超声波检测设备及原理

超声波检测设备及原理

超声检测主要是利用超声波在工件中的传播特性，如声波在通过材料时能量会损失衰减，在遇到声阻抗不同的两种介质界面时会发生反射、折射等。其工作原理是：1）.声源产生超声波，超声波以一定的方式进入工件传播。

2）.超声波在工件中传播遇到不同介质界面（包括工件材料中缺陷的分界面），使其传播方向或特征发生改变。

3）.改变后的超声波通过检测设备被接收，并进行处理和分析，评估工件本身及其内部是否存在缺陷及缺陷的特性。

第一节超声波探伤仪

超声波探伤仪、探头和试块是超声波探伤的重要设备。了解这些设备的原理、构造和作用及其主要性能的测试方法是正确选择探伤设备进行有效探伤的保证。

一、超声波探伤仪概述

1．仪器的作用

超声波探伤仪是超声波探伤的主体设备，它的作用是产生电振荡并加于换能器（探头）上，激励探头发射超声波，同时将探头送回的电信号进行放大，通过一定方式显示出来，从而得到被探工件内部有无缺陷及缺陷位置和大小等信息。

2．仪器的分类

超声仪器分为超声检测仪器和超声处理（或加工）仪器，超声波探伤仪属于超声检测仪器。超声波探伤技术在现代工业中的应用日益广泛，由于探测对象、探测目的、探测场合、探测速度等方面的要求不同，因而有各种不同设计的超声波探伤仪，常见的有以下几种。

1）按超声波的连续性分类

①脉冲波探伤仪：这种仪器通过探头向工件周期性地发射不连续且频率不变的超声波，根据超声波的传播时间及幅度判断工件中缺陷位置和大小，这是目前使用最广泛的探伤仪

②连续波探伤仪：这种仪器通过探头向工件中发射连续且频率不变(或在小范围内周期性变化)的超声波，根据透过工件的超声波强度变化判断工件中有无缺陷及缺陷大小．这种仪器灵敏度低，且不能确定缺陷位置，因而已大多被脉冲波探伤仪所代替，但在超声显像及超声共振测厚等方面仍有应用。

③调频波探伤仪：这种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。以往的调频式路轨探伤仪便采用这种原理。但由于只适宜检查与探测面平行的缺陷，所以这种仪器也大多被脉冲波探伤仪所代替。

2）按缺陷显示方式分类

① A型显示探伤仪：A型显示是一种波形显示，探伤仪荧光屏的横坐标代表声波的传播时间(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，由反射波的幅度可以估算缺陷大小。

② B型显示探伤仪：B型显示是一种图像显示，探伤仪荧光屏的横坐标是靠机械扫描来代表探头的扫查轨迹，纵坐标是靠电子扫描来代表声波的传播时间(或距离)，因而可直观地显示出被探工件任一纵截面上缺陷的分布及缺陷的深度．

③ C型显示探伤仪：C型显示也是一种图像显示，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像，但不能显示缺陷的深度．A型、B型、C型三种显示分别如图4-1所示。

图4-1 图像显示分类

A 型显示B型显示C型显示

3）按超声波的通道分类

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。

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，如CTS一22、CTS一26等都是A型显示脉冲反射式探伤仪。

二、A型脉冲反射式超声波探伤仪的一般工作原理

1．仪器方框电路图

图4-2采用方框电路图表示仪器各部分，各方框之间用线条连起来，表示各部分之间的关系，说明仪器的大致结构和工作原理。

图4-2 仪器方框电路图

2．仪器主要组成部分的作用

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。

2）扫描电路：见图4-3，扫描电路又称时基电路，用来产生锯齿波电压，加在示波管水平偏转板上，使示波管荧光屏上的光点沿水平方向作等速移动，产生一条水平扫描时基线。探伤仪面板上的深度粗调、微调、扫描延迟旋钮都是扫描电路的控制旋钮。探伤时，应根据被探工件的探测深度范围选择适当的深度档级，井配合微调旋钮调整，使刻度板水平轴上每一格代表一定的距离。扫描电路的方框图及其波形见图。

图4-3 扫描电路图

3）发射电路：见图4-4，发射电路利用闸流管或晶闸管的开关特性，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。

图4-4 发射电路图

发射电路中的电阻R 0称为阻尼电阻，用发射强度旋钮可改变R 0的阻值。阻值大发射强度高，阻值小发射强度低，因R 0与探头并联，改变R 0同时也改变了探头电阻尼大小，即影响探头的分辨力。

4）接收电路：见图4-5，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，井在荧光屏上显示。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。

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。

图4-5 接收电路图

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。一般把放大器的电压放大倍数用分贝来表示：

）（入出dB K V U U lg 20

式中 Kv ——电压放大倍数的分贝值；

U 出——放大器的输出电压；

U入——放大器的输入电压，一般探伤仪的电压放大倍数可达104～105倍，相当于80～100dB。

探伤仪面板上的增益、衰减器、抑制等旋钮是放大电路的控制旋钮。增益旋钮用来改变放大器的增益，增益数值大，探伤灵敏度高。衰减器旋钮用来改变衰减器的衰减量。一般说来，衰减读数大，灵敏度低。但是，有的探伤仪为了使用时读数方便统一起见，衰减器读数按增益方式标出，在这种情况下，衰减读数大，灵敏度高。抑制旋钮的作用是抑制草状杂波。但应注意，使用抑制时，仪器的垂直线性和动态范围均会下降。

5）显示电路：见图4-6，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。

图4-6 显示电路图

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像。

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。标准探伤仪一般用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。携带式探伤仪多用蓄电池供电，用充电器给蓄电池充电。

除上述基本组成部分之外，探伤仪还有各种辅助电路，如延迟电路、标距电路，闸门电路、深度补偿电路等，这些辅助电路的作用在此不一一赘述。

三、模拟式与数字式超声波探伤仪工作原理区别

1．仪器结构区别

超声波探伤仪的主要工作原理：以一定的脉冲重复周期发射激发超声波的高压电子

脉冲：同步接收超声波电信号波形；衰减和放大波形信号；对信号进行检波和滤波：在显示屏上显示回波信号波形；读出波形的幅度和延时时间；判读回波的大小和产生回波的位置。

传统模拟超声波探伤仪的基本结构如图4-2所示，是由发射、接收、衰减、放大、检波、滤波、显示、闸门、比较、报警等电路组成。各部分电路的参数设置都是独立地通过面板旋钮或档位开关控制的，并且只能显示出超声回波信号的电子扫描波形。而数字化的超声波探伤仪主要是指包括了具有所有模拟超声波探伤仪功能模块的电脑化仪器。采用模／数转换电路，数字逻辑电路，微型计算机及计算机接口，使超声波探伤仪的发射、接收、衰减、放大、检波、滤波、显示、闸门、比较、报警等电路的控制参数能由微机键盘和显示屏人机对话输入，简化了操作，同时实现了超声波探伤波形和数据的数字化输出。除此以外，数字式超声波探伤仪还能增加记忆，打印，通信等电脑化仪器特有的功能。

超声波探伤仪的数字化主要体现在读数数字化，波形显示数字化和电脑化数据处理三个方面。

2．仪器读数区别

模拟超声波探伤仪只能显示出超声回波信号的电子扫描波形。这里回顾一下获取模拟超声波探伤仪数据的途径：模拟超声波探伤仪对波幅的读出过程是：通过将回波调整到一定的百分比高度线(30%或80%等)，然后读出衰减器的位置读数。模拟波形相对刻度线的读数精度比较低，一般大于2%。模拟探伤仪对回波位置的读出过程是：将已知距离的参考回波调整到整数格上，再将探伤回波在屏幕上的位置刻度读出，按比例计算位置。读数误差大于1%。在使用模拟超声波探伤仪时，探伤所需的其他一些间接参数(如缺陷当量)的估计需要操作人员进行手工计算。精度更低，过程复杂，不容易掌握。而数字式超声波探伤仪除了能显示出超声回波信号的数字化波形外，还能显示出一些探伤所需的直观数据，包括回波幅度和回波位置。数探仪对波幅的读出过程是：将模拟波形电信号放大到合适的量程后<30%

3．波形显示区别

模拟探伤仪用示波管显示波形，波形信号在检波后通过高压视频放大，作为Y轴偏转电压：同步的锯齿信号也通过高压视频放大，作为X轴偏转电压；使波形在示波管上显示出来。高压放大器的线性性能直接影响波形的显示质量和人工判读。波形显示和脉冲重复频率同步。重复频率高则波形显示亮度高，重复频率低则波形显示亮度暗。数探仪的波形显示是用模／数转换器将波形信号转换成数字信号，由数字逻辑电路或计算机将数字波形画在计算机显示器上。显示器可以是电磁偏转的监视器，也可以是平板显示器。前者虽然有偏转失真，但相对同样偏转的坐标格，没有误差；后者则根本不会失真。数字化波形显示频率和视频同步，亮度均匀。数字式超声波探伤仪在波形显示窗口能独立显示探伤闸门，距离波幅曲线等辅助标识，比模拟超声波探伤仪的显示要灵活和准确得多。

4．记录方式区别

使用模拟探伤仪时，探伤记录需人工填写：抄录仪器旋钮设置，手描或拍照记录波形，用记录仪画出峰值曲线。上述工作用数探仪时，都能由计算机轻易地完成。长期存储在机内或打印出来，传输给外部计算机。

5．模拟仪器与数字仪器操作面板区别

图4-7 CTS-22型模拟式超声波探伤仪面板图

图4-8 PXUT-350B+数字式超声波探伤仪面板图

如图4-7和图4-8可见模拟式探伤仪操作、读数通过诸多旋钮且无法保存其状态。数字式超探仪过通中文热健及数码旋钮，操作简易，轻松读数无需人为计算，且能存储各种数据，更轻巧的体积和超长工作时间使探伤工作更为轻松。

