第5章超聲檢測技

1、第5章 超聲通用檢測技術(shù)如第4章所述，超聲檢測方法可采用多種檢測技術(shù)，每種檢測技術(shù)在實施過程中，都有其必需考慮的特殊問題，其檢測過程也各有特點。但就脈沖反射法超聲檢測而言，它們在檢測條件選擇、耦合與補償、儀器調(diào)節(jié)、掃查和缺陷的定位、定量、定性等方面均有一些通用的檢測技術(shù)，總體上說，檢測的過程可歸納為以下幾個步驟：1工件的準備。2檢測條件的確定，包括儀器、探頭、試塊等的選擇。3檢測儀器的調(diào)節(jié)，包括時基線調(diào)節(jié)、靈敏度調(diào)節(jié)等。4掃查。5缺陷的評定。6檢測系統(tǒng)的復(fù)核7結(jié)果記錄與報告的編寫。本章將詳細敘述幾種最常用檢測技術(shù)(直射聲束縱波檢測、斜射聲束檢測和表面波檢測等)的共性問題，如：檢測面的選擇和儀器

2、、探頭的選擇，檢測記錄與檢測報告等，然后再分別介紹各檢測技術(shù)的實施步驟。5.1 工件準備工件準備主要包括對被檢工件的了解（如材質(zhì)、形狀、制造工藝等）、檢測技術(shù)要求、檢測面的選擇和準備等。5.1.1檢測面的選擇選擇檢測面時，主要應(yīng)考慮下列問題1首先考慮缺陷的最大可能取向，盡可能使聲束軸線與缺陷主反射面相垂直。針對一個確定的工件，當存在多個可供選擇的聲入射面時，檢測面的選擇首先考慮缺陷的最大可能取向，為有利于缺陷的檢出，應(yīng)盡可能選擇使聲束軸線與缺陷主反射面垂直或盡可能地接近垂直的入射面。缺陷的最大可能取向可根據(jù)低倍組織的研究來確定，也可根據(jù)工件材質(zhì)、加工工藝、形狀和所承受的應(yīng)力狀態(tài)等進行分析估計。

3、在很多情況下，檢測面并沒有可以選擇的余地，例如板材和棒材的檢測，探頭只能放置于板面或規(guī)則圓柱面，這時只能根據(jù)缺陷的可能取向，選擇入射超聲波的方向。因此，檢測面的選擇應(yīng)與檢測技術(shù)選擇結(jié)合起來進行綜合考慮。例如，對于板材中冶金缺陷的檢測，由于缺陷大多平行于板材表面，通常采用縱波垂直入射檢測，檢測面可選為與板材流線相平行的表面。又如棒材檢測時，可能的檢測面只有圓柱面，若采用縱波檢測時，可以檢出位于棒材中心區(qū)、且延伸方向與棒材軸向平行的缺陷，若要檢測位于棒材表面附近且垂直于表面的裂紋，或沿圓周方向延伸的缺陷，若檢測面仍只能是圓周面，則需采用斜射聲束沿周向或軸向檢測。2有些情況下，聲束需要從多個檢測面入

4、射進行檢測。如：變形金屬在變形過程中使缺陷有多種取向時；單面檢測存在盲區(qū)，而另一面檢測可以彌補時；單面檢測靈敏度不能覆蓋到整個工件范圍時等；均應(yīng)考慮聲束從多個檢測面入射進行檢測。5.1.2 檢測面的準備為保證檢測面能提供良好的聲耦合，在進行超聲檢測前，應(yīng)先對工件進行外觀檢查，去除松動的氧化皮、毛刺、油污、切削或磨削顆粒等。如果個別部位不可能清除，應(yīng)作出標記或記錄，供質(zhì)量評定時參考。5.2 儀器和探頭的選擇正確選擇儀器和探頭對于有效地檢出缺陷，并對缺陷定位、定量和定性是至關(guān)重要的。在實際超聲檢測中，應(yīng)根據(jù)工件的結(jié)構(gòu)形狀、材質(zhì)、加工工藝和技術(shù)要求等來選擇儀器和探頭。5.2.1 儀器的選擇一般市場出

