第5章 超声检测方法分类与特点 概述 超声检测方法分类的方式有多种，较常用的有如下几种： 1、按原理分类：脉冲反射法、衍射时差法（TOFD）、穿透法、共振法。 2．按显示方式分类：A型显示和超声成像显示（可细分为B、C、D、S、P型显示等）。 3．按波型分类：纵波法、横波法、表面波法、板波法、爬波法等。 4、按探头数目分类：单探头法、双探头法、多探头法。 5、按探头与试件的接触方式分类：接触法、液浸法、电磁耦合法。 6、按人工干预的程度分类：手工检测、自动检测。      每一个具体的超声检测方法都是上述不同分类方式的一种组合，如最常用的：单探头横波脉冲反射接触法（A型显示）。每一种检测方法都有其特点和局限性，针对每一检测对象所采用的不同的检测方法，是根据检测目的及被检工件的形状、尺寸、材质等特征来进行选择的。  5.1 按原理分类的超声检测方法    超声检测方法按原理分类，可分为脉冲反射法、衍射时差法、穿透法和共振法。  脉冲反射法      超声波探头发射脉冲波到被检工件内，通过观察来自内部缺陷或工件底面反射波的情况来对试件进行检测的方法，称为脉冲反射法。      脉冲反射法包括缺陷回波法、底波高度法和多次底波法。                                 缺陷回波法           底波高度法                                                       多次底波法  max.book118.com    衍射时差法 定义：Time Of Flight Diffraction                 衍射时差法超声检测 TOFD 方法利用缺陷端点的衍射波信号探测和测量缺陷的尺寸  TOFD基本结构：一发一收双探头                    宽角度纵波斜探头（通常） 2、TOFD检测设备举例 3、TOFD检测显示示例   A扫描显示   TOFD图像  4、物理基础－衍射   衍射（续） 埋藏缺陷的检测原理 扫查面开口缺陷的检测原理 底面开口缺陷的检测原理 层间缺陷的检测原理 TOFD检测图像——灰度图 TOFD扫查方式                非平行扫查                                    平行扫查                                偏置非平行扫查 1、表面开口裂纹 2、X形坡口根部未焊透 3、V形坡口根部未焊透 4、密集气孔 5、横向裂纹 6、根部未焊满 7、层间未熔合 8、根部未熔合 9、根部凹陷 10、根部过厚 TOFD优点    与脉冲反射法超声检测和射线检测相比，TOFD的主要优点在于： （1）能探测不利取向的缺陷，缺陷检出率高； （2）超声波束覆盖区域大； （3）缺陷高度测量精确； （4）实时成像，快速分析； （5）非基于波幅，波幅影响小； （6）快速、安全、方便。  荷兰焊接协会的对比试验POD 缺陷检出率 FCR 误报率 R可靠性 TOFD局限性  （1）由于TOFD的直通波和底面反射波均有一定的宽度，处于此范围的缺陷波难以被发现，因此在扫查面和底面存在几毫米的表面盲区； （2）TOFD信号较弱，易受噪声影响； （3）倾向于“过分夸大”中壁缺陷和部分良性缺陷，比如气孔、夹层等； （4）TOFD数据分析对检测人员要求高。  max.book118.com 穿透法 穿透法是采用一发一收双探头分别放置在试件相对的两端面，依据脉冲波或连续波穿透试件之后的能量变化来检测试件缺陷的方法。  max.book118.com 共振法 依据试件的共振特性来判断缺陷情况和工件厚度变化情况的方法称为共振法。常用于试件测厚。 共振法测厚的max.book118.com，目前已很少使用共振法测厚。  5.2 A型显示和超声成像 按超声信号的显示方式，可将超声检测方法分为A型显示和超声成像方法，其中超声成像显示按成像方式的不同又可再分为B、C、D、S、P型显示等。 max.book118.com      A型显示 max.book118.com，A型显示是一种波形显示，是将超声信号的幅度与传播时间的关系以直角坐标的形式显示出来，横坐标代表声波的传播时间，纵坐标代表信号幅度。A型显示是最基本的一种信号显示方式。 此时，示波管的电子束是振幅调制的。换言之，A型显示的内容是探头驻留在工件上某一点时，沿声束传播方向的回波振幅分布。 结合脉冲放射法的A型显示超声检测是目前用的最多的一种方法，目前特种设备行业常用的JB/T 4730.3－2005标准规定的就是A型脉冲反射法超声检测，采用该方法时，检测结果受检测人员的素质、经验等人为因素影响较大。   max.book118.com 超声成像方法 超声成像就是用超声波获得物体可见图像的方法。由于声波可以穿透很多不透光的物体，故利用声波可以获得这些物体内部结构声学特性的信息，超声成像技术将这些信息变成人眼可见的图像，即可以获得不透光物体内部声学特性分布的图像。物体的超声图像可提供直观和大量的信息，直接显示物体内部情况，且可靠性、复现性高，可以对缺陷进行定量动态监控。一般而言，超声成像方法是基于A型显示形成的工件不同截面的图像显示，大都具有自动数据采集、自动数据处理和自动作出评价的功能。 超声成像的研究历史 超声成像方法发展到现代，主要采用扫描接收信号、再进行图像重构的方式，因此又称为超声扫描成像技术，起初主要为B、C扫描成像，随后为检测焊缝而开发出D、P扫描（投影扫描成像）；因为相控阵技术的出现，又出现S扫描（扇形扫描成像）等。而对应的，A型显示又可称为A扫描显示。  1．B、C、D扫描成像             B、C、D扫描成像设备较简单、操作容易，已成为最普及的三种超声成像方法。其中的B扫描广泛用于医疗诊断，俗称B超。现在用于无损检测也取得了良好的效果。  2. P扫描成像 3. ALOK超声成像 4 相控阵和S扫描成像 相控阵技术(2009年3级复试）.ppt 5.3 按波型分类的超声检测方法  纵波法、横波法、表面波法、板波法、爬波法等  max.book118.com 纵波法    使用纵波进行检测的方法，称为纵波法。 1．纵波直探头法     单晶直探头脉冲反射法、双晶直探头脉冲反射法和穿透法     垂直法主要用于铸造、锻压、轧材及其制品的检测      2. 纵波斜探头法    将纵波倾斜入射至试件探测面，利用折射纵波进行检测的方法 探头移动范围较小、检测范围较深的一些部件; 粗晶材料 ; TOFD  max.book118.com 横波法  将纵波倾斜入射至试件探测面，利用波型转换得到横波进行检测的方法，称为横波法。由于入射声束与探测面成一定夹角，所以又称斜射法。      产生的两种方式  横波法主要用于焊接接头和管材的检测，是目前特种设备行业中应用最多的一种方法。检测其它试件时，则作为一种有效的辅助手段，用以发现与检测面有一定倾角的缺陷。  max.book118.com 表面波检测 使用表面波进行检测的方法，称为表面波法。    表面、近表面缺陷  1．表面波的性质  传播 运动状态 速度 能量分布 2、表面波的产生 （1）Y切石英法 （2）纵波折射法 3．人工反射体的反射特点  （1）柱孔 （2）横孔 （
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