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1、第二单元 超声检测设备和器材,超声波探伤设备一般由超声波探伤仪、探头和试块组成。,第二单元 超声检测设备和器材,超声波探伤仪是探伤的主体设备，主要功能是产生 、接收高频电振荡，并以此来激励探头发射超声波。 同时，它又将探头接收到的回波电信号予以放大、 处理，并通过一定方式显示出来。 超声波探头又称压电超声换能器，是实现电-声能量 相互转换的能量转换器件。 试块是按一定用途设计制作的具有简单几何形状人 工反射体的试件。主要用来确定检测灵敏度和判定 缺陷大小等，分为标准试块和对比试块。,第二单元 超声检测设备和器材,按信超声号产生的机理分 1、主动式：由被检对象“主动”发出声信号，仅利用超声接受技
2、术去检出“源”所发出的声信号，并分析处理显示确定声源的方位和性质，常用于在役检测。-声发射仪 2、被动式：利用超声换能器向被检测对象辐射超声信号，再由接收器检出被检测对象中的声场特性，以评价被检对象的性质和质量。-超声检测仪,模块一 超声检测仪器,导入：超声检测仪器是超声检测的主体设备，了解这些设备的原理、构造和作用及其性能的测试方法是正确选择探伤设备进行有效检测的保证。 课时：2学时。 授课方式：新授（有条件的可借助实验器材进行现场授课）。 重点：仪器基本原理、使用。 难点：仪器基本原理。,返回目录,模块一 超声检测仪器,超声波探伤仪的作用：超声波探伤仪是超声波检测的主体设备，主要作用是产生
3、高频振荡并加于换能器（探头）上，激励探头发射超声波，同时将探头接收到的反射波转换成电信号进行放大，通过一定方式显示出来，从而得到被检测工件内部有无缺陷及缺陷位置和相对大小等信息。,返回目录,模块一 超声检测仪器,一、超声探伤仪的分类、按波形特征分类 （1）脉冲波超声波探伤仪通过探头向工件周期性的发射不连续且频率不变的超声波，要据超声波的传播时间及幅度判断工件中的缺陷位置和大小，是目前使用最广泛的探伤仪。,模块一 超声检测仪器,（2）连续波超声波探伤仪这类仪器是连续的发射和接收频率和振幅都不变的超声信号，根据透过工件的超声波变化判断工件中有无缺陷及缺陷大小，这类仪器灵敏度低，且不能确定缺陷位置，
4、因而已大多被脉冲波探伤仪所代替。,模块一 超声检测仪器,（3）调频波超声波探伤仪这类仪器通过探头向工件中发射 连续的频率周期性变化的超声波，根据发射波与反射波的差频变化情况判断工件中有无缺陷。但只适合检查与探测面平行的缺陷，所以也大多被脉冲波探伤仪所代替。,模块一 超声检测仪器,2、按反射体显示方式进行分类： （1）A型显示：探头将接收到的反射体的反射波信号以波形形式在显示屏上显示出来。显示屏的横坐标代表反射波的传播时间（或距离），纵坐标代表反射波的幅度。由反射波的位置可以确定缺陷位置，由反射波的幅度可估算缺陷当量尺寸大小。,模块一 超声检测仪器,返回目录,A型显示、B型显示,图2-2 B型显
5、示,图2-1 A型显示,模块一 超声检测仪器,（2）B型显示：B型显示是一种图像显示.探头将接收到的反射波信号以不同辉度值在显示屏上显示出来,将探头的扫查轨迹和反射波的传播深度以直角坐标形式显示。 显示屏的横坐标是代表探头的扫查轨迹,纵坐标代表反射波的传播深度。 上界面的扫描线表示被检工件的上表面,下界面的扫描线表示被检工件的底面,两条扫描线之间的辉度值变化处表示被检工件中的缺陷,因而可直观地显示出被检工件任一纵横截面上缺陷的分布及缺陷的深度。,返回目录,模块一 超声检测仪器,以屏幕面代表被检测对象由探头移动线和声束决定的截面，纵座标代表声波的传播时间，横座标代表探头的水平位置，它可以显示出缺