5、售的A型脈沖反射超聲檢測儀，雖然種類繁多、性能各異，但基本功能均已具備，其基本性能（垂直線性、水平線性、衰減器精度等）一般已能滿足通常超聲檢測的要求。對于給定的任務(wù)，在選擇超聲檢測儀時，主要考慮的是該任務(wù)的特殊要求，可從以下幾方面進行考慮：1所需采用的超聲頻率特別高或特別低時，應(yīng)注意選擇頻帶寬度包含所需頻率的儀器。2對薄工件檢測和近表面缺陷檢測，應(yīng)考慮選擇發(fā)射脈沖可調(diào)為窄脈沖的儀器。3檢測大厚度工件或高衰減材料時，應(yīng)選擇發(fā)射功率大、增益范圍大、電噪聲低的儀器，以提高穿透能力和小缺陷的檢出能力。4對衰減小、厚度大的工件，應(yīng)選用重復(fù)頻率可調(diào)為較低數(shù)值的儀器，以避免幻像波的干擾。5對室外現(xiàn)場檢測，應(yīng)

6、選擇重量輕、示波屏亮度好、在日光下波形顯示清晰、抗干擾能力強的便攜式儀器。6自動快速掃查時應(yīng)選擇重復(fù)頻率高的儀器。5.2.2 探頭的選擇在超聲檢測中，超聲波的發(fā)射與接收都是通過探頭實現(xiàn)的，因此，探頭是影響超聲檢測能力的關(guān)鍵器件。探頭種類很多，性能差異也很大，有些性能要求是互相矛盾的。因此，不能籠統(tǒng)地說哪種性能的探頭好，因為對不同的檢測對象，需要不同的探頭性能，應(yīng)根據(jù)具體情況合理地選擇。選擇探頭時，應(yīng)針對某一具體的檢測對象，根據(jù)被檢件的材質(zhì)、形狀、制造工藝、可能產(chǎn)生的缺陷部位及方向，合理地進行選擇。探頭的選擇包括探頭類型，頻率及頻率特性、晶片尺寸、斜射探頭的角度、聚焦探頭的焦距等探頭參數(shù)的選擇。

7、一探頭類型選擇常用的探頭類型有直探頭、橫波斜探頭、縱波斜探頭、表面波探頭、雙晶探頭、板波探頭、聚焦探頭等。選擇探頭類型時，一般應(yīng)根據(jù)工件的形狀和可能出現(xiàn)缺陷的部位、方向等條件來選擇，選擇探頭類型時，應(yīng)使主聲束軸線盡可能與缺陷的主反射面相垂直。直探頭發(fā)射或接收縱波，波束軸線垂直于檢測面，利用縱波進行檢測的，主要用于檢測與檢測面平行的缺陷，如鍛件、板材中的夾層、折疊等缺陷。橫波斜探頭是通過波形轉(zhuǎn)換，利用在工件中產(chǎn)生的純橫波進行檢測的，用于檢測與檢測面有一定角度的缺陷，主要用于焊縫、管材的檢測或作為直探頭檢測的輔助檢測。縱波斜探頭是采用小角度的縱波入射角在工件中產(chǎn)生折射縱波進行檢測的，此時工件中同時

8、存在縱波和橫波，使用時應(yīng)注意橫波的干擾，可利用縱波和橫波的波速不同加以識別。縱波斜探頭主要用于晶粒粗大的工件檢測，當材料的晶粒粗大時，相同頻率的橫波衰減比縱波大，可利用縱波穿透能力強的特點對工件進行檢測。表面波探頭是通過波形轉(zhuǎn)換，利用表面波進行檢測，用于檢測工件表面缺陷。雙晶直探頭的盲區(qū)小，雜波少，主要用于檢測近表面缺陷和薄工件檢測（如厚度小于20mm的鋼板檢測）。聚焦探頭的聲能集中，分辨率好，信噪比高，主要用于管、板材的水浸檢測，也用于對已發(fā)現(xiàn)缺陷的精確定量和定位等目的。二探頭頻率選擇在超聲檢測中，常用的頻率一般在0.5MHz10MHz之間，可供選擇的頻率范圍大，在選擇中，主要應(yīng)注意下述幾點