四、数字式超声波探伤仪的功能特点

1）读数更准确、直观

计算机自动读数精度高，结合探伤参数计算出最终结果，简单，直观，快速，准确。自动报警定量合理。

对超声检测信号波幅具有以下几种读数方式：

波高百分数+当前增益分贝数；

波高分贝数+当前增益分贝数；

波高相对闸门高度分贝数；

波高相对距离波幅曲线分贝数；

缺陷尺寸当量(相当于标准缺陷类型的尺寸)数；

对超声检测信号定位读数具有以下几种读数方式：

相对超声波发射脉冲的延时；

相对工件表面超声波入射点的超声波传输延时；

相对工件表面超声波入射点的反射点埋藏深度；

相对工件表面超声波入射点的超声波传输声程距离；

相对工件表面超声波入射点的沿表面投影距离；

在用户定义的广义平板、圆管截面或圆棒内的缺陷定位。

2）波形显示清晰

数探仪采用计算机的显示器，波形显示明亮清晰，有两种方式，一种是将探伤重复频率和60HZ 视频同步，波形动态感好；另一种是采用较高的重复频率探伤，以60HZ 或30HZ 频率显示峰值波形。

3）数字化探伤参数计算

数字式超声波探伤仪之所以能够显示直观的检测数据，是因为数字式超声波探伤仪具有了计算能力，通过对超声波探伤波形信号的波形高度及波形延迟时间的数字化测量，结合相关先验参数，进行计算，显示出直观的物理量。同时，这些先验参数也能通过标准试块的参考波形测试，自动计算得出，这个过程，是对数字式超声波探伤仪的读数校准过程。数字式超声波探伤仪的定位校准主要计算探头零点，材料声速和折射角度三个参数。

探头零点计算：对试块上两个已知倍数声程距离(S1，nSl)的回波分别测得延时(T1，T2)，测量和声程大小无关，和材料声速无关。计算探头入射延时：

12

10T --?=n T T n

这里n 一般是2，T 0表示超声波检测系统的系统延时，包括计时零点到发射超声波的电子延时和超声波在超声探头楔块、耦合材料等非被检测材料中的传输延时。电子延时是数字式超声波探伤仪的固有参数，一般小于0.1us ：后者和采用的超声波探头、超声波耦合条件有关，接触法探伤时，主要受超声波探头的楔块影响，没有超声波延时楔块的直探头的传输延时小于0.1us ，超声横波探头的传输延时从一微秒到十几微秒不等。探头零点延时校准后，数字式超声波探伤仪根据波形延时T ，计算超声波在被检工件内的传输延时Ts ：

Ts=T-T 0。

材料声速测量：对一个已知声程(S)的回波测量延时(T)，计算声速：

2T T S C -=

由上式可知，在测量声速之前要保证探头零点延时的正确。试块要和具体检测材料相同。在一般情况下，材料声速和试块声速可根据超声波型(横波或纵波)，材料种类从有关手册查出后输入。在未知材料声速时，才有必要制作试块和测量声速，横波声速的测量一定需要制作圆弧反射面，因为在未知声速时，折射角度是不确定的。

折射角度测量：对已知深度(H)的回波测量延时(T)，计算折射角： )(20)cos(T T C H -?=β

由上式可知，在测量声速之前必须保证探头零点延时和声速的正确。

有一种方法通过两个已知深度（H1，H2）的人工缺陷反射波延时的测量（T1，T2），若已知探头零点延时（T0）、材料声速（C ）和折射角度中的任一个参数，可同时计算出另外两个参数。

4）距离波幅曲线

数探仪通过测量不同距离的相同尺寸人工缺陷回波的绝对分贝数建立距离波幅曲线，能自动在不同 灵敏度、扫查范围时将曲线计算出来、显示在屏幕上。比模拟探伤仪在刻度板上画曲线方便得多。

数探仪的曲线是通过各个点的测量值，在对数域用直线相连，形成折线，恢复到线性域时，以指数规律变化，符合声波衰减的自然规律。

数探仪的曲线在有效读数量程时有效，一盘要高地20%～30%屏幕高度，它的优点在于能自动随着灵敏度的提高而上升，但不能增加动态范围。

数探仪的另一项功能自动距离增益补偿能随延时变化增益，使距离波幅曲线变平坦，相对增加动态范围。

5）波形的自动捕获

数探仪在探伤时能自动捕获闸门内峰值最大的波形，锁定在屏幕上，也能将不同距离上的峰值包络保留下来，辅助测量工作。使探伤更加准确，减轻了操作人员的劳动强度。

数探仪还能自动调整增益，使闸门内的回波幅度达到一定的高度，使操作更加简单。

6）波形记录、探伤报告的存储、打印和计算机通讯、建立数据库

数字式超声波探伤仪的一个重要功能就是能够将探伤参数，探伤波形记录下来，存储在文件中，或传输给计算机，建立有关数据库，实现无损检测工件的信息化管理。

7）探伤参数和仪器设置的自动生成

数字式超声波探伤仪具有计算能力，能够根据被检测工件的尺寸、形状和探伤方法自动生成探伤仪参数。

8）排除电磁干扰和数据后期处理

超声波探伤是以脉冲重复频率重复进行的，在短时间内（探头没有很大的移动）探

伤波形因超声传输路径基本相同而肯有相关性，外界电磁干扰等噪声信号是随机出现或不相关的，所以数字式超声波探伤仪经过对回波波形进行多次平均处理能有效排除干扰信号，提高信噪比。

数字式超声波探伤仪还能将超声波形进行滤波、频谱分析、相关分析、小波变换、模式识别等算法处理达到得高信噪比、提高分辨率和缺陷识别分析的目的。

3.3 使用数字式超声波探伤仪的常见问题

1）有关重复频率

脉冲重复频率是单位时间内仪器完成超声波检测的有效次数，即实现独立判伤报警的次数。数字式超声波探伤仪的脉冲频率是发展的，一般手持式数字式超声波探伤仪均做到脉冲重复频率和视频同步，使每次超声检测回波被显示出为，这与模拟探伤仪一致，但重复频率被降到了50HZ-60HZ，在快速扫查和自动探伤时性能不好。

因为是显示同制限制了重复频率，所以有的探伤仪包括一些国外的仪器，采用了较高的重复频率，500HZ-2000KHZ，高速数据外理进行自动捕获最大伤波，再以视频显示出来，于是兼顾了显示性能和扫查性能。

影响模拟超探仪脉冲重复频率的因素只有超声传输延时，波形信号在产生的同时完成了和闸门电平的比较，输出报警。然后就能进行下一次脉冲检测。而一般数字式超探仪的探伤判别往往是经过后处理的，脉冲重复频率要受一数据处理时间的制约。有些进口仪器采用了DSP技术将数据处理时间压缩到很短，感觉不到和模拟超探仪的差别。

2）波形分辨率

探伤仪的波形分辨率受发射波的宽窄、接收匹配阻抗的高低和放大器带宽性有影响。数探仪的数字代波形显示使波形在水平方向分厉有限个占的集合（200-500），所以每个点要代表附近波形的典型值，为了保证探伤效果，一般取峰值，所以会把标识分辨率的谷值抛弃。使测试分辨率降低，而模拟探伤仪的波形是连续的，谷值能一直保持，反映真正分辨率，所以在测试数探仪的分辨时要将波形适当拉宽，即缩小水平扫描范围，测试到真正的分辨率。为了符合现行标准，就要选择更高分辨率的探头。

3）水平线性误差

数探仪水平读数相对误差取决于波形分辨率，当模拟波形不失真时，是波形序列点数的倒数，0.5%-0.2%。绝对误差取决于采样频率（40MHZ-200MHZ）。数字式超声波探伤仪是帖采样时钟显示和读取水平延时数据的，排除了模拟超声探伤仪由锯齿放大失真引起的线性误差和屏幕辨读误差（2%左右）。

4）垂直线性误差

数探仪的垂直读数误差有三个因素，一是数字化分辨率，一般为8位，256级，或7位128级（数字双向检波检测1位），误差是0.4%－0.8%；第二个因素是数字控制放大器的精度，0.3分贝到0.6分贝，2%－5%；另一个因素是接收放大器的线性误差，采用集成化的数字控制放大器，线性误差可以控制到很小。排除了模拟探伤仪的衰减器误

差、视频放大器线性误差、视频放大器线性误差、和屏幕判读误差。

5）衰减器范围和增益范围

模拟探伤仪一般用可调节100分贝的衰减器，固定60分贝放大器，完成-40分贝到+60分贝的增益调节范围，读数用衰减量表示；数探仪用40分贝的固定衰减器（可选），和80分贝到90分贝左右的数控放大器完成-40分贝到+80分贝的增益范围调节，用增益值表示，和国外仪器一致。也有数字式超声波探伤仪使用对数放大器，具有很大的动态范围。

6）采样频率

数字化采样频率影响超声检测波形的真实信息保留，根据奈奎斯特定理和三农定理，数字化采样频率必须高于信号频率或带宽的两倍，就能还原出模拟波形的任意一点信号，但一般超声波探伤的数据处理需要很强的实时性，不采用算法进行还原，所以采样频率应远高于采样定律规定的数值。

最低采样频率应使超声波信号峰值在采样间隔内起伏变化误差小于能允许的误差。例如，我们允许波幅读数误差4%，对于一个频率为F的正弦波，最低采样频率应高于11×F。由于超声波信号是脉冲信号，即带宽信号，所以F应取频率范围内最高的值，也就是上边频率。

对于模拟检波电路，在采样前超声信号经检波电路和滤波电路，形成波形信号的包络，频率范围较低，只需20到40MHz采样频率；对于射频波形或数字检波方式，采样频率要到100到200MHz。

五、数字式超声波探伤仪的发展

1）数字信号处理

数字式超声波探伤仪把超声波探伤和数字信号处理技术、计算机技术结合在一起，使从夹杂各种因素的波形信号中提取对判伤有用的信息的途径大为拓展，有可能采用各种计算方法进行数字信号处理。

