1、1第5章超聲檢測方法分類與特點 山東省特種設備檢驗研究院淄博分院 王志飛2第5章超聲檢測方法分類與特點超聲檢測方法分類的方法有多種，較常用的有以下幾種：1. 按原理分類：脈沖反射法、衍射時差法（TOFD）、穿透法、共振法。2. 按顯示方式分類：A型顯示和超聲成像顯示（B、C、D、S、P型顯示等）。3第5章超聲檢測方法分類與特點3. 按波型分類：縱波法、橫波法、表面波法、板波法、爬波法。4. 按探頭數目分類：單探頭法、雙探頭法、多探頭法。5. 按探頭與工件的接觸方式分類：接觸法、液浸法、電磁耦合法。6. 按人工干預的程度分類：手工檢測、自動檢測。第5章超聲檢測方法分類與特點5.1 按原理分類的超

2、聲檢測方法5.1.1 脈沖反射法 超聲波探頭發射脈沖波到被檢工件內，通過觀察來自內部缺陷或工件底面反射波的情況來對工件進行檢測的方法。5第5章超聲檢測方法分類與特點5.1.1脈沖反射法超聲波探頭發射脈沖波到被檢工件內，通過觀察來自內部缺陷或工件底面反射波的情況來對工件進行檢測的方法，稱為脈沖反射法。脈沖反射法包括缺陷回波法、底波高度法、多次底波法。6第5章超聲檢測方法分類與特點1. 缺陷回波法 根據儀器示波屏上顯示的缺陷波形進行判斷的檢測方法，是脈沖反射法的基本方法。以回波傳播時間對缺陷定位，以回波幅度對缺陷定量。第5章超聲檢測方法分類與特點8第5章超聲檢測方法分類與特點2. 底波高度法 依據

3、底面回波的高度變化判斷工件缺陷情況的檢測方法。要求被檢工件檢測面與底面平行，耦合條件一致。作為一種輔助手段，配合缺陷回波法發現某些傾斜的、小而密集的缺陷。9第5章超聲檢測方法分類與特點10第5章超聲檢測方法分類與特點3. 多次底波法 依據多次底面回波的變化，判斷工件有無缺陷的方法。主要用于厚度不大、形狀簡單、檢測面與底面平行的工件檢測。第5章超聲檢測方法分類與特點第5章超聲檢測方法分類與特點 5.1.2 衍射時差法 衍射時差法（Time of Flight Diffraction 簡稱TOFD）：利用缺陷部位的衍射信號來檢測和測定缺陷尺寸的一種超聲檢測方法。通常采用縱波斜探頭，采用一發一收模式

4、。第5章超聲檢測方法分類與特點14第5章超聲檢測方法分類與特點 TOFD方法一般將探頭分布于焊縫兩側。在工件無缺陷部位，發射超聲脈沖后，首先到達接收探頭的是直通波，然后是底面反射波。有缺陷存在時，在直通波和底面反射波之間，接收探頭還會接收到缺陷處產生的衍射波。第5章超聲檢測方法分類與特點16第5章超聲檢測方法分類與特點第5章超聲檢測方法分類與特點顯示方式：A掃描信號和TOFD圖像，其中A掃描信號使用射頻波形式。TOFD圖像是將每個A掃描信號顯示成一維圖像線條，位置對應聲程，以灰度表示信號幅度，將掃查過程中采集到的連續的A掃描信號形成的圖像線條沿探頭的運動方向拼接成二維視圖，一個軸代表探頭移動距

5、離，另一個軸代表掃查面至底面的深度。18第5章超聲檢測方法分類與特點 第5章超聲檢測方法分類與特點TOFD方法一般將探頭分布于焊縫兩側。在工件無缺陷部位，發射超聲脈沖后，首先到達接收探頭的是直通波，然后是底面反射波。有缺陷存在時，在直通波和底面反射波之間，接收探頭還會接收到缺陷處產生的衍射波。20第5章超聲檢測方法分類與特點TOFD方法與脈沖反射法超聲檢測和射線檢測相比主要優點：（1）缺陷的衍射信號與缺陷的方向無關，缺陷檢出率高；（2）超聲聲束覆蓋區域大；（3）缺陷高度測量精確；（4）實時成像，快速分析；21第5章超聲檢測方法分類與特點（5）缺陷的定量不依賴于缺陷的回波幅度；（6）快速、安全、

