第二章 超声波检测3.ppt

兰姆波 纵波和表面波波速超声测量 压电元件的选择 背衬层（保护层，阻抗匹配层）设计 作用：消除背面杂波干扰 使元件快速停振 结构依托 本探头背衬：环氧树脂＋钨粉＋固化剂 不同重量比 1 ： 2 （探头1） 5 : 1 （探头2） 保护层及阻抗匹配层 探头结构设计 壳体采用不锈钢加工 壁厚:2mm 尺寸: 34×18×26mm 底面中心角: 70° 焦距:26mm 电极引线: Φ0.2漆包线 导电胶粘接 电连接器：M5同轴射频插座 探头制作 * * 聚焦探头有直探头和声透镜组成，分为点聚焦和线聚焦。点聚焦声透镜为球面，线聚焦则为柱面。 水浸聚焦探头的主要参数是频率、晶片尺寸和焦距。 * * 5）接触式聚焦探头 接触式聚焦探头分别为透镜式、反射式和曲面晶片式聚焦探头。 曲面晶片聚焦探头 将晶片直接做成曲面 以获得聚焦超声波， 但曲面晶片很难制作， 目前很少采用。 压电元件——具有压电效应，能够实现超声波的激励和接收 压电单晶 压电陶瓷 压电聚合物 复合压电材料 压电半导体 PVDF (Polyvinylidenefluoride )——聚偏氟乙烯 高柔顺性 高压电电压常数g 比压电陶瓷 要高一个数量级 低的机械品质因数 适于制作窄 脉冲超声换能器 低密度 低声阻抗 可简化换能 器结构 性能稳定 激励能力相对较低 美国MSI公司 DT-028 厚28μm 银电极 30×12mm 1-壳体 2-壳盖 3-PVDF 4-负电极 5-正电极 6-背衬层 7-引线 8-铜箔 9-插座 10-螺钉 外壳及制作夹具加工 PVDF正电极引线粘接 PVDF负极与壳体粘接 壳体与夹具固定 背衬层配制 浇铸 电连接器安装 探头实物图 * * 3.探头的型号频率 晶片材料 晶片尺寸 探头种类 特征 如2.5B20Z,5P6*6K3,5T20FG10Z * * 2.6超声检测设备 超声检测用设备和器材包括超声检测仪、探头、试块、耦合剂和机械扫查装置等。仪器和探头对超声检测系统的能力起着关键性的作用，是产生超声波并对经材料中传播后的超声波信号进行接收、处理、显示的部分。 * * 2.6.1超声检测仪 超声检测仪是专门用于超声检测的一种电子仪器，它的作用是产生电脉冲并施加于探头使其发射超声波，同时接收来自于探头的电信号，并将其放大处理后显示在荧光屏上。 * * 2.6.1.1超声检测仪分类 1.按指示的参量分类 第一类指示声的穿透能量，称为穿透式检测仪。这类仪器发射单一频率的连续波信号，根据透过试件的超声波强度来判断试件中有无缺陷及缺陷的大小，是最初发明的超声检测仪的形式。由于这种仪器对缺陷检测的灵敏度较低，且可操作性也受到限制，目前已很少使用。 第二类指示频率可变的超声连续波在试件中形成共振的情况，用于共振法测厚，目前也已较少使用。 第三类指示脉冲反射声波的幅度和传播时间，称为脉冲反射式检测仪，是目前应用最广泛的一种检测仪。这种仪器发射一持续时间很短的电脉冲，激励探头发射脉冲超声波，并接收在试件中反射回来的脉冲波信号，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。脉冲反射式检测仪的信号显示方式可分为A型显示、B型显示、C型显示三种类型，又称A扫描、B扫描、C扫描 * * 2.按缺陷的显示方式分类 1） A型显示(A-scope) 示波屏上纵坐标代表反射波的波幅，横坐标代表超声波传播的距离或时间，根据缺陷波的波高和水平刻度来进行缺陷的定量和定位。 T称为始脉冲或始波，是发射脉冲直接进入接收电路后，在屏幕上的起始位置显示出来的脉冲信号；右侧的高回波B称为底波或底面回波，是超声波传播到与入射面相对的试件底面产生的反射波；中间的回波F称为缺陷的反射波。 * * A型显示具有检波与非检波两种形式： 非检波信号又称为射频信号，是探头输出脉冲信号的原始形式，可用于分析信号特征； 检波形式是探头输出的脉冲信号经检波后显示的形式。由于检波形式可将时基线从屏幕中间移到刻度板底线，可观察的幅度范围增加了一倍，同时，图形较为清晰简单，便于判断信号的存在及读出信号幅度。但检波形式与非检波形式相比，失去了其中的相位信息。 * * * * 2）B型显示(B-scope) B型显示是试件的一个二维截面图，将探头在试件表面沿一条线扫查时的距离作为一个轴，另一个轴的坐标是声传播的时间（或距离）。 * * 3）C型显示(C-scope) C型显示是试件的一个平面投影图，探头在试件表面作二维扫查，显示屏的二维坐标对应探头的扫查位置。在每一探头移动位置，将其某一深度范围的信号幅度用电