许多数字式超声波探伤仪已经具有了数字滤波、频谱分析、波形识别、小波分析等数字信号处理功能用于提高检测信噪比和缺陷识别能力。

2）自动化多通道数字式超声波探伤仪

数字式超声波探伤仪应用于自动化超声波检测，具有巨大的潜力。数字式超声波探伤仪能够协调多个通道的协同工作，各个通道相互独立，互不干扰，并且通过数字信号处理排除工业现场的电磁干扰，识别伤波。完成自动检测和自动判伤。数字式超声波探伤仪在探伤控制计算机协调下工作，能够存储、校准和设置探伤参数，实时将探伤数据传送给主计算机。在主计算机形成自动探伤的数据记录和探伤报告。这种计算机系统管理模式有助于机电一体化控制，把探伤设备和生产设备的自动化管理溶入一体。数字式超声波探伤仪和自动化机械探伤扫查结合起来，能实现超声检测数据的图形化和图像显示。

3）计算机超声成像

数字式超声波探伤仪和机械扫描或电子控制相结合，实现超声检测数据的各种图形和图像的显示。

A扫图形显示超声探伤波形。

B扫图像显示探头沿一维扫查的超声探伤图像，图像的一维是探头（或声线）扫查位置，另一维是超声波检测的声程深度位置，超声波检测波形的幅度用颜色或灰度表示。

C扫图像显示探头沿两维扫查的超声探伤图像，图像的坐标是探头（或声线）扫查位置，在一定深度范围内的超声波检测波形的幅度用颜色或灰度表示，多层的C扫图像能反映材料中缺陷的立体形态。

超声参数图像重建方法主要分透射法和背向散射法，主要原理建立由超声波传输和材料特性参数相互作用而形成扫查测量值数学模型，通过空间域或空间频域的反向算法重建材料的特性参数图像，一般被称为合成孔径算法。

超声成像的超声波探伤仪器将是超声波无损检测的一片新天地，将建立新的缺陷识别和定量的方法、概念。

4）超声相控阵技术

超声波相控阵技术是指将超声波探头分成阵列排列的小片，各个阵元按一定的延时关系（相位关系）同步发射，然后检测各个阵元的检测信号按一定的延时关系（相位关系）的叠加（干涉）结果。这种技术通过延时关系（相位关系）的控制，能实现超声波束的方向控制、聚焦控制及线性扫描，形成电子扫描的B扫图像。

第二节超声波探头

在超声波探伤中，如何发射超声波，以及如何接收经被探测材料传播后的超声波，是首先要解决的问题。因为它的好坏直接关系着探伤的水平。

当人们发现超声的存在之后，就寻找获得超声的方法，最早出现的是气体动力式的和液体动力式的方法，但这些方法在应用上都受到局限，直到发现了压电效应，能方便的将电能转换成声能，同时还可以将声能转换成电能的方法之后，才使得超声在无损探伤中得以广泛的应用和发展。

将一种能量转换成另一种能量的器件叫做换能器。能量的形式是各种各样的，因此换能器的类型也是多种多样的。在电的普遍应用和电量的放大和测量、显示技术比较成熟的情况下，当然实现电与声、声与电之间转换的器件是比较理想的，加之这种换能器本身同时具备电与声之间转换的可逆性，这就是目前在超声波探伤中广泛采用电声换能器的主要原因。在特殊的情况下，探伤中也采用首先将电能转换为其他形式的能量而后再转换为声能的换能器（如磁致伸缩式和静电式换能器等）。

在超声探伤中使用的换能器通常称为超声探头。普通的超声探头在电脉冲信号的激励下能发射超声脉冲。反之，当一个超声脉冲作用在探头上，超声探头也能产生一个相

应的电脉冲信号。显示电脉冲信号的方法可以根据不同的要求采取不同的形式，如采用示波管显示或电表指示，也可以用喇叭或信号灯报警等。超声探头加上电脉冲发生和接收、显示仪器就构成了一个完整的装备。但是以往的仪器设计人员和制造厂家多重视仪器本身的参数而忽略探头的研制，走了一些弯路。探头虽小，但它集中了大量声学的基本问题，如超声波的吸收和衰减问题，多层介质声波的传播问题，复合体的基本振动问题，电声能量转换之间的有关问题等。所以，探头的形式，性能，制作工艺，合理使用等，对探伤结果的正确性都会产生直接的影响，使之成为发展超声波探伤技术的重要环节。因而，近年来国内外对超声探头的研制越来越引起人们的重视。

一、压电效应

1880年居里兄弟发现，当在某些物体上施加拉力或压力而发生形变时，在其表面上就会出现电荷，这种现象称为正压电效应。

1881年又证实压电效应是可逆的，即能产生正压电效应的物体在电场的作用下会产生应变或应力，这种现象称为逆压电效应。

正压电效应，逆压电效应统称压电效应。凡是能够产生压电效应的材料称为压电材料。

由于压电材料具有可逆压电效应，所以正、逆压电效应同时存在于同一材料之中。压电效应在一般情况下是线性的，即电场和形变的依赖关系成线性关系。通常把压电效应近似的认为是即时发生的，当在压电材料某个方向上施加交变应力时，它将会产生同步的交变电场，当一定取向的交变电场加于压电材料某一方向上，它将产生与交变电场同频率的机械振动。当外加频率与压电材料固有频率一致时，则发生共振，此时获得最大形变或电荷量。超声波探头就是利用在固有频率下的逆压电效应发射超声波，同时利用正压电效应的原理接受来自被探测物的超声波使之提供电讯号的。

压电材料必定是非金属、电介质晶体结构，故又称为压电晶体。压电晶体有单晶体及多晶体之分。单晶体系各向异性体，其压电效应与结晶轴向有关。它可以是天然形成的，如石英、电气石等，也可以由人工培养和提拉制成的单晶材料，如硫酸锂、碘酸锂，铌酸锂、酒石酸钾钠等。多晶体系各向同性体是由人工烧结的铁电体压电材料，俗称压电陶瓷，目前超声探伤中常用的有钛酸钡BaTiO3，钛酸铅PbTiO3、锆钛酸铅Pb （Z rx Ti1-x）O3（国外商用型号为PZT）等。下面对单晶体压电材料和多晶体压电材料压电效应发生的机理分别作以微观定性的解释。

1．压电单晶体的压电效应

压电单晶体的压电效应可以石英为例来作以说明。石英的化学成分是二氧化硅（SiO2），属于三角晶系。它有一个光学对称轴（光轴）Z；在垂直于Z轴的平面上，通过相对两个棱角有三个轴X1、X2，X3，沿这些轴的方向的压电效应格外显著称为极化轴，

此外还有三个垂直于相对棱边，且与XZ平面相垂直的y1，y2、y3轴（如图4-9所示）。

图4-9 石英晶体

为了微观定性的说明石英的压电效应，可以把石英晶胞原子排列的等效电性看成是如图4-10所示的样子。

图4-10 石英晶胞原子排列的等效电性示意图

在正常情况下，各原子的电荷相互平衡，整个晶胞呈中性，如图4-10（a）。当在x 方向施加压力，由于原子的位置的变更，电平衡遭到破坏，于是在表面A呈现负电荷，表面B呈现正电荷，如图4-10（b）。当在x1方向施加拉力或在垂直于x1方向施加压力时，表面A、B上出现电荷相反的情况，如图4-10（c）。这就形成所谓的正压电效应。反之，当石英受到外界电场作用，则电场不仅使离子本身极化，而且使晶胞中的离子产生相对位移，这个位移使得晶胞内部产生内应力，最后引起宏观形变。这就是所谓逆压电效应。

实际使用的石英元件都是从石英晶体中按一定方向和切割方式截取的。由于石英晶体是各向异性的，即一块石英晶体在不同方位上表现出来的物理性能，如电学、光学、力学性能各不相同，其压电效应的强弱和性质同样与结晶轴向有关，在有的方向上甚至没有压电效应。因此不同的切割方式就可以获得适应不同用途的石英元件，例如有的切

割方式可以获得极小的频率，温度系数，可制成稳定度极高在电子技术中广泛应用的稳频晶片，有的切割方式特别适宜制作各种不同性能的机械滤波器，近年来发展的LC切割方式可以在很宽的温度范围内线性良好的频率温度关系，可制做超声测温元件。作为超声探头的石英晶片主要采取X切割和Y切割二种方式。所谓X切割如图4-11（a），就是指垂直于X1，X2、X3轴中任一轴线切割下来的晶片，它具有纵向正压电效应及纵向逆压电效应，若晶片的边缘分别平行于Y轴及Z轴则称之为0°X一切割，如图4-11（b）。

图4-11 石英晶片的X切割

同样，Y切割就是指垂直于Y1、Y2，Y3轴中任一轴线切割下来的晶片，它具有横向正压电效应和横向逆压电效应。

纵向压电效应如图4-12（a）所示，沿着X轴方向在X切割晶片上施加交变应力，则在垂直于X轴平面产生交变电场。反之，如果在垂直于X轴平面施加交变电压，则晶片沿X轴方向将会产生与交变电压同频率的形变，形成机械振动。

图4-12 纵向、横向压电效应

横向压电效应如图4-12（b）所示，当沿X轴方向对Y切割晶片施加交变应力时，在与Y 轴垂直的平面上将呈现交变电场。反之，如果在垂直Y轴平面上施加交变电场时，沿X轴方向将会产生同频率的形变。Y切割的晶片在探伤中常用来制作表面探头。

2．压电陶瓷的压电效应

压电陶瓷是由许多小晶粒组成的多晶体。目前探伤中常用的压电陶瓷，其晶胞是钡钛矿型晶胞，如图4-13（a）所示，所有的压电材料当温度升高到一定值后，压电效应会自行消失，物理学上称这温度为材料的居里点，以T C表示。当压电陶瓷的温度在居里点以上时，晶胞属于立方晶系，其正负电荷分配如图4-13（b）所示。由于立方体对称性很高，钛离子即使偏离中心位置，但从各方面偏离中心位置的几率是相同的，所以由立方体晶胞组成的晶粒的平均.

