2、斜探头



利用透声斜楔块使声束倾斜于工件表面射入工 件的探头称为斜探头。 用于发射和接收横波。 组成：
– 探头蕊(压电元件和吸收块组成，与直探头相似) – 斜楔块 – 壳体
斜楔块


斜楔块由有机玻璃制成，它与工件组成固定倾斜的异 质界面，使压电元件发射的超声波通过波形转换，使 在工件中传播的只有折射横波。 斜楔块的角度不同就使得入射工件的超声波的角度不 同，因而可以探测不同厚度的工件。 通常斜探头是以横波在钢中的折射角标称：γ=400 、 450 、 500 、 600 、 700 ； 或 以 折 射 角 的 正 切 值 标 称 ： k=tgγ=1.0、1.5、2.0、2.5、3.0。

焊缝探伤中广泛使用的是A型显示脉冲反射式单通道 超声波探伤仪。
试块



试块是按一定用途设计制作的具有简单形状人 工反射体的试件。 它是探伤标准的一个组成部分，是判定探伤对 象的重要尺度。 超声波探伤的灵敏度通过试块来确定。 试块分为标准试块和对比试块。
2．介质吸收引起的衰减
–
3．声束扩散引起的衰减
–
第二节 超声波探伤设备简介
一、探头 二、超声波探伤仪 三、试块
一、探头
1、直探头 2、斜探头 3、探头的主要参数与型号
1、直探头



声束垂直于被检工件表面入射的探头称 为直探头。 直探头用于发射和接收纵波。 组成：
– 压电元件：产生和接收超声波 – 吸收块：吸收杂波 – 保护膜：保护元件不受磨损 – 壳体：安装上述元件

束射性
– 声源发出的超声波能集中在一定区域内定向辐射。
2、超声波能在弹性介质中传播， 不能在真空中传播


超声波也有不同的波形，并且各类型波的传播介质、 传播速度和本身具有的特点也不完全相同。(表3-1、 表3-2) 超声波在同一介质中传播时，纵波速度最快，横波次 之，表面波最慢。 对同一频率在同一介质中传播的超声波纵波波长最长， 横波次之，表面波最短。 由于探测缺陷的分辨力（超声波分辨相邻缺陷的能力） 与波长有关，波长越短分辨力越高，因此表面波的分 辨力最高，横波次之，纵波最低。
表3—1
波 形
各类型超声波的主要特点
定 义
传播介质
应用范围
纵波 质点振动方向与波的传 固 体 、 液 钢板、锻件、 体、气体 焊缝 (L) 播方向相同
横波 质点振动方向与波的传 (S) 播方向垂直 表 面 质点仅在固体表面作椭 波 (R) 圆形运动 固体 焊缝、钢管
钢板、钢管、 固体表面 锻件表面
表3—2
材料种类
铝 铸铁
常见固体材料的声速
密度(g/cm3) 2.7
7.3
纵波CL(m/s) 6260
5600
横波CS(m/s) 3080
3200
钢
铜 有机玻璃 陶瓷 机油 水(20℃) 空气
7.8
8.9 1.18 2.4 0.92 1.0 0.0012
5950
4700 2730 5600 1400 1500 340


当f＜20Hz时，叫做次声波； 当f为20Hz～20kHz时，叫做声波； 当f＞20kHz时，叫做超声波。

注：声波是人耳可以听得见的，而次声波和超声波则 是人耳听不见也感觉不到的 。
一、超声波的产生与接收



目前金属探伤中最常用的产生超声波的方法 是压电法。 超声波的产生与接收是利用超声波探头中压 电晶片的压电效应来实现的。 探伤使用的超声波频率一般为0.5～10Mz， 其中以2～5Mz最为常用。
一、超声波的产生与接收




压电法是利用压电晶体（水晶、钛酸钡、锆钛 酸铅和硫酸锂）来产生超声波。 用压电晶体切出的晶片称为压电晶片。 压电晶片具有压电效应，即晶片受拉应力或压 应力作用而变形时，会在晶片表面出现电荷； 反之，在电荷或电场作用下，晶片会发生变形， 前者称为正压电效应；后者称为逆压电效应。 超声波是由压电晶片的逆压电效应产生的。
圆晶片直径(mm) 钛酸钡陶瓷晶片
基本频率2.5Mz
二、超声波探伤仪

分类：
– –
–
按超声波的连续性分类：脉冲波、连续波和调频波三种。 按缺陷显示方式分类：探伤仪分为A型显示（缺陷波幅显 示）、B型显示（缺陷侧视图象显示）、C型显示（缺陷俯视 图象显示）和3D型显示（ 缺陷三维图象显示） 三种。 按超声波的通道数目：按超声波的通道数目又可将其分为单 通道和多通道两种。
超声波无损探伤
超声波探伤
第一节 第二节 第三节 第四节 超声波的产生、性质及衰减 超声波探伤设备简介 超声波探伤原理及其应用 直接接触法超声波探伤
第一节 超声波的产生、性质及衰减

声波及其分类
– 声波是一种机械波，它的频率（通常用字母 f 表示）
范围很宽，按照人的听力极限，将声波划分为三种： 即次声波、声波和超声波。其中：
3、探头的主要参数与型号
1）探头K值
– K值大小决定声束入射工件的方向和在工件中的传
播途径，可以依据该值进行缺陷的定位计算，因此 探头使用磨损后应重新测量K值。
2）前沿长度
– 声束入射点至探头前端面的距离称为前沿长度。
3、探头的主要参数与型号
2.5 B 20 Z
直探头
5 P 6x6 K 3 斜探头k=3 以K值表示的斜探头 方形晶片尺寸 锆钛酸铅陶瓷晶片 基本频率5.0Mz
3230
2260 1460 3500 — — —
3、异质界面上的 透射、反射、折射和波形转换
垂直入射：透射、反射和绕射 倾斜入射：反射、折射和波形转换

4、具有可穿透物质 和在物质中有衰减的特性
1．散射引起的衰减
–
超声波在传播过程中，遇到不均匀的和各向异性的金属晶粒时 则会在界面上发生散乱反射、折射和波形转换，从而消耗超声 波的能量，这种衰减称为散射衰减。 由于质点之间的相对运动和相互摩擦使部分声能转换为热能， 通过热传导引起衰减，这种衰减称为介质吸收引起的衰减。 超声波在传播过程中会发生扩散，且随传播距离的增加，扩散 程度也将会增大。声束扩散导致声束的截面增大，从而使单位 面积上的声能减小。这种形式引起的超声波能量衰减称为扩散 衰减。
二、超声波的性质
1、超声波具有良好的指向性 2、超声波能在弹性介质中传播，不能在真空中 传播 3、异质界面上的透射、反射、折射和波形转换 4、具有可穿透物质和在物质中有衰减的特性
1、超声波具有良好的指向性

直线性
– 在弹性介质中能象光波一样沿直线传播，并符合几
何光学规律。 – 超声波在固定的介质中传播速度是常数