二、物理基礎(chǔ)

波及波分類(lèi)

介質(zhì)的一切質(zhì)點(diǎn)，是以彈性力互相聯(lián)系的。某質(zhì)點(diǎn)在介質(zhì)內(nèi)振動(dòng)，能激發(fā)起周?chē)|(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)。振動(dòng)在彈性介質(zhì)內(nèi)的傳播過(guò)程，稱(chēng)為波。波，有電磁波（電波和光波）和聲波（或稱(chēng)機(jī)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(tīng)聞的聲波在20-20000赫之間。頻率超過(guò)20000赫，人耳所不能聽(tīng)聞的聲波，稱(chēng)超聲波。聲波的頻率愈高，愈于光學(xué)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(cè)材料中傳播時(shí),材料的聲學(xué)特性和內(nèi)部組織的變化對(duì)超聲波的傳播產(chǎn)生一定的影響，通過(guò)對(duì)超聲波受影響程度和狀況的探測(cè)了解材料性能和結(jié)構(gòu)變化的技術(shù)稱(chēng)為超聲檢測(cè)。超聲檢測(cè)方法通常有穿透法、脈沖反射法、串列法等。

數(shù)字式探傷儀現(xiàn)在通常是對(duì)被測(cè)物體（比如工業(yè)材料、人體）發(fā)射超聲，然后利用其反射、多普勒效應(yīng)、透射等來(lái)獲取被測(cè)物體內(nèi)部的信息并經(jīng)過(guò)處理形成圖像。

多普勒效應(yīng)法

是利用超聲在遇到運(yùn)動(dòng)的物體時(shí)發(fā)生的多普勒頻移效應(yīng)來(lái)得出該物體的運(yùn)動(dòng)方向和速度等特性；

透射法

是通過(guò)分析超聲穿透過(guò)被測(cè)物體之后的變化而得出物體的內(nèi)部特性的，其應(yīng)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(yīng)用*多的通過(guò)反射法來(lái)獲取物體內(nèi)部特性信息的方法。

反射法是基于超聲波在通過(guò)不同聲阻抗組織界面時(shí)會(huì)發(fā)生較強(qiáng)反射的原理工作的，正如我們所知道，聲波在從一種介質(zhì)傳播到另外一種介質(zhì)的時(shí)候在兩者之間的界面處會(huì)發(fā)生反射，而且介質(zhì)之間的差別越大反射就會(huì)越大，所以我們可以對(duì)一個(gè)物體發(fā)射出穿透力強(qiáng)、能夠直線(xiàn)傳播的超聲波， 超聲波探傷儀 然后對(duì)反射回來(lái)的超聲波進(jìn)行接收并根據(jù)這些反射回來(lái)的超聲波的先后、幅度等情況就可以判斷出這個(gè)組織中含有的各種介質(zhì)的大小、分布情況以及各種介質(zhì)之間的對(duì)比差別程度等信息（其中反射回來(lái)的超聲波的先后可以反映出反射界面離探測(cè)表面的距離，幅度則可以反映出介質(zhì)的大小、對(duì)比差別程度等特性），超聲波探傷儀從而判斷出該被測(cè)物體是否有異常。 在這個(gè)過(guò)程中就涉及到很多方面的內(nèi)容，包括超聲波的產(chǎn)生、接收、信號(hào)轉(zhuǎn)換和處理等。

其中產(chǎn)生超聲波的方法是通過(guò)電路產(chǎn)生激勵(lì)電信號(hào)傳給具有壓電效應(yīng)的晶體（比如石英、硫酸鋰等），使其振動(dòng)從而產(chǎn)生超聲波；而接收反射回來(lái)的超聲波的時(shí)候，這個(gè)壓電晶體又會(huì)受到反射回來(lái)的聲波的壓力而產(chǎn)生電信號(hào)并傳送給信號(hào)處理電路進(jìn)行一系列的處理，超聲波探傷儀*后形成圖像供人們觀(guān)察判斷。

這里根據(jù)圖像處理方法（也就是將得到的信號(hào)轉(zhuǎn)換成什么形式的圖像）的種類(lèi)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(hào)處理成波形圖像，根據(jù)波形的形狀可以看出被測(cè)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(yè)檢測(cè)；

M型顯示是將一條經(jīng)過(guò)輝度處理的探測(cè)信息按時(shí)間順序展開(kāi)形成一維的"空間多點(diǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)序圖"，適于觀(guān)察內(nèi)部處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的物體，超聲波探傷儀如運(yùn)動(dòng)的臟器、動(dòng)脈血管等；

B型顯示是將并排很多條經(jīng)過(guò)輝度處理的探測(cè)信息組合成的二維的、反映出被測(cè)物體內(nèi)部斷層切面的"解剖圖像"（醫(yī)院里使用的B超就是用這種原理做出來(lái)的），超聲波探傷儀適于觀(guān)察內(nèi)部處于靜態(tài)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(biāo)和縱坐標(biāo)都是靠機(jī)械掃描來(lái)代表探頭在工件表面的位置。探頭接收信號(hào)幅度以光點(diǎn)輝度表示，因而，當(dāng)探頭在工件表面移動(dòng)時(shí)，熒光屏上便顯示出工件內(nèi)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(xiàn)在用得比較少。

