二、物理基礎

波及波分類

介質的一切質點，是以彈性力互相聯系的。某質點在介質內振動，能激發起周圍質點的振動。振動在彈性介質內的傳播過程，稱為波。波，有電磁波（電波和光波）和聲波（或稱機械波）。

聲波

聲波是一種能在氣體、液體、固體中傳播的彈性波。它可分為分次聲波、可聞聲波、超聲波及特超聲波。人耳所能聽聞的聲波在20-20000赫之間。頻率超過20000赫，人耳所不能聽聞的聲波，稱超聲波。聲波的頻率愈高，愈于光學的某些特性（如反射。折射定律）相似。

 

三、儀器原理

超聲波在被檢測材料中傳播時,材料的聲學特性和內部組織的變化對超聲波的傳播產生一定的影響，通過對超聲波受影響程度和狀況的探測了解材料性能和結構變化的技術稱為超聲檢測。超聲檢測方法通常有穿透法、脈沖反射法、串列法等。

數字式探傷儀現在通常是對被測物體（比如工業材料、人體）發射超聲，然后利用其反射、多普勒效應、透射等來獲取被測物體內部的信息并經過處理形成圖像。

多普勒效應法

是利用超聲在遇到運動的物體時發生的多普勒頻移效應來得出該物體的運動方向和速度等特性；

透射法

是通過分析超聲穿透過被測物體之后的變化而得出物體的內部特性的，其應用目前還處于研制階段；

反射法

探傷儀這里主要介紹的是目前應用*多的通過反射法來獲取物體內部特性信息的方法。

反射法是基于超聲波在通過不同聲阻抗組織界面時會發生較強反射的原理工作的，正如我們所知道，聲波在從一種介質傳播到另外一種介質的時候在兩者之間的界面處會發生反射，而且介質之間的差別越大反射就會越大，所以我們可以對一個物體發射出穿透力強、能夠直線傳播的超聲波， 超聲波探傷儀 然后對反射回來的超聲波進行接收并根據這些反射回來的超聲波的先后、幅度等情況就可以判斷出這個組織中含有的各種介質的大小、分布情況以及各種介質之間的對比差別程度等信息（其中反射回來的超聲波的先后可以反映出反射界面離探測表面的距離，幅度則可以反映出介質的大小、對比差別程度等特性），超聲波探傷儀從而判斷出該被測物體是否有異常。 在這個過程中就涉及到很多方面的內容，包括超聲波的產生、接收、信號轉換和處理等。

其中產生超聲波的方法是通過電路產生激勵電信號傳給具有壓電效應的晶體（比如石英、硫酸鋰等），使其振動從而產生超聲波；而接收反射回來的超聲波的時候，這個壓電晶體又會受到反射回來的聲波的壓力而產生電信號并傳送給信號處理電路進行一系列的處理，超聲波探傷儀*后形成圖像供人們觀察判斷。

這里根據圖像處理方法（也就是將得到的信號轉換成什么形式的圖像）的種類又可以分為A型顯示、M型顯示、B型顯示、C型顯示、F型顯示等。

A型顯示是將接收到的超聲信號處理成波形圖像，根據波形的形狀可以看出被測物體里面是否有異常和缺陷在那里、有多大等， 超聲波探傷儀主要用于工業檢測；

M型顯示是將一條經過輝度處理的探測信息按時間順序展開形成一維的"空間多點運動時序圖"，適于觀察內部處于運動狀態的物體，超聲波探傷儀如運動的臟器、動脈血管等；

B型顯示是將并排很多條經過輝度處理的探測信息組合成的二維的、反映出被測物體內部斷層切面的"解剖圖像"（醫院里使用的B超就是用這種原理做出來的），超聲波探傷儀適于觀察內部處于靜態的物體；

C型顯示也是一種圖象顯示，探傷儀熒光屏的橫坐標和縱坐標都是靠機械掃描來代表探頭在工件表面的位置。探頭接收信號幅度以光點輝度表示，因而，當探頭在工件表面移動時，熒光屏上便顯示出工件內部缺陷的平面圖象，但不能顯示缺陷的深度。

C型顯示、F型顯示現在用得比較少。

超聲波探傷儀檢測不但可以做到非常準確，而且相對其他檢測方法來說更為方便、快捷，也不會對檢測對象和操作者產生危害，所以受到了人們越來越普遍的歡迎，有著非常廣闊的發展前景。

