• ②其次考虑检测目的，有利于发现缺陷， 如工件较薄，则晶片尺寸可小些，此时N小。 铸件、厚工件则晶片尺寸可大些，N大、θ0 小。发现远距离缺陷能力强。
• ③考虑检测面的结构情况
• 如对小型工件，曲率大的工件复杂形状工 件为便于耦合要用小晶片，对平面工件， 晶片可大一些。
• 4. 斜探头K值选择：
• 4、对近表面缺陷检测要求高时，可选择盲 区小，近区分辨好的仪器。
• 5、室外探伤时，选重量轻、亮度好、抗干 扰力强的便携仪器。
• 主要考虑：灵敏度、分辨力、定量要求， 定位要求和便携、稳定等方面。
• 二、探头选择 • 1. 型式选择：原则为根据检测对象和检测目的决
定：
• 如：焊缝——斜探头 • 钢板、铸件——直探头 • 钢管、水浸板材——聚焦探头（线、点聚集） • 近表面缺陷——双晶直探头 • 表面缺陷——表面波探头
•
• 2. 探头频率选择
• 超声波检测灵敏度一般是指检测最小缺陷 的能力，从统计规律发现当缺陷大小为
2
• 时，可稳定地发现缺陷波，对钢工件用 2.5~5MHZ，λ为：纵波2.36~1.18，横波 1.29~0.65，则纵波可稳定检测缺陷最小值 为：0.6~1.2mm之间，横波可稳定检测缺 陷最小值为：0.3~0.6之间。
• 耦合就是实现声能从探头向工件的传递， 它可用探测面上声强透过率来表示耦合的 好坏，声强透过率高，表示声耦合好。
• 一、耦合剂——在工件与探头之间表面，涂敷液 体、排除空气，实现声能传递该液体即耦合剂。
• 实际耦合剂声阻抗在1.5~2.5×106公斤/米2，而 钢声阻抗为45×106公斤/米2。所以靠耦合剂是 很难补偿曲面和粗糙表面对探测灵敏度的影响。
• 水银耦合效果最好，声阻抗为：19.8×106kg/m2 与钢接近，但有毒、很贵，故不推荐。
• 对耦合剂的要求： • ①对工件表面和探头表面有足够浸润性，
并既有流动性，又有附着力强，且易清洗。
• ②声阻抗大，应尽量和被检工件接近。 • ③对人体无害，对工件无腐蚀作用。 • ④来源广，价格低廉。 • ⑤性能稳定。
• 二、影响声耦合的主要因素
3.耦合层厚度d：
• 在均匀介质中： • 最好：d=n·2 • 即半波长整数倍时声压透射率为1，几乎无反射，
声能全部透射。好象耦合层不存在。 • 最不好：d=（2n+1）4
• 即四分之一波长奇数倍时，声压透射率最低，反 射率最高。
4.工件表面粗糙度影响
• 由上面均匀介质中异质薄层对声波的声压反射 率表示式可知d→0时，可得r≈0。耦合效果越好。 表示工件表面光洁度越光越好，表面粗糙度越 差。则d越大耦合越差。但是当表面太光后探头 和工件之间耦合层由于表面张力吸附作用，变 成真空使探头移动困难。同时因真空不能传播 声波，使耦合变差。
法
表面波法
检测表面及近表面缺陷 表面下横波
法
双
穿
板波法
检测薄板、薄壁管、复合材料
连 续 波
探 头
透
检测分层性缺陷 及衰减较大的材料
法
法
法
爬波法 串列式法
检测粗糙表面下缺陷
表面下纵波
检测与探测面垂直的缺陷
并列式 交叉式
共
多探头及双探头法
V 形式 K 型式 串列式
振
测厚及测腐蚀性
法
图 4-1
第二节 仪器与探头的选择
• 一般工件要求粗糙度Ra=6.3μm
5.耦合剂声阻抗影响
• 一般液体耦合剂声阻抗均比工件声阻抗小， 故对同一探测面（光洁度相同，工件
• 材质相同）声阻抗越大的耦合剂耦合效果 越好。
6. 工件表面形状影响
• 平面工件耦合最好。 • 凸曲面次之 • 凹曲面最差。
• 三、表面耦合损耗测定与补偿
• 1. 耦合损耗测定
• 试块和工件在材质、反射体、探头、仪器 相同条件下，仅表面光洁度不同测出相同 反射体（声程相同）回波高度dB差。声程 不同时，应对声程变化引起的dB差进行修 正。
• 这对压力容器检测要求已能满足。
• 故对晶粒较细的铸件、轧制件、焊接件等 常采用2.5~5MHZ。
• 对晶粒较粗大的铸件、奥氏体钢等因会出 现许多林状反射，（由材料中声阻抗有差 异的微小界面作为反射面产生的反射）， 也和材料噪声干扰缺陷检测，故采用较低 的0.5~2.5MHZ的频率比较合适，主要是提 高信噪比，减少晶粒反射。
• 原则：①保证声束扫到整个检测断面，对 不同工件形状要具体分析选择。
• ②尽可能使检测声束与缺陷垂直，在条件 许可时，尽量用K大些的探头。薄工件K大 些，厚工件K可小些。
• ③根据检测对象选K：
• 如单面焊根部未焊透，选K=0.7-1.5，即在 K=0.84-1时检测灵敏度最高。
第三节 耦合与补偿
• 一、探伤仪选择
仪器和各项指标要符合检测对象标准规定 的要求；其次可考虑检测目的及现场条件。 1、对定位要求高时，应选择水平线性误差小的 仪器 2、对定量要求高时，应选择垂直线性误差小， 衰减器精度高的仪器。
• 3、对大型工件或粗晶材料工件探伤，可选 择功率大，灵敏度余量高，信噪比高，低 频性能好的仪器。
• 此外应考虑检测目的和检测效果，如从发 现最小缺陷能力方面，可提高频率，但对 大工件因声程大频率增加衰减急剧增加。 对粗晶材料如降低频率，且减小晶片尺寸 时，则声束指向性变坏，不利于检测远场 缺陷，所以应综合考虑。
• 3. 晶片尺寸选择：
• 原则：①晶片尺寸要满足标准要求，如满 足JB/T4730-2005要求，即晶片面积 ≤500mm2，任一边长≤25mm。
江西省电力科学研究院 王云昌
超声检测方法分类与特点及通用技术
• 第一节 超声波探伤方法概述 • 超声波探伤方法按波的类型可分为脉冲
波法和连续波法，按探伤方法原理可分 为反射法、穿透法和共振法，按波形可 分为纵波法、横波法、表面波法、板波 法和爬波法，按耦合方式可分为直接接 触法和液浸法，按探头个数可分为单探 头法、双探头法和多探头法，现将各种 探伤方法分类列于下图4.1：
• 超声波探伤方法图例 4-1.doc
脉
单
反
反
液
冲
探
波
头
射
射
浸
法
法
法
法
法
纵波法 斜入射
纵波斜射法 横波法 板波法
不锈钢焊缝与螺检检测
管材检测
薄板检测
缺陷回波法
超 声 波 探 伤 方
直
纵波法 垂直入射
纵波垂直法
钢板、锻件、铸件 等材料内部检测
底波高度法
接
多次底波法
接
触
斜角探伤法
横波法
检测焊缝、管材、筒体锻件、板材等