超聲波探傷儀檢測(cè)不但可以做到非常準(zhǔn)確，而且相對(duì)其他檢測(cè)方法來(lái)說(shuō)更為方便、快捷，也不會(huì)對(duì)檢測(cè)對(duì)象和操作者產(chǎn)生危害，所以受到了人們?cè)絹?lái)越普遍的歡迎，有著非常廣闊的發(fā)展前景。

 

四、數(shù)字式超聲波探傷儀

技術(shù)特點(diǎn)

1.100個(gè)探傷通道

2.內(nèi)置探傷標(biāo)準(zhǔn)，可自由調(diào)出

3.集超聲檢測(cè)、測(cè)厚雙重功能于一機(jī)

4.真彩顯示器：多種顏色可選

5.高速USB接口與計(jì)算機(jī)通訊

6.PC-soft可自動(dòng)生成探傷報(bào)告

7.實(shí)時(shí)顯示SL、EL、GL、RL定量值

9.大容量、高性能鋰電池，連續(xù)工作時(shí)間可達(dá)7-10小時(shí)

10.手帶、掛帶、腰帶，更適合于現(xiàn)場(chǎng)、野外、高空作業(yè)

11.體積小、重量輕，便于現(xiàn)場(chǎng)操作

功能

1.自動(dòng)校準(zhǔn)：自動(dòng)測(cè)試探頭的“零點(diǎn)”、“K值”、“前沿”及材料的“聲速”；

2.自動(dòng)顯示缺陷回波位置如：深度d、水平p、距離s、波幅、當(dāng)量dB、孔徑ф值；

3.自由切換標(biāo)尺；

4.自動(dòng)錄制探傷過(guò)程并可以進(jìn)行動(dòng)態(tài)回放；

5.自動(dòng)增益、回波包絡(luò)、峰值記憶功能；

6.探傷參數(shù)可自動(dòng)測(cè)試或預(yù)置；

7.數(shù)字抑制，不影響增益和線(xiàn)性；

8.多個(gè)獨(dú)立探傷通道，可自由輸入并存儲(chǔ)任意行業(yè)的探傷標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)場(chǎng)探傷無(wú)需攜帶試塊；

9.可自由存儲(chǔ)、回放波形及數(shù)據(jù)；

10.DAC、AVG曲線(xiàn)自動(dòng)生成并可以分段制作，取樣點(diǎn)不受限制，并可進(jìn)行修正與補(bǔ)償；

11.自由輸入各行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)；

12.與計(jì)算機(jī)通訊,實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)管理,并可導(dǎo)出Excel格式、A4紙張的探傷報(bào)告；

13.實(shí)時(shí)時(shí)鐘記錄:實(shí)時(shí)探傷日期、時(shí)間的跟蹤記錄，并存儲(chǔ)；

14.增益補(bǔ)償：對(duì)表面粗糙度、曲面、厚工件遠(yuǎn)距離探傷等因素造成的Db衰減可進(jìn)行修正；

15.動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)功能，可存儲(chǔ)數(shù)小時(shí)；

16.屏幕拓展功能，圖像清晰視野開(kāi)闊

所述以上功能都是模擬超聲探傷儀無(wú)法實(shí)現(xiàn)的。

 

五、技術(shù)參數(shù)

1.掃描范圍： 3.5～9999mm鋼縱波

2.工作頻率： 0.2MHz～20MHz

3.垂直線(xiàn)性誤差： ≤2.5%

4.水平線(xiàn)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(dòng)態(tài)范圍： ≥36dB

8.噪聲電平： <8%

9.硬采樣頻率： 150MHz

10.重復(fù)發(fā)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(shù)字抑制： （0～80）%，不影響線(xiàn)性與增益

14.工作時(shí)間： 連續(xù)工作7小時(shí)以上（鋰電池）

15.環(huán)境溫度： （-20～70）℃（參考值）

16.相對(duì)濕度： （20～95）% RH

 

六、技術(shù)資料

核心組成部分

主要技術(shù)指標(biāo)說(shuō)明

1.靈敏度

超聲波探傷中靈敏度一般是指整個(gè)探傷系統(tǒng)（儀器和探頭）發(fā)現(xiàn)*小缺陷的能力。發(fā)現(xiàn)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(lái)衡量。靈敏度余量是指儀器*大輸出時(shí)（增益、發(fā)射強(qiáng)度*大，衰減和抑制為0），使規(guī)定反射體回波達(dá)基準(zhǔn)高所需衰減的衰減總量。靈敏度余量大，說(shuō)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(guān)，因此又叫儀器與探頭的綜合靈敏度。

2.盲區(qū)與始脈沖寬度

盲區(qū)是指從探測(cè)面到能夠發(fā)現(xiàn)缺陷的*小距離。盲區(qū)內(nèi)的缺陷一概不能發(fā)現(xiàn)。

始脈沖寬度是指在一定的靈敏度下，屏幕上高度超過(guò)垂直幅度20%時(shí)的始脈沖延續(xù)長(zhǎng)度。始脈沖寬度與靈敏度有關(guān)，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(qū)分相鄰兩缺陷的能力。能區(qū)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(hào)幅度與無(wú)用的噪聲雜波幅度之比。信噪比高，雜波少，對(duì)探傷有利。信噪比太低，容易引起漏檢或誤判，嚴(yán)重時(shí)甚至無(wú)法進(jìn)行探傷。