9、：1頻率對缺陷探測能力的影響超聲波的頻率在很大程度上決定了超聲波對缺陷的探測能力。頻率高時，波長短，探頭所發(fā)射的聲場擴散角小、聲束窄、能量集中，因此，橫向分辨力好，缺陷定位準確。另一方面，由于波的繞射，超聲檢測所能檢測的最小缺陷尺寸約為/2，當頻率越高時，波長越短，有利于發(fā)現(xiàn)小的缺陷，這些都是對檢測是有利的。但頻率高時，近場區(qū)長度大，處于近場區(qū)內(nèi)的缺陷反射信號強度隨聲程的變化大，且其變化不是單調(diào)的，這對近場區(qū)內(nèi)的缺陷定量、定位均存在不利的影響，再者，頻率高時，聲束窄，掃查空間小，只能發(fā)現(xiàn)聲束軸線附近的缺陷，對裂紋、未熔合等面狀缺陷，因其有明顯的反射指向性，如果超聲波不是近于垂直地入射到裂紋面上

10、，在檢測面上就不能產(chǎn)生足夠的反射回波，造成對缺陷的漏檢，頻率越高，這種現(xiàn)象越明顯，頻率低時，則檢測能力的特點正好相反。2頻率對超聲波衰減的影響材料中超聲波的衰減與頻率有極大的關(guān)系，通常頻率越高，衰減越大。對于金屬材料，超聲波的波長與金屬晶粒的大小相當或更小時，即頻率過高或晶粒粗大時，衰減很顯著，往往得不到足夠的穿透能力。同時，由于晶界的散射還會出現(xiàn)草狀回波，使信噪比降低，缺陷檢出困難，在這些情況下，應(yīng)考慮降低頻率。3探頭所發(fā)射超聲波的頻率特性的影響探頭發(fā)射的超聲脈沖頻率不是單一的，而是有一個范圍，稱為帶寬。寬帶探頭(窄脈沖探頭)所對應(yīng)的脈沖寬度較小，縱向分辨力好，但由于探頭使用的阻尼較大，通常

11、靈敏度較低；窄帶探頭則脈沖較寬，縱向分辨力差，但靈敏度較高，穿透能力強。一些研究表明，寬帶探頭由于脈沖短，在材料內(nèi)部散射噪聲較高的情況下，具有比窄帶探頭信噪比好的優(yōu)點。 另外，對于包含同樣周期數(shù)的脈沖，頻率較高時，脈沖的寬度較小，因而縱向分辨力較好。因此，對要求縱向分辨力高的情況下，也常常選用高頻探頭。但不同探頭的性能差異較大，由于阻尼的不同，有的高頻探頭也不一定比低頻探頭脈沖窄。4對頻率的綜合選擇綜上所述，頻率的選擇可以這樣考慮， 對于小缺陷的檢測，厚度小的薄工件檢測，可以選擇較高頻率； 對于大厚度工件，高衰減材料，應(yīng)選擇較低頻率。 在靈敏度滿足要求的情況下，選擇寬帶探頭可提高分辨力和信噪比

12、。針對具體對象，適用的頻率應(yīng)在上述考慮當中取得一個最佳的平衡，既保證所需尺寸缺陷的檢出，滿足分辨力的要求，也要保證整個檢測范圍內(nèi)足夠的靈敏度與信噪比。三探頭晶片尺寸的選擇1晶片尺寸對缺陷的探測能力的影響探頭的晶片面積一般不大于500mm2，圓晶片直徑一般不大于25mm，探頭晶片尺寸的大小對檢測能力的影響主要考慮下列幾個因素：（1）晶片尺寸大時，指向角小，聲能集中，也就是說，大尺寸晶片在近場時的覆蓋范圍大，而在遠場時，則由于指向性的關(guān)系，其覆蓋范圍可能小于小尺寸晶片。對于缺陷的定位，聲束窄較為有利，因而在遠場區(qū)檢測時，應(yīng)選擇較大晶片以獲得小的指向角，但對于厚度較小的工件，宜選用小尺寸晶片，以獲得

