4第四章 探头和试块.docVIP

目 录 探头和试块 探头的概述 一、探头的分类 二、探头的作用和特点 探头的基本构造和作用 一、探头的基本结构 二、探头主要部件的作用 三、探头的型号编制和性能定义 试块的用途 一、试块的用途 二、试块的分类和作用 第四章 探头和试块 第一节 探头的概述 超声波探头是进行超声波探伤不可缺少的器件之一，它承担发射和接收超声波的任务，实现声能与电能的相互转换，故又称作换能器。 一、探头的分类 为适应各类工件和各种探测方式的需要，探头的种类很多，分类的方式也各不相同，按其用途和结构可作以下分类： 二、探头的作用和特点 1. 接触式探头：直接接触工件表面进行探测的探头称为接触式探头。该探头的种类很多，有纵波直探头，纵波斜探头，横波斜探头，兰姆波探头及可变角探头。 ⑴纵波直探头：探头发射垂直于探测面传播的纵波进行检测。主要用于检测 与探测面平行或近似平行的缺陷，如板材、锻件检测等。钢轨探伤中主要用于探测焊缝缺陷。除按频率和晶片尺寸划分系列外还对不同频率响应(频谱)分为宽频探头和窄频探头，前者灵敏度高，后者分辨力高。 ⑵纵波斜探头：当入射角小于第一临界角时，利用小角度的纵波进行缺陷检测,或在横波衰减过大的情况下，利用纵波穿透能力强的特点进行纵波斜入射检测，使用时应注意工件中同时存在的横波的干扰。 ⑶横波斜探头：当横波斜探头人射角位于第一临界角和第二临界角之间时，且折射波为纯横波，横波斜探头实际上是直探头加斜楔组成的。主要用于探测与探测面成一定角度的缺陷。横波斜探头的表示方式有按入射角α ，折射角β和K 值三种。为与国际上的表达方式接轨，部颁TB/T2340- 2012 标准中已将钢轨探伤使用的横波斜探头统一用折射角表示. 常用横波斜探头的折射角、入射角和K 值的关系见表 ⑷表面波（瑞利波）探头:入射角需在产生瑞利波的临界角附近，通常大于第二临界角，表面波探头用于对表面或近表面缺陷进行检测。表面波探头的结构与横波探头一样，唯一区别是斜楔块角度不同。 ⑸兰姆波探头:角度根据板厚、频率和选定的兰姆波模式而定，主要用于薄板中缺陷的检测。 ⑹可变角探头:入射角度是可变的，转动压电晶片可使入射角连续变化，一般变化范围为0°-70°，可实现纵波、横波、表面波、兰姆波检测。 ⑺双晶片探头：双晶片探头有两块压电晶片，一块用于发射超声波，另一块用于接收超声波，中间夹有隔声层。根据入射角不同，分为双晶纵波探头和双晶横波探头。 双晶探头的优点： ① 灵敏度高；② 杂波少盲区小；③ 近场区小；④ 检测范围可调。 ⑻钢轨探伤用双晶探头：钢轨探伤所用探头基本上都是双晶片探头，0°探头属双晶直探头， 37°、 70 °和小角度（ 18°）探头属双晶斜探头，而 0°+ 37°组合探头是双晶直探头和双晶斜探头的组合。 ⑼多晶片组合探头：多晶片组合探头是将多个晶片按一定的规律排列组合在一个探头中（图 3 一 15 ）。它可以提高探伤工作效率，实现一次对多个部位进行探伤的目的。目前钢轨焊缝探伤中已经采用，探伤时由手动或仪器自动切换接通其中一组探头，固定对焊缝某一区域进行探伤，主要检查垂直于探测面的缺陷。 多晶片组合探头探伤示意图 ⑽轮式探头：随着制造技术发展，我们会使用到安装在钢轨探伤仪上的轮式探头，结构类式钢轨探伤车使用的轮探头。该探头与目前使用的探头作用相同，但定期保养工作会有所不同，不需要定期更换磨损的保护膜工作，取而代之的是不定期给泄漏祸合液的轮式探头充液或更换损坏的探头轮皮。 ⑾聚焦探头：聚焦探头种类较多，根据焦点形状不同分为点聚焦和线聚焦。接触聚焦是探头通过薄层祸合介质与工件接触。接触聚焦按聚焦方式不同又分为透镜式聚焦、反射式聚焦和曲面晶片式聚焦。 聚焦探头 2 ．水浸式探头：水浸式探头主要特点为检测时探头与工件不直接接触，且探头部分或全部浸人藕合液中。常见有水浸平探头和水浸聚焦探头两种。 3 ．高温探头：常规探头只能用于检测常温下的工件，然而实际生产中有时需要对高温工件进行检测。如原子反应堆中的某些部件，这种探头可在 400 ℃ 一 700 4 ．电磁超声探头：电磁超声探头物理结构由高频线圈和磁铁两部分组成（图 3 一 18 ）。高频线圈用于产生高频激发磁场，磁铁用来提供外加磁场，它可以是永久磁铁或直流电磁铁，也可以是交流电磁铁或脉冲电磁铁。当置于工件表面上的高频线圈通过高频电流时，它在工件的表层内产生涡流（或感应磁场，相当于电动机的转子），此涡流在外加磁场（相当于电机定子磁场）的作用下，也会像电动机那样受到机械力的作用，产生高频振动，于是在工件中形成了超声波波源。在接收超声波时，如同发电机的转子在定子的磁场中旋转，会在转子中产生感应电流一样，工件表面的振荡也会在外加磁场力的作用下，在高频线圈中