 

四、數字式超聲波探傷儀

技術特點

1.100個探傷通道

2.內置探傷標準，可自由調出

3.集超聲檢測、測厚雙重功能于一機

4.真彩顯示器：多種顏色可選

5.高速USB接口與計算機通訊

6.PC-soft可自動生成探傷報告

7.實時顯示SL、EL、GL、RL定量值

9.大容量、高性能鋰電池，連續工作時間可達7-10小時

10.手帶、掛帶、腰帶，更適合于現場、野外、高空作業

11.體積小、重量輕，便于現場操作

功能

1.自動校準：自動測試探頭的“零點”、“K值”、“前沿”及材料的“聲速”；

2.自動顯示缺陷回波位置如：深度d、水平p、距離s、波幅、當量dB、孔徑ф值；

3.自由切換標尺；

4.自動錄制探傷過程并可以進行動態回放；

5.自動增益、回波包絡、峰值記憶功能；

6.探傷參數可自動測試或預置；

7.數字抑制，不影響增益和線性；

8.多個獨立探傷通道，可自由輸入并存儲任意行業的探傷標準，現場探傷無需攜帶試塊；

9.可自由存儲、回放波形及數據；

10.DAC、AVG曲線自動生成并可以分段制作，取樣點不受限制，并可進行修正與補償；

11.自由輸入各行業標準；

12.與計算機通訊,實現計算機數據管理,并可導出Excel格式、A4紙張的探傷報告；

13.實時時鐘記錄:實時探傷日期、時間的跟蹤記錄，并存儲；

14.增益補償：對表面粗糙度、曲面、厚工件遠距離探傷等因素造成的Db衰減可進行修正；

15.動態存儲功能，可存儲數小時；

16.屏幕拓展功能，圖像清晰視野開闊

所述以上功能都是模擬超聲探傷儀無法實現的。

 

五、技術參數

1.掃描范圍： 3.5～9999mm鋼縱波

2.工作頻率： 0.2MHz～20MHz

3.垂直線性誤差： ≤2.5%

4.水平線性誤差： ≤0.5%

5.靈敏度余量： >65dB（深200mmΦ2平底孔）

6.分 辨 力： >35dB（5N14）

7.動態范圍： ≥36dB

8.噪聲電平： <8%

9.硬采樣頻率： 150MHz

10.重復發射頻率： 100~600HZ

11.聲速范圍： 0～99999（m/s）

12.工作方式： 單晶探傷、雙晶探傷、穿透探傷，

13.數字抑制： （0～80）%，不影響線性與增益

14.工作時間： 連續工作7小時以上（鋰電池）

15.環境溫度： （-20～70）℃（參考值）

16.相對濕度： （20～95）% RH

 

六、技術資料

核心組成部分

主要技術指標說明

1.靈敏度

超聲波探傷中靈敏度一般是指整個探傷系統（儀器和探頭）發現*小缺陷的能力。發現缺陷愈小，靈敏度就愈高。

儀器的探頭的靈敏度常用靈敏度余量來衡量。靈敏度余量是指儀器*大輸出時（增益、發射強度*大，衰減和抑制為0），使規定反射體回波達基準高所需衰減的衰減總量。靈敏度余量大，說明儀器與探頭的靈敏度高。靈敏度余量與儀器和探頭的綜合性能有關，因此又叫儀器與探頭的綜合靈敏度。

2.盲區與始脈沖寬度

盲區是指從探測面到能夠發現缺陷的*小距離。盲區內的缺陷一概不能發現。

始脈沖寬度是指在一定的靈敏度下，屏幕上高度超過垂直幅度20%時的始脈沖延續長度。始脈沖寬度與靈敏度有關，靈敏度高，始脈沖寬度大。

3.分辨力

儀器與探頭的分辨力是指在屏幕上區分相鄰兩缺陷的能力。能區分的相鄰兩缺陷的距離愈小，分辨力就愈高。

4.信噪比

信噪比是指屏幕上有用的*小缺陷信號幅度與無用的噪聲雜波幅度之比。信噪比高，雜波少，對探傷有利。信噪比太低，容易引起漏檢或誤判，嚴重時甚至無法進行探傷。