duì)與探測(cè)面平行的缺陷檢出效果最佳。由于盲區(qū)和分辨力的限制，其中反射法只能發(fā)現(xiàn)試件內(nèi)部離探測(cè)面一定距離以外的缺陷。
在同一介質(zhì)中傳播時(shí)，縱波速度大于其他波型的速度，穿透能力強(qiáng)，晶界反射或散射的敏感性較差，所以可探測(cè)工件的厚度是所有波型中最大的，而且可用于粗晶材料的檢測(cè)。
由于垂直法檢測(cè)時(shí)，波型和傳播方向不變，所以缺陷定位比較方便。
%）橫波法
將縱波通過(guò)楔塊、水等介質(zhì)傾斜入射至試件探測(cè)面，利用波型轉(zhuǎn)換得到橫波進(jìn)行檢測(cè)的方法，稱為橫波法。由于透人試件的橫波波束與探測(cè)面成銳角，所以又稱為斜射法。
此方法主要用于管材、焊縫的檢測(cè)。其他試件檢測(cè)時(shí)，則作為一種有效的輔助手段，用以發(fā)現(xiàn)垂直檢測(cè)法不易發(fā)現(xiàn)的缺陷。
&）表面波法
使用表面波進(jìn)行檢測(cè)的方法，稱為表面波法。這種方法主要用于表面光滑的試件。
表面波波長(zhǎng)比橫波波長(zhǎng)還短，因此衰減也大于橫波。同時(shí)，它僅沿表面?zhèn)鞑ィ瑢?duì)于表面上的復(fù)層、油污、不光潔等，反應(yīng)敏感，并被大量地衰減。利用此特點(diǎn)可以通過(guò)手沾油在聲束傳播方向上進(jìn)行觸摸并觀察缺陷回波高度的變化，對(duì)缺陷定位。
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