13、小的覆蓋范圍，有利于缺陷定位。（2）晶片尺寸越大，探頭所輻射的聲能越大，指向角變小，因而遠距離的掃查范圍相對變小，發(fā)現(xiàn)遠距離缺陷的能力增強。（3）晶片尺寸越大，近場長度也增大，這對檢測是不利的。當采用當量法根據(jù)缺陷幅度來評定缺陷時，則應(yīng)盡量使缺陷位于遠場區(qū)，為此，可選擇小尺寸的晶片以減小近場長度。就檢測靈敏度而言，如果忽略超聲波在材料中的衰減，近場長度決定了靈敏度隨缺陷至探頭距離的增大而下降的快慢，近場越長，靈敏度下降越慢。因此，對于需要檢測靈敏度高的情況或厚度大的工件，為使整個探測深度范圍內(nèi)靈敏度下降不致于太快，應(yīng)盡可能選擇近場長度較長（晶片尺寸較大）的探頭。2晶片尺寸的綜合選擇綜合來看，多

14、數(shù)情況下，檢測大厚度的工件，采用大直徑探頭較為有利；檢測厚度較小的工件，則采用小直徑探頭較為合理。在實際檢測時，應(yīng)根據(jù)具體情況，選擇能滿足檢測要求的探頭。四橫波斜探頭的K值選擇在橫波檢測中，探頭的K值對缺陷的檢出率、檢測靈敏度、聲束軸線方向、一次波的聲程等均有較大的影響。在焊縫檢測中，K值的選擇主要考慮下述三個因素，其一，要保證主聲束能掃查到整個焊縫橫截面；其二，應(yīng)考慮到可能與擬檢測的缺陷主反射面所形成的角度，盡量使主聲束能與缺陷的主反射面相垂直；其三，應(yīng)考慮能否獲得較高的靈敏度。如考慮第一個因素，應(yīng)采用大K值的探頭。如考慮第二個因素，則應(yīng)從母材的材質(zhì)、厚度、坡口形式、焊接工藝及預(yù)期檢出的缺陷

15、等因素綜合考慮。如考慮最后一個因素，則應(yīng)采用小K值的探頭，對有機玻璃/鋼而言，小K值探頭的往復(fù)透過率高，同時，小K值探頭的聲程短，材衰也小，這些都有利于提高靈敏度。另外，為檢測單面焊焊縫中的未焊透，應(yīng)考慮端角反射對聲壓反射率的影響，當K0.51.5的范圍內(nèi)，端角反射率最大，靈敏度高；而當K約為0.5或K約為2時，端角反射率較小，缺陷易漏檢；在實際檢測中，當工件厚度較小時，應(yīng)選用較大的K值，以增大一次波的聲程，避免在近場區(qū)檢測。當工件厚度較大時，應(yīng)選用較小的K值，以減少聲程過大引起的衰減，便于發(fā)現(xiàn)較大深度的缺陷。五聚焦探頭焦距與晶片直徑的選擇1焦距和水層距離的選擇對聚焦檢測來說，聚焦探頭的焦距是

16、極為重要的參數(shù)。焦距選擇首先要考慮擬放置焦點的深度位置。對于接觸法檢測來說，縱波聚焦探頭的焦距基本上與擬檢測的缺陷深度相對應(yīng)。橫波聚焦斜探頭的焦距則以缺陷深度對應(yīng)的聲程來計算。水浸聚焦檢測時，焦點位置的放置有不同的要求。在檢測一定厚度的鍛件時，有時須將焦點放在材料內(nèi)部的不同深度以提高不同深度缺陷的檢測信噪比；有時則為了使反射聲壓在材料內(nèi)部單調(diào)下降以及提高近表面分辨力，將焦點放在工件的入射表面。在采用穿透法或反射法檢測薄板類材料時，可將焦點放在材料厚度中間；在檢測結(jié)合面質(zhì)量時，則將焦點放在結(jié)合面上。在對管棒類材料進行聚焦檢測時，由于曲面的影響，情況還要復(fù)雜一些，這里不詳細敘述。水浸法焦距的選擇除