图4-13 压电陶瓷的压电效应说明图

电荷为零，不出现电极化。若压电陶瓷的温度在居里点以下时，它的晶胞形状变长，立方晶胞变为四方晶胞，其电荷分布如图4-13（c）所示。此时，钛离子向长轴方向偏离的几率就大，于是正负电荷中心不再重合，出现了电极化现象，这种电极化是自发形成的称为自极化。在居里点以下，立方晶胞的三个晶轴中的任何一个均可成为四方晶胞较长的晶轴，因而晶粒中各晶胞自极化的取向是杂乱的，其综合作用的结果不呈现极化，没有压电效应。若在一定温度下，以每毫米1，000～3，000伏的强电场加在压电陶瓷的两端，使各晶胞极化方向沿外加电场方向重新排列，整个压电陶瓷晶胞的极化方向趋于一致，这种处理称为极化处理。若经极化处理后仍能保持其极化强度的性质称为铁电性，压电陶瓷具有铁电性，经极化处理后的压电陶瓷就能产生压电效应。

二、压电方程和压电材料的有关常数

1．压电方程

晶体材料的物理效应主要有

（1）力学效应，即应力T 与应变S 之间存在着一定的关系

ij i

i s T S =?? （4-1） ij i

i c S T =?? （4-2） 式中：ij s ——弹性顺从常数，脚注i ，j 表示各分量；

ij c ——弹性刚度常数。

（2）电学效应，即电场量E 与电位移量0之间存在一定的关系

mk k

m K D ε=?? （4-3） mk k

m D E β=?? （4-4） 式中： mk ε——介电常数，脚注m 、k 表示各分量；

mk β——介电隔离率。

（3）磁学效应，即磁场强度H 和磁感应强度B 之间存在着一定的关系

mk k

m H B μ=?? （4-5） 式中：mk μ——导磁率

（4）热学效应，即温度9与熵。之间存在着一定的关系

θ

ρσC Q =?? （4-6） 式中： Q ——热量；

P ——介质密度，

C ——比热。

对于压电晶体来说，不考虑磁学效应，并认为在压电效应过程中无热交换，因此只考虑其力学效应和电学效应。但又有别于力学材料和电学材料，因为在压电材料中这二种效应之间又是相互作用的，必须同时考虑。为了定量的描述各物理量之间的关系而确立的压电材料物理效应的数学表达式，称之为压电方程。

要仔细了解压电晶体是如何工作的，就需要根据已知的原始电学和力学的物理量求解相应的压电方程式，才能得到其力学状态和电学状态的变化情况。但是，要讨论完整

的压电方程是非常复杂的。这里仅就从热力学理论推导的四种不同形式的压电方程，从压电方程各物理量的定义及有关物理意义的角度作以简略的介绍。通常提到的压电方程，一般是指这四组方程中的一组，它们是从不同的角度描述同一物理量，为了简洁起见各物理量不标以分量。

以上式中S E 、C D 、εT 、βS ……等上角标E 、D 、T 、S 表示以该字母代表的物理量（电场E 、电位移D ，应力T 、应变S ）保持不变为条件。h t 、d t ……等下脚标t 表示转置矩阵。d ，g ，e 、h 为压电常数。

以上各压电常数d 、g 、e ，h ；弹性常数c 、s ；介电常数ε、β之间的关系为：

D=es E =εT g （4-7）

G=βT d=hs D （4-8）

E=εS h=dc E （4-9）

H=βS e=gc D （4-10）

2．压电方程有关常数物理意义

1）压电常数。

压电常数有d 、g 、e 、h 它们分别称为压电应变常数d ，压电电压常数g 、压电应力常数e 、压电劲度常数h ，其定义为

S D E

S r

E

L D T S E h S D E T e D S T E g T D E S d ??? ????-=??? ????-=??? ????=??? ????-=??? ????=??? ????-=??? ????=??? ????=υ

以上式中括号内分母一般为外加因素变化的物理量，分子一般为压电晶体相应变化的物理量，括号外的脚标表示以该字母代表的量不变为条件。根据以上式中的定义可以看出各压电常数的物理含义为：

压电应变常数d ：表示压电晶体在应力恒定的情况下，加上电场后所产生的相对应变，或电场恒定的情况下加上应力所产生的相对电位移。其单位是米／伏或库仑／牛顿。

压电电压常数g ：表示压电晶体在电位移恒定的情况下，加上应力后所产生的相对开路电压；或在应力恒定的情况下，由于电位移变化所产生的相对应变。其单位是伏·米／牛顿或米2／库仑。

压电应力常数e ：表示压电晶体在应变恒定的情况下，加上电场后所产生的相对应力，或在电场强度恒定情况下， 由于应变的变化所引起的相对电位移。其单位是牛顿／伏·米或库仑／米2。

压电劲度常数h ：表示压电晶体在电位移恒定的情况下由于应变的变化所产生的相对开路电压，或在应变恒定的情况下，由于电位移变化所产生的相对应力。其单位是牛顿／库仑或伏／米。

d 和

e 代表着反压电性能，故也称压电发射系数，关系到压电晶片发射灵敏度，d 和e 的值大，晶片发射性能好，表示对压电晶片施加较小的电压就可以产生较大的振动，从而获得较强的超声波。

g 和h 代表着正压电性能，故也称压电接收系数，关系到压电晶片接收灵敏度，g 和h 的值大，晶片接收性能好，表示接收到较弱的超声波也能产生较大的电压。

以上四个压电常数中，常数d 用得较多也较容易实测，其他各常数可以通过式4-7、式4-8、式4-9、式4-10的关系相互换算。

在压电陶瓷中，一般规定极化方向坐标为3或Z ，对于垂直于Z 轴的另外二个坐标轴规定为l 和2或X 和Y （由于压电陶瓷在XY 平面内晶体是各向同性的，1和2可以互换）。D 33的脚标表示在Z 方向上施加电压引起Z 方向上的相对应变，同样g 33表示在Z 方向上施加应力后引起z 方向上产生的相对开路电压。余此类推。在超声探头压电晶片参数中D 33和g 33是重要的指标。

2）介电常数。

在介电常数中，介电隔离率β表示电介质的电场随电位移矢量变化的快慢，其单位为米／法。在超声探伤中一般不使用这个常数。

介电常数ε，它反映材料的介电性质，对于压电晶体来说，它也反映压电晶体的极化性质。压电材料的介电常数ε的定义和静电学中一样。当一个电介质处于电场E 中，那么电介质内部的电场可以用电位移D 表示，D ＝εE 。如果用电介质来作电容器电极间的绝缘体，介电常数ε与电容器电容量C ，电极面积A 和极间距离t 之间的关系为t

A

c ε=（c 的单位是法拉，A 的单位是米2，t 的单位是米，ε的单位为法／米）。介电常数还经常使用相对分电常数的概念，其数值等于在同样电极下介质的电容与真空电容的比值真空

介质＝真空介质εεεc c =（ε真空＝8.85×10-2法/米）。介电常数与压电晶片附上电极后的电容有关，即与压电晶片呈现的电气阻抗有关。制作超声探头时阻抗匹配是很重要的，不同用途的压电元件对材料的介电常数要求也不相同。对于高频压电元件则要求介电常数小一些，因为ε小意味电容小，工作频率当然就可以做得高些。ε越大，压电元件的电气阻抗越小，如扬声器和送话器之类的压电元件则要求材料介电常数大一些。

对于压电材料来说，由于存在压电效应，其介电常数的数值还与换能器的机械自由度有关。一般给出两个值，其一是换能器被夹紧时的介电常数εS ，另一个是换能器在自由状态时的介电常数εT 。

3）弹性常数。

超声波自动探伤设备

超声波自动探伤设备 应用领域 ◆螺旋焊管（双面埋弧焊、预精焊等）焊缝及全管体超声波自动检测 ◆直缝焊管（JCOE、UOE等）焊缝及全管体超声波自动检测 ◆ERW/HFW等电阻焊管焊缝及全管体超声波自动检测 检测工艺 ◆焊缝纵、横向缺陷检测，焊缝钝边区串列检测及焊缝热影响区分层检测 ◆管端盲区：纵向及分层检测≤50mm；横向检测≤50+2×T（T为壁厚）◆检测方法：螺旋焊缝：水膜法 直缝焊管：水膜法或水柱射流法 ERW/HFW焊管：水柱射流法 检测标准 ◆API SPEC 5L 《管线钢管规范》（第45版） ◆DEP31.40.20.37 （2011）《壳牌管线管规范》 ◆ASME A578/A578M-96 ASTM A53 ASTM A500 JIS G3444 GB/T 3091

◆Q/SY GJX 101-2010《中国石油管道建设项目部天然气输送管道用钢管通用技术条件》无缝钢管超声波自动检测设备 应用领域 结构管、气瓶管、核电用管、管线管及流体管、高压锅炉管、石油钻杆等无缝钢管。 检测工艺 ◆无缝钢管中的纵向、横向、斜向、分层缺陷及壁厚测量 ◆管端盲区：纵向、斜向及分层检测≤50mm 横向检测≤50+2×T（T为壁厚） ◆检测方法：1、水膜耦合式（适用于大直径厚壁管，调校简单） 2、水柱耦合式（适用于小直径薄壁管，近场盲区小） 3、全/局部浸没式（适用于自重较大，表面粗糙工件） 4、干耦合式（电磁超声） ◆可集成涡流检测系统，实现超声涡流联合自动检测 检测标准 ◆GB/T5777-2008《无缝钢管超声波探伤检验方法》 ◆YB/T4082-2000《钢管自动超声探伤系统综合性能测试方法》 ◆GB/T7735-2004《钢管涡流探伤检验方法》 ◆API 5L美国石油学会标准《管线钢管规范》 ◆API 5CT美国石油学会标准《套管和油管规范》 ◆ASTM 213M《金属管材超声检测方法》 ◆ASTM A106美国材料标准《高温用无缝碳素钢管》 ◆ASTM A519美国材料标准《机械工程用碳素钢和铝合金钢无缝钢管》 中厚板及板带自动检测设备 应用领域 焊管原料板、锅炉压力容器用板、船舶用板、不锈钢板（带）等超声波自动检测系统 检测工艺 ◆梳状扫查或摆扫扫查检测平底孔或刻槽 ◆板边采用边探跟踪方式检测平底孔或刻槽 检测标准 ◆API SPEC 5L 《管线钢管规范》（第44版） ◆GB/T9711.1-1997《石油天然气工业输送钢管交货技术条件第1部分》 ◆GB/T9711.2-1999《石油天然气工业输送钢管交货技术条件第2部分》 ◆GB/T9711.3-2005《石油天然气工业输送钢管交货技术条件第3部分》 ◆ISO3183-3《美国管线规范》 ◆DEP31.40.20.37 （2011）《壳牌管线管规范》 ◆JB/T4730.3-2005《承压设备无损检测-超声检测》 ◆RCC-M、ASME-Ⅲ、Ⅴ和Shell及相关产品超声波探伤要求的技术补充协议 应用领域 各类中小口径管材及棒材 技术参数 （1）检测方法：探头旋转水浸法 （2）适用工件：各类中小口径管材及棒材 （3）适用管径范围：Φ14mm（Min）～Φ460mm Ⅰ型：Φ14mm（Min）～Φ114mm

