1、超聲波耦合與補償.1耦合劑超聲耦合是指超聲波在探測面上的聲強透射率。聲強透射率高，超聲耦合好。為了提高耦合效果，在探頭與工件表面之間施加的一層透聲介質稱為耦合劑。耦合劑的 作用在于排除探頭與工件表面之間的空氣，使超聲波能有效地傳入工件，達到檢測的目的。 此外耦合劑還有減少摩擦的作用。一般耦合劑應滿足以下要求：(1)能潤濕工件和探頭表面，流動性、粘度和附著力適當，不難清洗。(2 )聲阻抗高，透聲性能好。(3)來源廣，價格便宜。(4 )對工件無腐蝕，對人體無害，不污染環境。(5 )性能穩定，不易變質，能長期保存。超聲波檢測中常用耦合劑有機油、變壓器油、甘油、水、水玻璃等。它們的聲阻捕如 下：耦合劑

2、機油水水玻璃甘油ZX106 kg/m2 - s 1.281.52.172.43由此可見，甘油聲阻抗高，耦合性能好，常用于一些重要工件的精確檢測，但價格較貴， 對工件有腐蝕作用。水玻璃的聲阻抗較高，常用于表面粗糙的工件檢測，但清洗不太方便， 且對工件有腐蝕作用。水的來源廣，價格低，常用于水浸檢測，但使工件生銹。機油和變壓 器油粘度、流動性、附著力適當，對工件無腐蝕、價格也不貴，因此是目前應用最廣的耦合 劑。此外，近年來化學漿糊也常用來作耦合劑，耦合效果比較好。.2影響聲耦合的主要因素影響聲耦合的主要因素有：耦合層的厚度，耦合劑的聲阻抗，工件表面粗糙度和工件表 面形狀。耦合層厚度的影響如圖6.11

3、所示，耦合層厚度對耦合有較大的影響。當耦合層厚度為-的奇數倍時，透 4聲效果差，耦合不好，反射回波低。當耦合層厚度系的整數倍或很薄時，透聲效果好，反2射回波高。果濕展地果濕展地圖6.11耦合層厚度d對耦合的影響圖6.12表面光潔度對耦合的影響表面粗糙度的影響由圖6.12可知，工件表面粗糙度對聲耦合有明顯的影響。對于同一耦合劑，表面粗糙 度高，耦合效果差，反射回波低。聲阻抗低的耦合劑，隨粗糙度的變差，耦合效果降低得更 快。但粗糙度也不必太低，因為粗糙度太低，耦合效果無明顯增加，而且使探頭因吸附力大 而移動困難。一般要求工件表面粗糙度R不高于umoa耦合劑聲阻抗的影響由圖4.11還可以看出，耦合劑

4、的聲阻抗對耦合效果也有較大的影響。對于同一探測面， 耦合劑聲阻抗大，耦合效果好，反射回波高，例如表面粗糙度廣100頃時，Z=2.4的甘油 耦合回波比Z=1.5的水耦合回波高67 dB。工件表面形狀的影響工件表面形狀不同，耦合效果不一樣，其中平面耦合效果最好，凸曲面次之，凹曲面最 差。因為常用探頭表面為平面，與曲面接觸為點接觸或線接觸，聲強透射率低。特別是凹曲 面，探頭中心不接觸，因此耦合效果更差。不同曲率半徑的耦合效果也不相同，曲率半徑大，耦合效果好。.3表面耦合損耗的測定和補償在實際檢測中，當調節檢測靈敏度用的試塊與工件表面粗糙度、曲率半徑不同時，往往 由于工件耦合損耗大而使檢測靈敏度降低。

5、為了彌補耦合損耗，必須增大儀器的輸出來進行 補償。1.耦合損耗的測定為了恰當地補償耦合損耗，應首先測定工件與試塊表面耦合損耗的分貝差。一般的測定耦合損耗差的方法為：在表面耦合狀態不同，其他條件(如材質、反射體、 探頭和儀器等)相同的工件和試塊上測定二者回波或穿透波高分貝差。下面以橫波斜探頭為例來說一、二次波檢測時耦合損耗的測定方法。一次波檢測又稱直射法，二次波檢測又稱一次反射法。一、二次波對應的水平距離為一倍跨距，常用1S表示。0對出鼠境0對出鼠境圖6.13耦合損耗dB差值的測定(a)對比試塊 (b)待測試塊首先制作兩塊材質與工件相同、表面狀態不同的試塊。一塊為對比試塊、粗糙度同試塊， 另一塊

6、為待測試塊，表面狀態同工件。分別在兩試塊同深度處加工相同的長橫孔反射體，然 后將探頭分別置于兩試塊上，如圖6.13所示，測出二者長橫孔回波高度的AdB差，此AdB 即為二者耦合損耗差。以上是一次波檢測時耦合損耗差的測定法。當用二次波檢測時，常用一發一收的雙探頭 穿透法測定。當工件與試塊厚度、底面狀態相同時，只需在同樣探測條件下用穿透法測定二者反射波 高的AdB即可。當工件厚度小于試塊厚度時，如圖6.14所示。圖中R、R2分別為工件上一倍跨距離(1S) 和兩倍跨距(2S)測試點的底面反射波高，R為試塊上一倍跨距(1S)測試點底面反射波高， 在、R2兩波峰之間連一直線，則用衰減器測得的R、R2連線高度差A dB即為二者的表面 耦合差補償量。當工件厚度大于試塊時，如圖6.15所示。圖中R、R2分別為試塊上1S和2S測試點上的 底面反射波高，R為工件1S測試點上底面反射波高，則R1R2連線與R的高度差即為二者的耦合差補償量。2.補償方法設測得的工件與試塊表面耦合差補償是 dB。具體補償方法如下:留4,【4穿透法洌博臺技工件厚大于試塊）圖6.15