标题超声波原理及特点

超声波探伤仪是一种便携式工业无损探伤仪器，它能够快速、便捷、无损伤、精确地进行工件内

部多种缺陷（裂纹、疏松、气孔、夹杂等）的检测、定位、评估和诊断。既可以用于实验室，也可以用于工程现场。广泛应用在锅炉、压力容器、航天、航空、电力、石油、化工、海洋石油、管道、军工、船舶制造、汽车、机械制造、冶金、金属加工业、钢结构、铁路交通、核能电力、高校等行业。

仪器原理　　

       超声波在被检测材料中传播时,材料的声学特性和内部组织的变化对超声波的传播产生一定的影响，通过对超声波受影响程度和状况的探测了解材料性能和结构变化的技术称为超声检测。超声检测方法通常有穿透法、脉冲反射法、串列法等。　

　　数字式超声波探伤仪现在通常是对被测物体（比如工业材料、人体）发射超声，然后利用其反射、多普勒效应、透射等来获取被测物体内部的信息并经过处理形成图像。超声波探伤仪其中多普勒效应法是利用超声在遇到运动的物体时发生的多普勒频移效应来得出该物体的运动方向和速度等特性；透射法则是通过分析超声穿透过被测物体之后的变化而得出物体的内部特性的，其应用目前还处于研制阶段； 超声波探伤仪这里主要介绍的是目前应用最多的通过反射法来获取物体内部特性信息的方法。 反射法是基于超声在通过不同声阻抗组织界面时会发生较强反射的原理工作的，正如我们所知道，声波在从一种介质传播到另外一种介质的时候在两者之间的界面处会发生反射，而且介质之间的差别越大反射就会越大，所以我们可以对一个物体发射出穿透力强、能够直线传播的超声波， 超声波探伤仪 然后对反射回来的超声波进行接收并根据这些反射回来的超声波的先后、幅度等情况就可以判断出这个组织中含有的各种介质的大小、分布情况以及各种介质之间的对比差别程度等信息（其中反射回来的超声波的先后可以反映出反射界面离探测表面的距离，幅度则可以反映出介质的大小、对比差别程度等特性），超声波探伤仪从而判断出该被测物体是否有异常。 在这个过程中就涉及到很多方面的内容，包括超声波的产生、接收、信号转换和处理等。其中产生超声波的方法是通过电路产生激励电信号传给具有压电效应的晶体（比如石英、硫酸锂等），使其振动从而产生超声波；而接收反射回来的超声波的时候，这个压电晶体又会受到反射回来的声波的压力而产生电信号并传送给信号处理电路进行一系列的处理，超声波探伤仪最后形成图像供人们观察判断。 这里根据图像处理方法（也就是将得到的信号转换成什么形式的图像）的种类又可以分为A型显示、M型显示、B型显示、C型显示、F型显示等。其中A型显示是将接收到的超声信号处理成波形图像，根据波形的形状可以看出被测物体里面是否有异常和缺陷在那里、有多大等， 超声波探伤仪主要用于工业检测；M型显示是将一条经过辉度处理的探测信息按时间顺序展开形成一维的"空间多点运动时序图"，适于观察内部处于运动状态的物体，超声波探伤仪如运动的脏器、动脉血管等；B型显示是将并排很多条经过辉度处理的探测信息组合成的二维的、反映出被测物体内部断层切面的"解剖图像"（医院里使用的B超就是用这种原理做出来的），超声波探伤仪适于观察内部处于静态的物体；而C型显示、F型显示现在用得比较少。 超声波探伤仪检测不但可以做到非常准确，而且相对其他检测方法来说更为方便、快捷，也不会对检测对象和操作者产生危害，所以受到了人们越来越普遍的欢迎，有着非常广阔的发展前景。