超声检测技术要求

超声检测技术要求 1.1 检测人员 1.1.1超声检测人员的一般要求应符合NB/T 47013.1的有关规定。 1.1.2超声检测人员应具有一定的金属材料、设备制造安装、焊接及热处理等方面的基本知识，应熟悉被检工件的材质、几何尺寸及透声性等，对检测中出现的问题能作出分析、判断和处理。 1.2 检测设备和器材 1.2.1仪器和探头产品合格证明 超声检测仪器产品质量合格证至少应给出预热时间、低电压报警或低电压自动关机电压、发射脉冲重复频率、有效输出阻抗、发射脉冲电压、发射脉冲上升时间、发射脉冲宽度（采用方波脉冲作为发射脉冲的）以及接收电路频带等主要性能参数；探头应给出中心频率、带宽、电阻抗或静电容、相对脉冲回波灵敏度以及斜探头声束性能（包括探头前沿距

离（入射点）、K值（折射角β等）等）主要参数。 1.2.2检测仪器、探头和系统性能 1.2.2.1检测仪器 采用A型脉冲反射式超声检测仪，其工作频率按-3dB测量应至少包括为0.5MHz～10MHz频率范围，超声仪器个性能的测试条件和指标要求应满足附录A的要求并提供证明文件，测试方法按GB/T 27661.1的规定。 1.2.2.2探头 圆形晶片直径一般不应大于40mm，方形晶片任一边长一般不应大于40mm，其性能指标应符合附录B的要求并提供证明文件，测试方式按GB/T 27661.2的规定。 1.2.2.3仪器和探头的组合性能 1.2.2.3.1仪器和探头的组合性能包括水平线性、垂直线性、组合频率、灵敏度余量、盲区（仅限直探头）和远场分辨力。 1.2.2.3.2以下情况时应测定仪器和探头的组合性能： a) 新购置的超声检测仪器和（或）探头； b) 仪器和探头在维修或更改主要部件后；

超声波焊接原理和应用

超声波焊接原理： 超声波焊接是熔接热塑性塑料制品的高科技技术，各种热塑性胶件均可使用超声波熔接处理，而不需加溶剂，粘接剂或其它辅助品。 其优点是增加多倍生产率，降低成本，提高产品质量及安全生产。 超声波塑胶焊接原理是由发生器产生20KHz(或15KHz)的高压、高频信号，通过换能系统，把信号转换为高频机械振动，加于塑料制品工件上，通过工件表面及在分子间的磨擦而使传递到接口的温度升高，当温度达到此工件本身的熔点时，使工件接口迅速熔化，继而填充于接口间的空隙，当震动停止，工件同时在一定的压力下冷却定形，便达成完美的焊接。 新型的15KHz超声波塑胶焊接机，对焊接较软的PE、PP材料，以及直径超大，长度超长塑胶焊件，具有独特的效果，能满足各种产品的需要，能为用户生产效率以及产品档次贡献。 超声波焊接工艺： 一、超声波焊接： 以超声波超高频率振动的焊头在适度压力下，使二块塑胶的结合面产生磨擦热而瞬间熔融接合，采用合适的工件和合理的接口设计，可达到水密及气密，并免除采用辅助品带来的不便，实现高效清洁的焊接焊接强度可与本体媲美。 二、铆焊法： 将超声波超高频率振动的焊头，压着塑胶品突出的梢头，使其瞬间发热融成为铆钉形状，使不同材质的材料机械铆合在一起。三、埋植： 借着焊头之传导及适当压力，瞬间将金属零件(如螺母、螺杆等)挤入预留的塑胶孔内，固定在一定深度，完成后无论拉力、扭力均可媲美传统模具内成型之强度，可免除射出模受损及射出缓慢之缺点。

一、超声波塑料焊接的相容性和适应性： 热塑性塑料，由于各种型号性质不同，造成有的容易进行超声波焊接，有的不易焊接；下表中黑方块的表示两种塑料的相容性好，容易进行超声波焊接；圆圈表示在某些情况下相容，焊接性能尚可；空格表示两种塑料相容性很差，不易焊接。 热塑性塑料 超声波焊接的相容性示例图表A B S ABS/ 聚碳 酸酯 合金 （赛 柯乐 800） 聚 甲 醛 丙 烯 腈 丙烯 酸系 多元 共聚 物 丁 二 烯 - 苯 乙 烯 纤维 素 (CA, CAB, CAP) 氟 聚 合 物 尼 龙 亚苯基- 氧化物 为主的 树脂（诺 里尔） 聚酰胺 -酰亚 胺（托 郎） 聚 碳 酸 酯 热 塑 性 聚 酯 聚 乙 烯 聚 甲 基 戊 烯 聚 苯 硫 聚 丙 烯 聚 苯 乙 烯 聚 砜 聚 氯 乙 烯 SAN-NAS-ASA 四、成型： 本方法与铆焊法类似，将凹状的焊头压着于塑胶品外圈，焊头发出超声波超高频振动后将塑胶熔融成形

射线检验操作规程汇总

射线检验操作规程 1.0目的 制定本规程的目的就是指导射线检验人员正确的进行检验工作,规则中包括射线检测设备和器材及射线的技术参数选定、现场检验步骤、射线安全防护、暗室cv处理以及最终的底片评定等内容。 2.0 射线检验范围 射线检验法适用于金属材料（如焊接件、铸、锻件）、非金属材料及组合件等内部质量的检验。本规程规定2-100mm母材厚度钢熔化对接接头焊缝的X射线和γ射线照相方法。 3.0 人员资格 从事射线检验的人员应持有ABS、中国船检、DNV或其他机构颁发的射线检验二级资格有效证书。 4.0 管理职责 4.1 设备管理责任 为了正确使用和充分发挥仪器的功能，顺利完成射线检验工作，设备应有专人管理负责，设备的进出有登记，领取设备，必须有管理人员签字，同时还要有安全员签字。设备在运输及现场运作过程中，应有工作主管负责。设备发生事故，应填写在运转记录中，分析事故发生的原因。 4.2 射线现场作业管理者职责

现场从事射线作业的人员，由主管负责统一指挥，其对安全、工作质量负责。 4.3 暗室的管理职责 暗室操作人员应严格按自动洗片机操作规程操作，随时注意自动洗片机的运转情况，严格调试控制显、定影温度和烘干温度，检查显、定影的补充情况，以及辊子运转情况是否良好，发现异常应随时停机检查处理。手工冲片装置等应精心使用和保管显、定影的化学药品，按规定必须要有质量合格证明，应按规定的比例和顺序配制显、定影液。胶片不应大量存放暗室，应随用随领，以防变质。暗室红灯应调整适当的亮速，以防底片产生附加灰雾度。 4.4 评片职责 具有II级及以上资格的检验人员才能评片，评片人应在了解射线照相操作人员所提供的实际操作情况及参考图纸和原始记录的基础上，进行底片评定，然后签发射线报告，评片人员应对评定的底片和报告负有责任。评片报告、档案资料应按年、月，按一定的编排顺序装订成册归入档案，由专人进行管理，一般底片和档案资料报告等技术文件存期为5年，压力容器方面的底片和技术文件资料为7年。 5.0 工艺规程 5.1 射线检验设备和器材 5.1.1 X射线机 可选用X射线机表1所示

超声波无损检测概述

超声波无损检测概述

J I A N G S U U N I V E R S I T Y 超声波无损检测概述

2.2 国内研究情况 20 世纪50 年代，我国开始从国外引进模拟超声检测设备并应用于工业生产中。上世纪80 年代初，我国研制生产的超声波探伤设备在测量精度、放大器线性、动态范围等主要技术指标方面已有很大程度的提高[3]。80 年代末期，随大规模集成电路的发展，我国开始了数字化超声检测装置的研制。近年来，我国的数字化超声检测装置发展迅速，已有多家专业从事超声检测仪器研究、生产的机构和企业（如中科院武汉物理研究所、汕头超声研究所、南通精密仪器有限公司、鞍山美斯检测技术有限公司等）[1]。目前，国内的超声超声检测装置正在向数字化、智能化的方向发展并且取得了一定的成绩。另外，国内许多领域（如航空航天、石油化工、核电站、铁道部等）的大型企业通过引进国外先进的成套设备和检测技术（如相控阵超声检测设备与技术和TOFD 检测设备与技术），既完善了国内的超声检测设备，又促进了超声无损检测技术的发展[5]。 2.3 超声波无损检测技术发展趋势 超声检测技术的应用依赖于具体检测工件的检测工艺和方法，同时，超声检测还存在检测的可靠性，缺陷的定量、定性、定位以及缺陷检出概率、漏检率、检测结果重复率等问题，这些对超声检测仪器的研制提出了更高要求。 为克服传统接触式超声检测的不足，人们开始探索非接触式超声检测技术，提出了激光超声、电磁超声、空气耦合超声等。为提高检测效率，发展了相控阵超声检测。随着机械扫描超声成像技术的成熟，超声成像检测也得到飞速发展。目前，超声检测仪器已明显向检测自动化、超声信号处理数字化、诊断智能化、多种成像技术的方向发展[5-7]。 3.超声波检测的基本原理 3.1超声波无损检测基本介绍 超声检测（UT）是超声波在均匀连续弹性介质中传播时，将产生极少能量损失；但当材料中存在着晶界、缺陷等不连续阻隔时，将产生反射、折射、散射、绕射和衰减等现象，从而损失比较多的能量，使我们由接收换能器上接收的超声波信号的声时、振幅、波形或频率发生了相应的变化，测定这些变化就

