第四章 超声检测设备.ppt

第四章 超声检测设备与器材 ? 本章内容 4.1 超声检测仪 超声检测仪器是超声检测的主体设备，它产生电震荡并施加于换能器(探头)上，激励探头发射超声波，同时接收来自于探头的电信号，将其放大后以一定的方式显示出来，从而得到被检工件中有关缺陷的信息。 4.1.1 超声检测仪的分类 (1) 按照其指示的参量分为三类： 1) 指示声的穿透能量，称为穿透式检测仪。 2) 指示频率可变的超声连续波在工件中形成驻波的情况，可用于共振测厚，但目前已很少使用。 3) 指示脉冲波的幅度和运行时间，称为脉冲检测仪。通过探头向工件发射电脉冲，激励探头发射脉冲超声波，并接收从工件中反射回来的脉冲信号，通过检测信号的返回时间和幅度判断是否存在缺陷和缺陷的大小等情况。 1) A型显示 探头将接收到的反射体的反射波信号以波形形式在显示屏上显示出来。 显示屏的横坐标代表反射波的传播时间(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，由反射波的幅度可估算缺陷当量尺寸大小。 4.1.2 模拟式超声检测仪 (1) 仪器电路方框图和工作原理 (2)主要电路的作用 1) 同步电路 同步电路又称触发电路，主要由震荡器和微分电路等组成。 作用：每秒钟产生数十至数千个周期性的同步脉冲，用来触发探伤仪的扫描电路、发射电路以及其他辅助电路等，使之步调一致。 一秒钟内发射同步脉冲的次数称为重复频率。同步脉冲的重复频率决定了超声检测仪的发射脉冲重复频率，即决定了每秒钟向被检工件内发射超声脉冲的次数。 选择重复频率对自动化检测很重要。自动化检测需要有高重复频率以保证不漏检，从而实现高速扫查。但高重复频率使两次脉冲间隔时间变短，有可能使未充分衰减的多次反射进入下一周期，形成所谓的“幻象波”，造成缺陷误判。 2) 扫描电路 扫描电路又称时基电路，用来产生锯齿波电压，电压与时间成正比，加在示波管水平偏转板上，使示波管显示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。改变扫描速度（锯齿波的斜率）即可改变显示在屏幕上的时间范围，即超声波传播的声程范围。扫描电路的方框图及其波形如图4-5所示。 仪器上通常提供两个时基线调节功能： 一个是用来改变屏幕上显示的时间(距离)范围的大小，称为测量范围或声速，调节该旋钮的实质是调节扫描速度(锯齿波的斜率)。仪器上可以同时设置测量范围和声速两个旋钮，测量范围是粗调旋钮，声速是细调旋钮。 另一个时基线调节功能是调节屏幕上显示的时间范围的起点，也就是时基电路触发的延迟时间，称为延迟。延迟由延迟电路实现，延迟电路的作用就是将同步信号延迟一段时间后再去触发扫描电路，使扫描延迟一段时间再开始。 3) 发射电路 发射电路是一个电脉冲信号发生器，可以产生几百伏至几千伏的高压电脉冲，施加到压电晶片上产生脉冲超声波。 发射电路通常分为调谐式和非调谐式两种。调谐式发出的超声脉冲频带较窄，谐振频率通常调谐到与探头的固有频率一致；非调谐式电路发射一短脉冲，脉冲频带较宽，可以适应不同频带范围的探头，目前常见的超声检测仪多采用非调谐式电路。 4) 接收电路 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。 作用：将缺陷回波引起的压电晶片产生射频电压的微弱电脉冲信号进行放大、检波，最后加至示波管的垂直偏转板上，并在显示屏上显示。接收电路中的放大电路可将大小不等的缺陷所产生的反射波信号电压进行放大。 接收电路的性能对检测仪性能影响极大，它直接影响到检测仪的垂直线性、动态范围、检测灵敏度、分辨力等重要技术指标。 接收电路中的抑制电路：抑制噪声信号，但使用抑制时，仪器的垂直线性和动态范围均为下降，因此需慎重使用。 接收电路的频带宽度和探头的频带要相匹配：能否不失真的将接收到的信号转换到显示屏上和读取。 阻塞：在用单晶片探头以脉冲反射方式进行检测时，发射脉冲在激励探头的同时也直接进入接收电路，形成始波。由于发射脉冲电压很高，在短时间内放大器的放大倍数会降低，甚至没有放大作用，这种现象称为阻塞。 由于发射脉冲自身有一定的宽度，加上放大器的阻塞现象，在靠近始波的一段时间范围内，所要求发现的缺陷往往不能发现，这段时间所对应的由入射面进入工件的深度距离，称为盲区。 5) 显示电路 主要由示波管及外围电路组成。 作用：用来显示检测图形。 6) 电源电路 给探伤仪各部分电路提供适当的电能，使整机电路工作。一般检测仪用220伏或110V的交流电压。小型便携式检测仪多采用蓄电池供电，用充电器给蓄电池充电。 (3) 仪器主要开关旋钮的作用及其调整 以CTS-22型探伤仪的面板为说明各主要开关的作用及其调整方法。 1) 工作方式选择旋钮 ?工作方式选择旋钮的作用是选择探测方式。即“双探”或“单探”方式。当开关置于位