仪器特点　　

（1）   检测速度快，数字式超声波探伤仪一般都可自动检测、计算、记录，有些还能自动进行深度补偿和自动设置灵敏度，因此检测速度快、效率高。 

　　（2）检测精度高，数字式超声波探伤仪对模拟信号进行高速数据采集、量化、计算和判别，其检测精度可高于传统仪器检测结果。 

　　（3）记录和档案检测，数字式超声波探伤仪可以提供检测记录直至缺陷图像。 

　　（4）可靠性高，稳定性好。数字式超声波探伤仪可全面、客观地采集和存储数据，并对采集到的数据进行实时处理或后处理，对信号进行时域、频域或图像分析，还可通过模式识别对工件质量进行分级，减少了人为因素的影响，提高了检索的可靠性和稳定性。可以实现的功能主要有：

　　a. 自动校准：自动测试探头的“零点”、“K值”、“前沿”及材料的“声速”；

　　b. 自动显示缺陷回波位置如：深度d、水平p、距离s、波幅、当量dB、孔径ф值；

　　c. 自由切换标尺；

　　d. 自动录制探伤过程并可以进行动态回放；

　　e. 自动增益、回波包络、峰值记忆功能；

　　f. 探伤参数可自动测试或预置；

　　g. 数字抑制，不影响增益和线性；

　　h. 多个独立探伤通道，可自由输入并存储任意行业的探伤标准，现场探伤无需携带试块；

　　i. 可自由存储、回放波形及数据；

　　j.  DAC、AVG曲线自动生成并可以分段制作，取样点不受限制，并可进行修正与补偿；

　　k. 自由输入各行业标准；

　　l. 与计算机通讯,实现计算机数据管理,并可导出Excel格式、A4纸张的探伤报告；

　　m. 实时时钟记录:实时探伤日期、时间的跟踪记录，并存储；

　　n. 增益补偿：对表面粗糙度、曲面、厚工件远距离探伤等因素造成的Db衰减可进行修正；

　　所述以上功能都是模拟超声探伤仪无法实现的。

技术参数

　　CUS-2060型 数字式超声波探伤仪

　　全新大屏幕、高亮度EL场致发光显示器，弱光、强光环境皆可工作，不受外界电、磁场干扰，高性能锂电池供电，使用区位或拼音两种方法输入中文，体积小、重量轻，适合于现场作业。

　　A、功能特点：

　　场致发光EL显示器，特高亮度显示

　　日历时钟自动记录工作时间报告日期

　　超高速采样

　　盲区小、噪声低

　　大容量不掉电存储器（不少于1000幅）

　　具有十套探伤工艺参数，分别记忆，独立保存

　　多种探伤软件可供选择

　　自动幅度DAC曲线制作

　　分贝DAC面向不同探伤深度

　　动态显示闸门内参数

　　根据标准和闸门自动报警

　　自动曲面修正，自动焊缝计算、锻件计算

　　实现数据存储、打印及与电脑进行数据通讯

　　体积小（21×15×5）、重量轻（含电池1.5Kg）

　　交直流供电

　　B、技术指标：

　　通道数量：0-9工作方式：单探头发射/接收方式、双探头发射接收方式

　　工作频率：0.4MHz-20MHz增益范围：0-110dB（步进为：0.1dB、2dB、6dB）

　　动态范围：≥32dB声 速：0-10mm/us

　　检测范围：0-6000mm钢纵波

　　水平线性：≤0.3%垂直线性：≤3%分 辨 率：≥42dB电噪声电平：<8%灵敏度余量：≥60dB报警类型：进波、失波（门位：0-6000mm、门宽：0-6000mm、门高0-99%）

　　充电器电源：AC220V50Hz环境温度：-25℃—50℃

　　相对湿度：（20-95）%RH

　　CUS-2090型 便携式彩色超声波探伤仪

　　性能有了进一步的飞跃，它使用高清进口彩色液晶显示屏，仪器显示清晰稳定。采用全中文式键盘，直观易懂，通过按键可以调节仪器的基本参数，使仪器处于最佳的工作状态。全中文提示，操作更加简便。