射线检测设备与器材

第二章射线检测设备与器材 （一）X射线机 一、X射线机的分类和发展 X射线按能量高低分为： ·普通X射线机――管电压≤500KV； ·高能X射线机――能量≥1Mev 1、普通X射线机的分类： （1）按结构分 ①携带式X射线机： a管电压≤300KV 电流≤5mA b结构简单，体积小、重量轻、适用高空和野外作业。 ②移动式X射线机： a管电压可达500KV 电流较大可达数十mA（通常有两个焦点，对应大、小两个管电流）b结构复杂，体积和重量大、适用固定或半固定使用 （2）按使用性能分 ①定向X射线机： ·400左右圆锥角定向辐射、适用定向单张拍片。 ②周向X射线机：（平耙、锥耙） ·3600周向辐射、适用环焊缝周向曝光。管道爬行器。 （3）按绝缘介质分 ·变压器油绝缘――主要在移动X射线机采用 （一般用25号变压器油，2.5mm标准间隙测试，耐压50KV） ·SF6气绝缘――主要在携带式X射线机采用

（4）按频率分 ·工频（50－60Hz ）――对应油绝缘X 机 ·变频（300－800 Hz ）――对应气绝缘X 机 ·恒频（约200 Hz ）――对应气绝缘X 机 ·穿透能力：恒频＞变频＞工频（同管电压、管电流） 2、携带式X 射线机的技术进步 （1）机头小型化、轻量化 ①用SF 6 SF 6的特点是： a)重量很轻 b)绝缘性能好：绝缘强度为变压器油3－5倍，压缩气 体绝缘性能更好（机头内压力通常控制在0.34Mpa 3.5Kg/cm 2以上），可有效缩小电器设备体积，但放电会产生白色的有毒的低氟化物。 ②提高频率： a)减轻高压包铁心重量 由 K-常数， E-感应电动势， f-频率， W-匝数， B-磁通量，S －铁芯面积 , b) 提高X 射线的输出强度 单位时间内处于峰值电压的时间增多。 ③ 用金属陶瓷管， 阳极接地，管子尾部可伸到机筒外 a)减小机头尺寸 1 f

超声波检测技术及应用

超声波检测技术及应用 刘赣 （青岛滨海学院，山东省青岛市经济开发区266000） 摘要：无损检测(nondestructive test)简称NDT。无损检测就是不破坏和不损伤受检物体，对它的性能、质量、有无内部缺陷进行检测的一种技术。本文主要讲的是超声波检测（UT）的工作原理以及在现在工业中的应用和发展。 关键词：超声波检测；纵波；工业应用；无损检测 1.超声波检测介绍 1.1超声波的发展史 声学作为物理学的一个分支, 是研究声波的发生、传播、接收和效应的一门科学。在1940 年以前只有单晶压电材料, 使得超声波未能得到广泛应用。20 世纪70 年代, 人们又研制出了PLZT 透明压电陶瓷, 压电材料的发展大大地促进了超声波领域的发展。声波的全部频率为10- 4Hz～1014Hz, 通常把频率为2×104Hz～2×109Hz 的声波称为超声波。超声波作为声波的一部分, 遵循声波传播的基本定律, 1.2超声波的性质 1）超声波在液体介质中传播时，达到一定程度的声功率就可在液体中的物体界面上产生强烈的冲击（基于“空化现象”）。从而引出了“功率超声应用技术“例如“超声波清洗”、“超声波钻孔”、“超声波去毛刺”（统称“超声波加工”）等。2）超声波具有良好的指向性 3）超声波只能在弹性介质中传播，不能再真空中传播。一般检测中通常把空气介质作为真空处理，所以认为超声波也不能通过空气进行传播。 4）超声波可以在异质界面透射、反射、折射和波型转化。 5）超声波具有可穿透物质和在物质中衰减的特性。 6）利用强功率超声波的振动作用，还可用于例如塑料等材料的“超声波焊接”。 1.2超声波的产生与接收 超声波的产生和接收是利用超声波探头中压电晶体片的压电效应来说实现的。由超声波探伤仪产生的电振荡，以高频电压形式加载于探头中压电晶体片的两面电极上时，由于逆压电效应的结果，压电晶体片会在厚度方向上产生持续的伸缩变形，形成了机械振动。弱压电晶体片与焊件表面有良好的耦合时，机械振动就以超声波形式传播进入被检工件，这就是超声波的产生。反之，当压电晶体片收到超声波作用而发生伸缩变形时，正压电效应的结果会使压电晶体片两面产生不同极性的电荷，形成超声频率的高频电压，以回波电信号的形势经探伤仪显示，这就是超声波的接收。 1.3超声波无损检测的原理 超声波探伤仪的种类繁多，但在实际的探伤过程，脉冲反射式超声波探伤仪应用的最为广泛。一般在均匀的材料中，缺陷的存在将造成材料的不连续，这种

GB超声波探伤标准

GB/T4730-2005 承压设备用钢锻件超声检测和质量分级 4.2 承压设备用钢锻件超声检测和质量分级 4.2.1 范围 本条适用于承压设备用碳钢和低合金钢锻件的超声检测和质量分级。本条不适用于奥氏体钢等粗晶材料锻件的超声检测，也不适用于内外半径之比小于80% 的环形和筒形锻件的周向横波检测。 4.2.2 探头 双晶直探头的公称频率应选用5MHz。探头晶片面积不小于150mm2；单晶直探头的公称频率应选用2MHz～5MHz，探头晶片一般为φ14mm～φ25mm。 4.2.3 试块 应符合 3.5 的规定。 4.2.3.1 单直探头标准试块 采用CSI试块，其形状和尺寸应符合图4和表 4 的规定。如确有需要也可采用其他对比试块。 图 4 CSI 标准试块 4.2.3.2 双晶直探头试块 a) 工件检测距离小于45mm时，应采用CSⅡ标准试块。

b) CS Ⅱ试块的形状和尺寸应符合图 5 和表 5 的规定。 试块序号孔径 检测距离L 123456789 CSII-1φ2 51015202530354045 CSII-2φ3 CSII-3φ4 CSII-4φ6 4.2.3.3 检测面是曲面时，应采用CSⅢ标准试块来测定由于曲率不同而引起的声能损失，其形状和尺寸按图 6 所示。 4.2.4 检测时机 检测原则上应安排在热处理后，孔、台等结构机加工前进行，检测面的表面粗糙度Rα ≤ 6.3 μ m。图 5 CS Ⅱ标准试块 CSIII 标准试块

图 7 检测方向 （ 垂直检测法 ） 4.2. 5.3 横波检测 钢锻件横波检测应按附录 C （规范性附录 ） 的要求进行。 4.2.6 灵敏度的确定 4.2.6.1 单直探头基准灵敏度的确定 4.2.5 检测方法 4.2. 5.1 一般原则 锻件应进行纵波检测，对筒形和环形锻件还应增加横波检测。 4.2.5.2 纵波检测 a ） 原则上应从两个相互垂直的方向进行检测， 尽可能地检测到锻件的全体积。 方向如图 7 所示。其他形状的锻件也可参照执行。 b ） 锻件厚度超过 400mm 时，应从相对两端面进行 100%的扫查。 主要检测 注 : 为应检测方向； ※为参考检测方向。

超声波的原理与应用

新疆大学课程大作业 题目：超声波的原理与应用姓名：xx xx 学院：电气工程学院 专业：电气工程及其自动化班级：电气xx-x班 完成日期：2012年11月27日

超声波的原理与应用 概述： 超声波是一种机械波。声的发生是由于发声体的机械振动，引起周围弹性介质中质点的振动由近及远的传播，这就是声波。人耳所能听闻的声波其频率在20～20000Hz之间，频率在20～20000Hz以外的声波不能引起声音的感觉。频率超过20000Hz的叫做超声波，频率低于20Hz的叫做次声波。超声波的频率可以高达911Hz，而次声波的频率可以低达9-8Hz。 早在1830年，F·Savart曾用齿轮，第一次产生24000HZ的超声，1876年F·Galton用气哨产生30000Hz 的超声。1912年4月10日，泰坦尼克号触冰山沉没，引起科学界注意，希望可以探测到水下的冰山。直到第一次世界大战中，德国大量使用潜艇，击沉了协约国大量舰船，探测潜艇的任务又提到科学家的面前[1]。当时的科学家郎之万和他的朋友利用当时已出现的功率很大的放大器和石英压电晶体结合起来，能向水下发射几十千赫兹的超声波，成功的将超声波应用到实际中。 现在，超声波测试把超声波作为一种信息载体，它已在海洋探测与开发、无损检测、医学诊断等领域发挥着不可取代的独特作用。例如：在海洋应用中，超声波可以用来探测鱼群和冰山，可以用于潜艇导航或传送信息、地形地貌测绘和地质勘探等。在检测中，利用超声波检测固体材料内部缺陷、材料尺寸测量、物理参数侧量等。在医学中，可以利用超声波进行人体内部器官的组织结构扫描和血流速度的测量等。 超声波工作原理 这次做机器人用到了超声波，才开始看它的工作原理，感觉还很简单，但是调试到最后，发现了很多问题，该碰到的都碰到了。赶紧写出来分享给大家。 先把超声波的工作原理贴出来：