17、考慮擬檢測的深度位置以外，還需考慮水層距離的影響。如圖5-1 圖5-1 水浸聚焦檢測示意圖所示，聚焦聲束在水中傳播距離H后再進入工件，由于界面折射作用，使聲束進一步會聚于焦點A/，這時在工件中的聚焦深度為l。探頭的水中焦距F，l /為水中焦點距工件表面的距離，則H、F與l的關(guān)系可用下式表示： （51）式中，CL工件中的縱波聲速；C水水中聲速。確定了在工件中的聚焦深度l，再考慮適當?shù)乃郒，即可計算出所需的焦距。2焦距與晶片直徑對聚焦檢測效果的影響在需檢測一定厚度范圍的情況下，要考慮焦區(qū)長度的大小，綜合選擇焦距與晶片直徑。焦區(qū)長度與焦點直徑均隨焦距增大而增大，隨晶片直徑增大而減小。為了得到較長的

18、焦區(qū)，以增大一次探測的深度范圍，需要較大的焦距，較小的晶片直徑，但同時，焦點直徑也會增大，橫向分辨力變低，而且，由于N/F值的減小，焦點附近的能量會聚效果也變差。為了得到小焦點以提高橫向分辨力和聚焦效果，需要小焦距和大晶片直徑，這時，焦區(qū)長度變小，掃查深度也小，檢測效率也將降低。因此，高分辨力、好的聚焦效果和檢測速度總是矛盾的，應(yīng)綜合進行考慮，適當選取。為了在較大的深度上得到較小的焦點和好的聚焦效果，則必須增大晶片的直徑。5.3 耦合與補償5.3.1 耦合與耦合補償超聲耦合就是實現(xiàn)聲能在探頭與試件之間的傳遞。向工件傳遞的聲能愈大，超聲耦合愈好，這取決于探頭與檢測面之間的聲壓往復(fù)透過率。聲壓往復(fù)

19、透過率高，說明耦合好。為了提高耦合效果，應(yīng)在探頭與檢測面之間施加耦合劑薄層。施加耦合劑薄層的作用是排除探頭與檢測面之間的空氣，增大聲壓往復(fù)透過率，使聲波能有效的進入工件，達到檢測的目的。耦合補償是指在利用試塊調(diào)節(jié)靈敏度時，當被檢工件的表面狀態(tài)與試塊存在差異時所采取的一種補償措施，測定兩者之間的差異的分貝差，即為耦合補償值。因此，合理地選擇耦合劑，測定耦合補償值，是超聲檢測中必不可少的步驟。為達到此目的，應(yīng)首先了解影響耦合的各種因素。5.3.2 影響耦合的因素影響耦合的因素較多，主要的因素是耦合劑的聲阻抗、耦合層厚度、被檢件表面粗糙度、被檢件表面形狀等。1耦合層厚度的影響如圖5-2所示，耦合層厚

20、度對耦合效果有較大的影響，當耦合層的厚度為半波長（/2）的整數(shù)倍時，耦合效果好，反射回波高；當耦合層的厚度為/4的奇數(shù)倍時，透聲效果差，反射回波低；而當耦合層厚度小于/4時，耦合層的厚度越薄，耦合效果越好。 圖5-2 耦合層厚度對回波高度的影響 圖5-3 表面粗糙度對回波高度的影響2耦合劑聲阻抗的影響從圖5-3中可看到：耦合劑的聲阻抗對耦合效果有較大的影響，對于同一檢測面，當耦合劑的聲阻抗越大，耦合效果越好，反射回波也越高；例如當表面的粗糙度為100m時，聲阻抗為2.43×106Kg/m2·s的甘油比聲阻抗為1.5×106Kg/m2·s的水的回波高度高6