6、陷在纵截面上的二维特征。,模块一 超声检测仪器,(3)C型显示: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,显示屏上便显示出工件内部缺陷的平面图像,但不能显示缺陷的深度。,返回目录,模块一 超声检测仪器,图2-3 C型显示,C型显示,模块一 超声检测仪器,3、按声波通道分类 （1）单通道探伤仪：这种仪器由一个或一对探头单独工作，是目前超声波探伤中应用最广泛的仪器。,模块一 超声检测仪器,（2）多通道探伤仪：这种仪器由多个或多对探头交替工作，每一通道相当于一台单通道探伤仪，适用于自动化探伤。,目前，探伤中 广泛使用的超 声波探伤仪都 是A型显示脉 冲反射式探 伤仪。,返回目录,1
7、、仪器主要电路组成:,图2-4 A型脉冲反射式超声波探伤仪电路方框图,二、A型脉冲反射式超声波探伤仪的一般工作原理,模块一 超声检测仪器,2、仪器的工作流程,A型脉冲反射式模拟超声波探伤仪的工作过程可参照上图，简要说明如下： 同步电路产生的触发脉冲同时加至扫描电路和发射电路，扫描电路受触发开始工作，产生锯齿波扫描电压，加至示波管水平偏转板，使电子束发生水平偏转，在荧光屏上产生一条水平扫描线。与此同时，发射电路触发产生调频窄脉冲，加至探头，激励压电晶片振动，在工件中产生超声波，超声波在工件中传播，遇缺陷或底面发生反射，返回探头时，又被压电晶片转变为电信号，经接收电路放大和检波，加至示波管垂直偏转
8、板上，使电子束发生垂直偏转，在水平扫描相应位置上产生缺陷波和底波。根据缺陷的位置可以确定缺陷的埋藏深度，根据缺陷波的幅度可以估算缺陷当量的大小。,2、仪器的工作流程,返回目录,模块一 超声检测仪器,3、仪器主要电路组成与作用,（1）、同步电路： 同步电路又称触发电路，它每秒钟产生数十 至数千个脉冲，用来触发探伤仪扫描电路、 发射电路等，使之步调一致、有条不紊地工 作。因此，同步电路是整个探伤仪的“中 枢”，同步电路出了故障，整个探伤仪便无 法工作。,模块一 超声检测仪器,（2）、扫描电路：用来产生锯齿波电压，电压与时间成正比，加在示波管水平偏转板上，使示波管显示屏上的光点沿水平方向作等速移动，
9、产生一条水平扫描时基线，探伤仪面板上的深度粗调、微调、扫描迟旋钮都是扫描电路的控制旋钮。,模块一 超声检测仪器,(3) 发射电路：发射电路利用闸流管或可控硅的开关特性，产生几百伏至上千伏 的电脉冲。电脉冲加于发射探头，激励压电晶片振动，使之发射超声波，可控硅 发射电路的典型电路。如图所示。,模块一 超声检测仪器,发射电路中的电阻Ro称为阻尼电阻，用发射强度 旋钮可改变Ro的阻值。阻值大发射强度高，阻值 小发射强度低，因Ro与探头并联，改变Ro同时也 改变了探头电阻尼大小，即影响探头的分辨力。,模块一 超声检测仪器,(4) 接收电路：接收电路由衰减器、射频放大器、检波器和视频放大器等组成。 它将
10、来自探头的电信号进行放大、检波，最后加至示波管的垂直偏转板上，并在荧光屏上显示。由于接收的电信号非常微弱，通常只有数百微伏到数伏，而示波管全调制所需电压要几百伏，所以接收电路必须具有约105的放大能力。,模块一 超声检测仪器,接收电路的性能对探伤仪性能影响极大，它直接影响到探伤仪的垂直线性、动态范围、探伤灵敏度、分辨力等重要技术指标。 接收电路的方框图及其波形如图所示。,模块一 超声检测仪器,由大小不等的缺陷所产生的回波信号电压大约有几百微伏到几伏，为了使变化范围如此大的缺陷回波在放大器内得到正常的放大，并能在示波管荧光屏的有效观察范围内正常显示，可使用衰减器改变输入到某级放大器信号的电平。一
11、般把放大器的电压放大倍数用分贝来表示：,模块一 超声检测仪器,(5) 显示电路：显示电路主要由示波管及外围电路组成。示波管用来显示探伤图形，示波管由电子枪、偏转系统和荧光屏等三部分组成。,返回目录,模块一 超声检测仪器,6、电源电路：给探伤仪各部分电路提供适当的电能，使整机电路工作。标准的电源电路一般用220伏的电压。,电子枪发射的聚束电子以很高的速度轰击荧 光屏时，使荧光物质发光，在荧光屏上形成 亮点。 扫描电路的扫描电压和接收电路的信号电压 分别加至水平偏转板和垂直偏转板，使电子 束发生偏转，因而亮点就在荧光屏上移动， 描出探伤图形。 由于扫描速度非常快，肉眼看上去就好象是 静止的图象。,