超声波热量表原理及应用

一、超声波热量表原理： 1、基本原理： 热量表是将一对温度传感器分别安装在通过载热流体的上行管和下行管 号，一对温度传感器给出表示温度高低的模拟信号，而积算仪采集来自流量 热水所提供的热量与热水的进回水温差及热水流量成正比例关系。热水流量采用声波时差法原理进行测量，进回水温度则通过铂电阻温度计测量。热能表积算仪将热水流量和进回水温度进行数据运算处理，最后得出所消耗掉的热量，单位为 kWh 、 MWh、MJ 或 GJ。

2、 计算方法： a 、焓差法（依据供回水温度、流量对水流时间进行积分来计算） Q =∫q m ×?h ×d τ=∫ρ×q v ×??×d ττ1 τ0τ1τ0 Q ：系统释放或吸收的热量； q m ：水的质量流量 q v ：水的体积流量 ?? ：供水和回水温度的水的焓值差 b 、热系数法（根据供回水温差、水的累积流量） Q =∫k ×?θ×dv v0 v1 K=ρ???θ V :水的体积 ?θ：供水和回水的温差 k ：热系数 （具体密度及焓的取值参见GB/T 32224-2015附录A ） 二、 超声波热量表的选用 1、 机械部分 a 、热量表外形尺寸选用：热量表公称口径；公称压力；热量表全长、热量表计算器长度、高度、计算器高度、表接螺纹、流量计表体材质等。保证热量表可以正确安装在设备无干涉、且后期检修方便。 b 、热量表技术数据选用：包含热量表的最小流量、最大流量、过载流量、热量表温度围、公称流量下的压力损失、最大温差、最小温差、测算精度、热量表防护等级等。 2、 电气及软件部分 热量表供电方式：一般为24V 和230V （具体参见说明书）。 温度传感器类型、传感器导线长度（严禁自行加长、截短或更换导线）、热量表的通讯方式及通讯接口、流量计计量周期、用户M-Bus 抄表系统、

专题实验-超声波测试原理及应用

实验一、超声波的产生与传播 实验方案 1. 直探头延迟的测量 参照附录A 连接JDUT-2型超声波实验仪和示波器。超声波实验仪接h 直探头，并把探 头放在CSK-IB 试块的正面，仪器的射频输出与示波器第1通道相连，触发与示波器外触发 相连，示波器采用外触发方式，适半设置超声波实验仪衰减器的数值和示波器的电圧范用与 时间范闱，使示波器上看到的波形如图1.7所示。 在图1.7中，S 称为始波，t 0对应于发射超声波的初始时刻；Bl 称为 图1.7 直探头延迟的测虽 试块的1次底面回波，h 对应于超声波传播到试块底面，并被发射回来后，被超声波探头接 收到的时刻，因此h 对应于超声波在试块内往复传播的时间：B 2称为试块的2次底面冋波, 它対应于超声波在试块内往复传播到试块的上表面后，部分超声波被上表面反射，并被试块 底面再次反射，即在试块内部往复传播两次后被接收到的超声波。依次类推，右3次、4次 和多次底面反射回波。 从示波器上读出传播h 和t2,则直探头的延迟为 (1-6) 2. 脉冲波频率和波长的测量 调节示波器时间范闱，使试块的1次底面回波出现在示波屏的中央，脉冲波的振幅小于 IVO 测量两个振动波峰之间的时间间隔，则得到一个脉冲周期的振动时间t,则脉冲波的频 率为^1/t ：已知铝试块的纵波声速为6.32InInUS,贝IJ 脉冲波在铝试块中的波长为l=6.32t β 3. 波型转换的观察与测最 号时间范悅改变探头的入射角，并在改变的过程中适当移动探头的位宜，使每一个入射角 对应的R 2圆弧面的反射回波最 人。則在探头入射角由小变人的过 程中，我们町以先后观察到回波 B 1. B 2和B3;它们分别对应于纵 波反射回波、横波反射回波和表面 波反射回波。 让探头靠近试块背而，通过调节入 射角调，使能够同时观测到回波 BI 和（如图1.9）,且它们的幅 度基本相等：再让探头逐步靠近试 块正面,则又会在Bl 前面观测到一个回波bl ， 参照附录B 给出铝试块的纵波声速与横波声速，通过简单测量和计算，可以确定b 、Bl 和氏对应的波型和反射面。 4. 折射角的测量 确定Bi 、B?的波型后，町以分别测量纵波和横波的折射角。参照图Llo 首先让把探头 的纵波声束对正（回波幅度最人时为正对位宜）CSK-IB 试块 把超声波实验 仪换上町变角探头， 参照图1-8把探头 放在试块上，并使探 头靠近试块背面，使 探头的斜射声束只 打在 R2圆弧而上。 适当 设置超声波实 验仪衰减器的数值 和示波器 的电压范阖 CT ? V V R2 -C I ? 图1.8观察波型转换现彖

GB 超声波探伤标准

GB/T4730-2005承压设备用钢锻件超声检测和质量分级 承压设备用钢锻件超声检测和质量分级 4.2.1范围 本条适用于承压设备用碳钢和低合金钢锻件的超声检测和质量分级。 本条不适用于奥氏体钢等粗晶材料锻件的超声检测，也不适用于内外半径之比小于80%的环形和筒形锻件的周向横波检测。 4.2.2探头 双晶直探头的公称频率应选用5MHz。探头晶片面积不小于150mm2；单晶直探头的公称频率应选用2MHz～5MHz，探头晶片一般为φ14mm～φ25mm。 4.2.3试块 应符合的规定。 4.2.3.1单直探头标准试块 采用CSI试块，其形状和尺寸应符合图4和表4的规定。如确有需要也可采用其他对比试块。 图4 CSI标准试块 表4 CSI标准试块尺寸 mm 试块序号CSI-1 CSI-2 CSI-3 CSI-4 L 50 100 150 200 D 50 60 80 80 4.2.3.2双晶直探头试块 a) 工件检测距离小于45mm时，应采用CSⅡ标准试块。

b) CS Ⅱ试块的形状和尺寸应符合图5和表5的规定。 图5 CS Ⅱ标准试块 表5 CS Ⅱ标准试块尺寸 mm 试块序号 孔径 检测距离L 1 2 3 4 5 6 7 8 9 CSII-1 φ2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 CSII-2 φ3 CSII-3 φ4 CSII-4 φ6 4.2.3.3 检测面是曲面时，应采用CS Ⅲ标准试块来测定由于曲率不同而引起的声能损失，其形状和尺寸按图6所示。 图6 CSIII 标准试块 4.2.4 检测时机 检测原则上应安排在热处理后，孔、台等结构机加工前进行，检测面的表面粗糙度R α≤μm 。

超声波提取原理、特点与应用介绍

超声波提取原理、特点与应用介绍 超声波指频率高于20KHz，人的听觉阈以外的声波。 超声波提取在中药制剂质量检测中（药检系统）已广泛应用。《中华人民共和国药典》中，应用超声波处理的有232个品种，且呈日渐增多的趋势。 近年来，超声波技术在中药制剂提取工艺中的应用越来越受到关注。超声波技术用于天然产物有效成分的提取是一种非常有效的方法和手段。作为中药制剂取工艺的一种新技术，超声波提取具有广阔的前景。 超声波提取是利用超声波具有的机械效应，空化效应和热效应，通过增大介质分子的运动速度、增大介质的穿透力以提取生物有效成分。 1、提取原理 （1）机械效应超声波在介质中的传播可以使介质质点在其传播空间内产生振动，从而强化介质的扩散、传播，这就是超声波的机械效应。超声波在传播过程中产生一种辐射压强，沿声波方向传播，对物料有很强的破坏作用，可使细胞组织变形，植物蛋白质变性；同时，它还可以给予介质和悬浮体以不同的加速度，且介质分子的运动速度远大于悬浮体分子的运动速度。从而在两者间产生摩擦，这种摩擦力可使生物分子解聚，使细胞壁上的有效成分更快地溶解于溶剂之中。 （2）空化效应通常情况下，介质内部或多或少地溶解了一些微气泡，这些气泡在超声波的作用下产生振动，当声压达到一定值时，气泡由于定向扩散（rectieddiffvsion）而增大，形成共振腔，然后突然闭合，这就是超声波的空化效应。这种气泡在闭合时会在其周围产生几千个大气压的压力，形成微激波，它可造成植物细胞壁及整个生物体破裂，而且整个破裂过程在瞬间完成，有利于有效成分的溶出。 （3）热效应和其它物理波一样，超声波在介质中的传播过程也是一个能量的传播和扩散过程，即超声波在介质的传播过程中，其声能不断被介质的质点吸收，介质将所吸收的能量全部或大部分转变成热能，从而导致介质本身和药材组织温度的升高，增大了药物有效成分的溶解速度。由于这种吸收声能引起的药物组织内部温度的升高是瞬间的，因此可以使被提取的成分的生物活性保持不变。 此外，超声波还可以产生许多次级效应，如乳化、扩散、击碎、化学效应等，这些作用也促进了植物体中有效成分的溶解，促使药物有效成分进入介质，并于介质充分混合，加快了提取过程的进行，并提高了药物有效成分的提取率。 2、超声波提取的特点 （1）超声波提取时不需加热，避免了中药常规煎煮法、回流法长时间加热对有效成分的不良影响，适用于对热敏物质的提取；同时，由于其不需加热，因而也节省了能源。 （2）超声波提取提高了药物有效成分的提取率，节省了原料药材，有利于中药资源的充分利用，提高了经济效益。 （3）溶剂用量少，节约了溶剂。 （4）超声波提取是一个物理过程，在整个浸提过程中无化学反应发生，不影响大多数药物有效成分的生理活性。 （5）提取物有效成分含量高，有利于进一步精制。 3、超声波技术在天然产物提取方面的应用 与水煎煮法对比，采用超声波法对黄芩的提取结果表明，超声波法提取与常规煎煮法相比，提取时间明显缩短，黄芩苷的提取率升高；超声波提取10、20、40、60min均比煎煮法提取3h的提取率高。 应用超声波法对槐米中主要有效成分芦丁的提取结果表明，超声波处理槐米30min所