6、方便。局限性：（1）由于TOFD的直通波和底面反射波均有一定的寬度，處于此范圍的 缺陷波難以被發現，在掃查面和底面存在幾毫米的表面盲區；第5章超聲檢測方法分類與特點（2）TOFD信號較弱，易受噪聲影響；（3）傾向于“過分夸大”中下部缺陷和部分良性缺陷，如氣孔、夾層等；（4）TOFD數據分析對檢測人員要求高。23第5章超聲檢測方法分類與特點5.1.3 穿透法 采用一發一收雙探頭分別放置在工件相對的兩端面，依據脈沖波或連續波穿透工件之后的能量變化來檢測工件缺陷的方法。24第5章超聲檢測方法分類與特點第5章超聲檢測方法分類與特點5.1.4 共振法 依據工件的共振特性來判斷缺陷情況和工件厚度變化情況的

7、方法。26第5章超聲檢測方法分類與特點5.2 A型顯示和超聲成像5.2.1 A型顯示 一種波形顯示，是將超聲信號的幅度與傳播時間的關系以直角坐標的形式顯示，橫坐標代表聲波的傳播時間，縱坐標代表信號幅度。27第5章超聲檢測方法分類與特點5.2.2 超聲成像方法 用超聲波獲得物體可見圖像的方法。超聲成像方法是基于A型顯示形成的工件不同截面的圖像顯示，大多具有自動數據采集、自動數據處理，部分還具有自動作出評價的功能。第5章超聲檢測方法分類與特點超聲掃描成像技術：采用掃描接收信號、再進行圖像重構的方式。1. B、C、D掃描成像 B掃描：顯示與聲束傳播方向平行且與工件的測量表面垂直的剖面； 29第5章超

8、聲檢測方法分類與特點 D掃描：顯示與聲束平面及測量表面都垂直 的剖面； C掃描：顯示工件的橫斷面。30第5章超聲檢測方法分類與特點31第5章超聲檢測方法分類與特點2. P掃描圖象 投影成像掃描，專為檢測焊縫開發的。結果以兩個投影圖的方式顯示： 俯視圖：投影面平行于表面； 側視圖：投影面平行于焊縫，且垂直于表面。 一種同時顯示C掃描圖像（側視）和D掃描圖像（側視）的成像系統。32第5章超聲檢測方法分類與特點第5章超聲檢測方法分類與特點5.3 按波型分類的超聲檢測方法5.3.1 縱波法1. 縱波直探頭法 使用縱波直探頭進行檢測的方法。對于與檢測面平行的缺陷檢出效果最佳，主要用于鑄造、鍛壓、軋材及其

9、制品的檢測。第5章超聲檢測方法分類與特點垂直入射法（垂直法）：波束垂直入射至工件檢測面，以不變的波型和方向透入工件。單晶直探頭法：雙晶直探頭法：穿透法：第5章超聲檢測方法分類與特點第5章超聲檢測方法分類與特點2. 縱波斜探頭法 將縱波傾斜入射至工件檢測面，利用折射縱波進行檢測的方法。 入射角小于第一臨界角，工件中同時有縱波和橫波，由于縱波傳播速度快，因此可利用縱波來識別缺陷和定量，注意不要和橫波信號混淆。第5章超聲檢測方法分類與特點5.3.2 橫波法 將縱波傾斜入射至工件檢測面，利用波型轉換得到橫波進行檢測的方法。 入射聲束與檢測面成一定的角度，又稱斜射法。兩種產生斜射聲束的方法：第5章超聲檢

10、測方法分類與特點（1）接觸法時采用斜探頭，由晶片發出的縱波通過一定傾角的斜楔到達接觸面，在界面處發生波型轉換，在工件中產生折射后的斜射橫波聲束；（2）利用水浸直探頭，在水中改變聲束入射到檢測面時的入射角，從而在工件中產生所需要波型和角度的折射波。第5章超聲檢測方法分類與特點第5章超聲檢測方法分類與特點5.3.3 表面波檢測1. 表面波的性質 表面波只在物體表面下幾個波長的范圍內傳播，當其沿表面傳播的過程中遇到表面裂紋時：（1）一部分聲波在裂紋開口處仍以表面波的形式被反射，并沿物體表面返回。第5章超聲檢測方法分類與特點（2）一部分聲波仍以表面波的形式沿裂紋表面繼續向前傳播，傳播到裂紋頂端時，部分