12、模块一 超声检测仪器,(6) 电源：电源的作用是给探伤仪各部分电路提供适当的电能，使整机电路工作。 模拟探伤仪一般用220伏或110伏交流市电，探伤仪内部有供各部分电路使用的变 压、整流及稳压电路。数字便携式探伤仪多用蓄电池供电，用充电器给蓄电池充电。,4.仪器主要开关旋钮的作用及其调整,模块一 超声检测仪器,探伤仪面板上有许多开关和旋钮，用于调节探伤仪的功能和工作状态。图2-10是CTS22型探伤仪面板示意图，以这种仪器为例，说明各主要开关的作用及其调整方法。,模块一 超声检测仪器,模块一 超声检测仪器,1、工作方式选择旋钮工作方式选择旋钮的作用是选择探测方式。即“双探”或“单探”方式。当开
13、关置于“双探”时，为双探头一发一收工作状态，可用一个双晶探头或两个单探头探伤，发射探头和接收探头分别连接到发射插座和接收插座。当开关置于“单探”时，为单探头发收工作状态，可用一个单探头探伤，此时发射插座和接收插座从内部连通，探头可插入任一插座。,模块一 超声检测仪器,2、发射强度旋钮发射强度旋钮的作用是改变仪器的发射脉冲功率，从而改变仪器的发射强度。增大发射强度时，可提高仪器灵敏度，但脉冲变宽，分辨力变差。因此，在探伤灵敏度能满足要求的情况下，发射强度旋钮应尽量放在较低的位置。,模块一 超声检测仪器,3、增益旋钮（增益细调旋钮）作用是改变接收放大器的放大倍数，进而连续改变探伤仪的灵敏度。 4、
14、衰减器衰减器的作用是调节探伤灵敏度和测量回波振幅。调节灵敏发时，衰减读数大，灵敏度低；衰减读数小，灵敏度高。测量回波振幅时，衰减读数大，回波幅度高；衰减读数小，回波幅度低。一般探伤仪的衰减器分粗调和细调两种，粗调每档10dB或20dB，细调每挡2dB或1dB，总衰减量80dB左右。,模块一 超声检测仪器,5、抑制旋钮抑制荧光屏上幅度较低或认为不必要的杂乱反射波，使之不予显示，从而使荧光屏显示的波形清晰。在探伤中一般不使用抑制。 6、深度范围旋钮（深度粗调旋钮）作用是粗调荧光屏扫描线所代表的探测范围。调节深度范围旋钮，可较大幅度地改变时间扫描线的扫描速度。从而使荧光屏上回波间距大幅度地压缩或扩展
15、。,模块一 超声检测仪器,7、深度细凋旋钮精确调整探测范围。调节细调旋钮。可连续改变扫描线的扫描速度，从而使荧光屏上的回波间距在一定范围内连续变化。8、延迟旋钮（脉冲移位旋钮）用于调节开始发射脉冲时刻与开始扫描时到之间的时间差。调节延迟旋钮可使扫描线上的回波位置大幅度左右移动，而不改变回波之间的距离。调节探测范围时，用延迟旋钮可进行零位校正，即用深度粗调和细调旋钮调节好回波间距后，再用延迟旋钮将反射波调至正确位置，使声程原点与水平刻度的零点重合。,模块一 超声检测仪器,9、聚焦旋钮聚焦旋钮的作用是调节电子束的聚焦程度，使荧光屏波形清晰。 10、频率选择旋钮宽频带探伤仪的放大器频率范围宽，覆盖了
16、整个探伤所需的频率范围，探伤仪面板上没有频率选择旋钮。探伤频率由探头频率决定。窄频带探份仪没有频率选择开关，用以使发射电路与所用探头相匹配，并用以改变放大器的通带，使用时开关指示的频率范围应与所选用探头相一致。,模块一 超声检测仪器,11、水平旋钮 水平旋钮也称零位调节旋钮，调节水平旋钮，可使扫描线连扫描线上的回波一起左右移动一段距离，但不改变回波间距。调节探测范围时，用深度粗调和细调旋钮调好回波间距，用水平旋钮进行零位校正。12、重复频率旋钮重复频率旋钮的作用是调节脉冲重复频率，即改变发射电路每秒钟发射脉冲的次数。,模块一 超声检测仪器,l3、垂直旋钮垂直旋钮用于调节扫描线的垂直位置。调节垂直旋钮，可使扫描线上下移动。14、辉度旋钮辉度旋钮用于调节波形的亮度。,模块一 超声检测仪器,15、深度补偿开关有些探伤仪设有深度补偿开关或“距离振幅校正”(DAC)旋钮，它们的作用是改变放大器的性能，使位于不藏深度的相同尺寸缺陷的回波高度差异减小。16、显示选择开关显示选择开关用于选择“检波”或“不检波”显示。,主要控制旋钮及功能,工作方式选择,发射强度,衰减器,增益,