超声波原理与应用

超声波提取原理与特点 超声波提取是利用超声波具有的机械效应，空化效应和热效应，通过增大介质分子的运动速度、增大介质的穿透力以提取生物有效成分。 机械效应 超声波在介质中的传播可以使介质质点在其传播空间内产生振动，从而强化介质的扩散、传播，这就是超声波的机械效应。超声波在传播过程中产生一种辐射压强，沿声波方向传播，对物料有很强的破坏作用，可使细胞组织变形，植物蛋白质变性；同时，它还可以给予介质和悬浮体以不同的加速度，且介质分子的运动速度远大于悬浮体分子的运动速度。从而在两者间产生摩擦，这种摩擦力可使生物分子解聚，使细胞壁上的有效成分更快地溶解于溶剂之中。 空化效应 通常情况下，介质内部或多或少地溶解了一些微气泡，这些气泡在超声波的作用下产生振动，当声压达到一定值时，气泡由于定向扩散（rectieddiffvsion）而增大，形成共振腔，然后突然闭合，这就是超声波的空化效应。这种气泡在闭合时会在其周围产生几千个大气压的压力，形成微激波，它可造成植物细胞壁及整个生物体破裂，而且整个破裂过程在瞬间完成，有利于有效成分的溶出。 热效应 和其它物理波一样，超声波在介质中的传播过程也是一个能量的传播和扩散过程，即超声波在介质的传播过程中，其声能不断被介质的质点吸收，介质将所吸收的能量全部或大部分转变成热能，从而导致介质本身和药材组织温度的升高，增大了药物有效成分的溶解速度。由于这种吸收声能引起的药物组织内部温度的升高是瞬间的，因此可以使被提取的成分的生物活性保持不变。 此外，超声波还可以产生许多次级效应，如乳化、扩散、击碎、化学效应等，这些作用也促进了植物体中有效成分的溶解，促使药物有效成分进入介质，并于介质充分混合，加快了提取过程的进行，并提高了药物有效成分的提取率。 超声波提取的特点 超声波提取时不需加热，避免了中药常规煎煮法、回流法长时间加热对有效成分的不良影响，适用于对热敏物质的提取；同时，由于其不需加热，因而也节省了能源。 超声波提取提高了药物有效成分的提取率，节省了原料药材，有利于中药资源的充分利用，提高了经济效益。 溶剂用量少，节约了溶剂。

特种设备超声波检测作业指导书

目录 1 目的 --------------------------------------------------------------------------------------------------------- 2 2 适用范围 --------------------------------------------------------------------------------------------------- 2 3 引用标准 --------------------------------------------------------------------------------------------------- 2 4 检测准备 --------------------------------------------------------------------------------------------------- 2 4.1 工艺准备 --------------------------------------------------------------------------------------------------- 2 4.2 检测作业人员 --------------------------------------------------------------------------------------------- 2 4.3 检测设备与器材 ------------------------------------------------------------------------------------------ 3 4.4 作业条件 --------------------------------------------------------------------------------------------------- 4 5 检测实施 --------------------------------------------------------------------------------------------------- 4 5.1 检测控制流程图(见图5-1)---------------------------------------------------------------------------- 4 5.2 钢板超声波检测 ------------------------------------------------------------------------------------------ 4 5.3 钢制管道对接焊缝超声波探伤------------------------------------------------------------------------ 7 5.4 例外情况的处理方法 ------------------------------------------------------------------------------------ 9 6 质量检查 --------------------------------------------------------------------------------------------------- 9 6.1 质量检查要求和方法 ------------------------------------------------------------------------------------ 9 6.2 质量检验标准 -------------------------------------------------------------------------------------------- 10 6.3 质量控制点 ------------------------------------------------------------------------------------------------ 9 6.4 质量记录 -------------------------------------------------------------------------------------------------- 10 6.5 应注意的质量问题 -------------------------------------------------------------------------------------- 10 7 职业健康安全和环境管理 ----------------------------------------------------------------------------- 11 7.1 职业健康安全主要控制措施-------------------------------------------------------------------------- 11 7.2 环境管理主要控制措施 -------------------------------------------------------------------------------- 11图5-1 检测控制流程图 ------------------------------------------------------------------------------------- 11 中国化学工程第十六建设公司检测试验中心共12页

第二章 射线检测的设备和器材

第二章射线检测的设备和器材 一、X射线机 1．X射线机的分类 (1)按结构：携带式；移动式 (2)按用途：定向；周向；管道爬行；软射线；微焦点；脉冲。 (3)按频率：工频50~60Hz；变频300~800Hz；恒频200Hz.在同样电流和电压条件下，恒频机穿透力强功耗小效率高，变频

次之，工频较差。 (4)按绝缘介质：变压器油；SF6气. 2．X射线管 （1）结构(玻璃和陶瓷) I．阴极：由发射电子的钨灯丝和聚焦电子的凹面铜阴极头组成。 II．阳极 a.阳极靶：耐高温的钨，与电子撞击产生X射线 b.阳极体：采用导热率大的无氧铜，支承靶面，传递靶上的热量，避免钨靶烧坏。 c.阳极(铜)罩：吸收二次电子和散乱射线。冷却方式：辐射散热，冲油冷却，旋转阳极自然冷却。 III．外壳 （2）X射线管的技术特性 I．阴极和阳极特性 a.阴极特性： 在阴极的工作范围内，较小的温度变化就会引起较大的电

流变化。 b.阳极特性： 在管电压较低时，管电流随管电压增加而增大，当管电压增加到一定程度后，管电流不再增大而趋于饱和，这说明某一恒定的灯丝加热电流(钨丝温度)下，阴极发射的热电子已经全部到达了阳极，再增加电压亦不可能增大管电流，也就是说，工业探伤用的X射线管工作在电流饱和区，在饱和区内要改变管电流，只有改变灯丝加热电流，X射线管的管电流和管电压在升高过程中可以相互独立进行调节。 c.管电压： 指X射线管承载的最大峰值电压(kVp)。在电工测量中，表头指示的是有效值，对于正弦波U有效值=0.707U峰值。 d.焦点： 焦点的尺寸主要取决于灯丝的形状和大小，阴极头聚焦槽的形状及灯丝在槽内安装的位置。此外，管电流和电压对焦点大小也有一定的影响。 阳极靶被电子撞击的部分叫做实际焦点。 焦点大，有利于散热，可承受较大的管电流；焦点小，底片清晰度好，照相灵敏度高。 d.辐射场强度： 在30°辐射角处射线强度最大，阴极侧比阳极侧射线强度高，但实际上，由于阴极侧射线中包含着较多的软射线成分，所

Sonoscan超声扫描检测设备

Sonoscan超声扫描检测设备 广州南创房工 美国Sonoscan公司提供世界领先的超声波扫描显微镜（Acoustic Microscopes）。美国Sonoscan的产品在30多个国家设立了国外办事处及售后服务中心，并在中国设立了广州南创传感器事业部，为美国Sonoscan提供最佳的服务与解决方案。超声波扫描显微镜（Acoustic Microscopes）是一种非破坏性的检测组件的完整性，内部结构和材料的内部情况的仪器，作为无损检测分析中的一种，它可以实现在不破坏物料电气能和保持结构完整性的前提下对物料进行检测。被广泛的应用在物料检测（IQC）、失效分析（FA）、质量控制(QC)、质量保证及可靠性(QA/REL)、研发(R&D)等领域。 Sonoscan的优势： Sonoscan超声扫描检测设备数据精确性：Sonoscan公司的专有信号处理算法可提供极其精确和可靠的评估。使用Sonoscan公司先进的声阻抗极性探测器（AIPD）?，甚至可以检测到仅200埃厚度的分层。此外，根据扫描尺寸与像素密度（分辨率）情况，Sonoscan声像可高达256兆像素。这种卓越的数据精确性正是Sonoscan公司在缺陷检测和诊断(破损分析)领域方面取得突出成就的一个重要原因。精确的数据固然重要，然而利用该数据做出相应决策更加重要。Sonoscan 公司拥有先进的工具和技术，能将精确数据迅速转变为可用性信息，同时还具备多种分析功能可以帮助识别各种缺陷，并确定缺陷的严重程度。在AMI成像中，各种彩图显示了详细的分析信息。Sonoscan公司的数字图像分析器（DIA）?采用先进计算方法处理数据，帮助客户建立自动化的接受/拒收标准。 Sonoscan超声扫描检测设备图像质量：声学显微镜的图像质量主要取决于成像透镜。因为传感器/透镜是非常重要的元件，所以Sonoscan公司在我们自己的实验室生产该类元件。实际上，Sonoscan是唯一一家设有传感器/透镜研发实验室和制造厂的AMI公司。其他AMI设备所使用的市场上可以买到的普通传感器无法达到Sonoscan独特和专有的标准。Sonoscan传感器专为AMI分析而开发，可以提供最大的分辨率和穿透性。Sonoscan提供最多元化的超高频传感器，有标准件也可根据您需要特别定制。同时我们还提供技术服务，可根据您特定应用为您优化分辨率和对比度。Sonoscan所有透镜都经过传感器校准来验证分辨率，以确保性能最佳。Sonoscan超高频传感器可以提供高达7微米的分辨率。右侧的图像可以证明Sonoscan传感器的极佳分辨率。 Sonoscan超声扫描检测设备技术领先地位：Sonoscan拥有20多位专业AMI应用工程师，他们可以为客户提供高效精确的服务。通过我们的SonoLab?部门，客户可以在兼容性与筛分项目上进行咨询，从而获取专业意见和指导。我们还可以作为独立的第三方提供质量审核服务。Sonoscan工程师与科研人员在声学显微成像领域发表过300多篇论著。此外，我们多位技术人员在国家以及国际座谈会、研讨会和展览会中频繁发表演讲。论著与演讲主题涉及多个方面，包括电子学、合成物、陶瓷、聚合物、缺陷分析、包装、质量管理与安全性等。我们对专业技术活动的参与可以保证我们位于创新的最前沿，可以使我们更好地服务于客户，并确保我们对各个市场与应用领域的需要做出最快的响应。