　　A、功能特点：

　　高清彩色液晶显示。

　　高速采样，指标先进。

　　盲区小、噪声低

　　带有日历时钟，自动记录工作时间报告日期。

　　具有十套探伤工艺参数，可以分别记忆，独立保存。

　　制作幅度或分贝DAC曲线，取样点不受限制，并可进行DAC实时补偿。

　　具有波形冻结，焊缝定量、锻件定量、曲面修正等功能。

　　缺陷回波（垂直、水平、波幅）实时显示。

　　仪器配置多种探伤标准，可供用户自由选择。

　　使用高能量充电电池，可以保证更长时间的工作需要。

　　仪器可存储30个通道参数和1000幅波形（包括探伤参数、DAC曲线等）

　　体积小，重量轻（含电池1.5Kg）◆仪器另配制了SD卡，存储容量大，使用灵活，可完成数据读取、保存和删除功能，可移接电脑，完成数据处理打印等功能。

　　B、技术指标：

　　工作频率：0.4－15MHz★工作方式：单探头、双晶探头发射接收方式。

　　增益范围：0－120dB（步进为0.1dB、2dB、6dB）

　    水平线性：≤0.3%★垂直线性：≤3.0%★动态范围：≥32dB★灵敏度余量：≥50dB（200mm-Φ2平底孔，2.5PΦ20）

　　分辨率：≥36dB★检测范围：3－6000mm钢纵波

　　充电器电源：AC220V50Hz★锂电池（自动保护充放电）可连续工作5小时以上

技术问题

　　（1）模数转换器（ADC） ：ADC是探伤仪的超声信号输入电脑的必由之路，把连续变化的模拟信号变为数值信号。

　　（2）结构：目前，有全数方式和模拟数字混合 2种。

　　（3）软件：数字化超声探伤仪在软件方面是多种多样的，探伤仪的成败在很大程度上取决于软件的支持程度。

采购注意事项

　　目前市场上有一些数字超声波探伤仪不符合国家的相关标准。2005年国家颁布最新标准《JB/T10061-1999：A型脉冲反射式超声波探伤仪通用技术条件》。在这部新标准启用的同时，还颁布了《JJG746-2004超声波探伤仪检定规程》。国家首次对数字超声波探伤仪的检定规程作了详细解释。

　　由于超声波探伤仪是一种十分专业的仪器，不是专业人员，根本无法了解这种仪器，所以很多造假者钻了漏洞。国内一些厂家利用数字超声波探伤可以作假的特点，大肆生产不合格产品。

　　如果您不具备专业检测工具，以下简单检测方法可以帮您鉴别真伪：

　　1、在不连接探头的状态下，将增益调到最大，屏幕上的波形不能超过屏幕的10%，如果超过，此仪器不合格。

　　2、看垂直线性是否合格、方法

　　3、还有一些指标需要专用试块。建议新仪器送到省级计量测试所去鉴定，以免上当。

　　4、价格极低。

　　使用不合格超声波探伤仪的后果比较严重。由于超声波无损检测都是用在质量检测或安全检测，如发生质量事故甚至危及人身安全，您节省了一点钱买回的不合格仪器将会致您于非常不利的境遇。我们谴责那些制假者，请提高你们的技术开发水平，不要害人害己，如果真发生重大事故，也会使你们倾家荡产，自陷囹圄。

发展前景

　　 随着电子技术和软件技术的进一步发展，数字式超声波探伤仪有着广阔的发展前景。相信不久的将来，更加先进的新一代数字智能化超声探伤仪将逐步取代传统的模拟探伤仪，以图像显示为主的探伤仪将会在工业检验中得到广泛应用。
 

　　目前某些数字或智能仪器已具有简单手动B扫描功能，能示意性地显示被检工件的断面图像。随着技术的进步，将会有实用化带有探头位置信息输入的B扫描和C扫描功能，甚至可在便携式仪器上实现相控阵的B扫描和C扫描成像，使探伤结果像医用B超一样直观可见。
 

　　超声探伤缺陷定性历来是一个疑难问题，至今仍主要依赖于探伤人员的经验和分析判断，准确性差。现代人工智能学科的发展为实现仪器自动缺陷定性提供了可能。运用模式识别技术和专家系统，把大量已知缺陷的各种特征量输入样品库，使仪器接受人的经验，并经过学习后而具备自动缺陷定性的能力。