11、聲波被反射而返回，部分聲波繼續以表面波的形式沿裂紋表面向前傳播。（3）一部分聲波在表面轉折處或裂紋頂端轉變為變形縱波和變形橫波，在物體內部傳播。第5章超聲檢測方法分類與特點在表面波檢測中主要利用上述特性來檢測表面和近表面裂紋。表面下2倍波長深度范圍是表面波可檢測的深度范圍。第5章超聲檢測方法分類與特點2. 表面波的產生：3. 人工反射體的反射特點：4. 影響表面波傳播的其他因素：（1）油的影響：（2）表面粗糙度和材料組織的影響：（3）圓柱曲面的影響：第5章超聲檢測方法分類與特點5.3.4 板波檢測 使用板波進行檢測的方法。主要用于薄板、薄壁管等形狀簡單的工件檢測。板波充塞于整個工件，可以發現內

12、部的和表面的缺陷。檢測靈敏度取決于儀器工作條件和波的形式。第5章超聲檢測方法分類與特點5.3.5 爬波法 當縱波從第一種介質以第一臨界角附近的角度入射于第二種介質時，在第二種介質中同時存在表面縱波和斜射橫波。其中： 頭波：橫波的波前； 爬波（縱向頭波）：沿介質表面下一定距離處在橫波和表面縱波之間傳播的峰值波。第5章超聲檢測方法分類與特點第5章超聲檢測方法分類與特點5.4 按探頭數目分類的超聲檢測方法5.4.1 單探頭法 使用一個探頭兼作發射和接收超聲波的檢測方法。 對于與波束軸線垂直的面狀缺陷和立體型缺陷的檢出效果最好。第5章超聲檢測方法分類與特點5.4.2 雙探頭法 使用兩個探頭（一個發射、

13、一個接收）進行檢測的方法。 用于發現單探頭難以檢出的缺陷。 1. 并列式：發現與檢測面傾斜的缺陷。 雙晶探頭：將兩個并列的探頭組合在一起，具有較高的分辨力和信噪比。第5章超聲檢測方法分類與特點2. 交叉式：發現與檢測面垂直的面狀缺陷。第5章超聲檢測方法分類與特點3. V型串列式：發現與檢測面平行的面狀缺陷。4. K型串列式：發現與檢測面垂直的面狀缺陷。第5章超聲檢測方法分類與特點5.串列式：發現與檢測面垂直的片狀缺陷。 （厚焊縫的中間未焊透，窄間隙焊縫的坡口面未熔合） 特點：缺陷在顯示屏上的水平位置固定不變；上、下表面存在盲區。第5章超聲檢測方法分類與特點5.4.3多探頭法使用兩個以上的探頭組

14、合在一起進行檢測的方法。主要通過增加聲束來提高檢測速度或發現各種取向的缺陷。通常與多通道檢測儀和自動掃查裝置配合。第5章超聲檢測方法分類與特點5.5 按探頭接觸方式分類的超聲檢測方法5.5.1 接觸法和液浸法接觸法（直接接觸法）：探頭與工件檢測面之間，涂有很薄的耦合劑層。第5章超聲檢測方法分類與特點液浸法：將探頭和工件浸于液體中以液體作耦合劑進行檢測的方法。 （1）全浸沒式； （2）局部浸沒式：噴液式、通水式、漫溢式。第5章超聲檢測方法分類與特點第5章超聲檢測方法分類與特點接觸法和液浸法特點比較（1）接觸法優缺點： 多為手工操作，操作簡單；設備簡單，適用于現場檢測，成本較低；直接耦合，入射聲能損失小，可提供較大的厚度穿透力；在相同檢測參數下，檢測靈敏度高于液浸法。 第5章超聲檢測方法分類與特點（2）液浸法優缺點： 手工