21、7dB。3被檢件表面粗糙度的影響從圖5-3中可看到：被檢件表面粗糙度對耦合效果有明顯的影響，對于同一耦合劑，被檢件表面粗糙度越大，耦合效果越差，反射回波低。聲阻抗低的耦合劑，耦合效果隨粗糙度的變化比聲阻抗高的耦合劑大，耦合效果會降低得更快。從圖5-3中還看到：被檢件表面粗糙度也不能太小，如表面過于光潔，耦合效果無明顯提高，但工件對探頭的吸附力增大，使探頭移動困難。一般要求表面的粗糙度應(yīng)不大于6.3m。4工件表面形狀的影響工件表面形狀不同，耦合效果不同，對于表面為平面的探頭，工件表面為平面時的耦合效果最好，凸曲面次之，凹曲面最差。因為表面為平面的探頭與凸曲面為點接觸或線接觸，接觸面小，故耦合效果

22、差，對凹曲面，探頭中心難以與工件表面接觸，因此，耦合效果最差。不同曲率半徑的耦合效果也不同，曲率半徑越小，接觸面也越小，耦合效果越差。5.4 縱波檢測技術(shù)5.4.1 超聲檢測儀的調(diào)節(jié)在實施一項超聲檢測前，首先要進行檢測儀的調(diào)節(jié)，對于A型顯示來說，主要是對儀器進行時基線調(diào)節(jié)和檢測靈敏度調(diào)節(jié)，以保證在確定的檢測范圍內(nèi)發(fā)現(xiàn)規(guī)定尺寸的缺陷，并確定缺陷的大小和位置。一時基線的調(diào)節(jié)時基線調(diào)節(jié)也稱為掃描速度調(diào)節(jié)，其調(diào)節(jié)內(nèi)容包括兩個方面，一方面是要使時基線顯示的范圍足以包含所需檢測的最大深度范圍，另一方面是要使時基線刻度與在材料中聲波傳播的距離成一定比例，以便準確測定缺陷的位置。1時基線調(diào)節(jié)的內(nèi)容時基線調(diào)節(jié)包

23、括時基線比例調(diào)節(jié)和零位調(diào)節(jié)。（1）時基線比例的調(diào)節(jié)示波屏上時基線的水平刻度值（格）與相應(yīng)的聲程(mm)的比例關(guān)系稱為時基線比例，即。n是示波屏上水平刻度一格所代表的實際聲程。例如，時基線比例為聲程1：5，即：=1：5，是指示波屏上水平刻度一格代表的實際聲程為5mm。n值的大小是根據(jù)檢測范圍來確定的，所以，時基線調(diào)節(jié)又稱為探測范圍調(diào)節(jié)。（2）零位調(diào)節(jié)為對缺陷進行準確地定位，在調(diào)節(jié)掃描速度的時候，需要將超聲波在保護膜（直探頭）、楔塊（斜探頭）和耦合劑中傳播的時間（距離）扣除掉，使探頭入射點（即聲束開始進入工件的點）成為計算聲程的起始點，這樣，時基線的讀數(shù)才能直接與反射回波的深度相對應(yīng)。為達到這一目

24、的，必需通過調(diào)節(jié)儀器上的脈沖位移旋鈕，使示波屏上的水平刻度零點與探頭的入射點相重合，這一調(diào)節(jié)過程稱為零位調(diào)節(jié)。經(jīng)過零位調(diào)節(jié)后，始波的前沿位置并不在示波屏上水平刻度的零點上，而是向左邊有一定的偏移。2調(diào)節(jié)時基線比例應(yīng)注意的問題（1）試塊要與工件的材質(zhì)相同或相近時基線比例調(diào)節(jié)可以在工件上或在試塊上進行。用試塊調(diào)節(jié)時基線比例時，試塊的材質(zhì)要與工件相同或相近。如果試塊與工件的材質(zhì)不同，由于二者的聲速不同，它們的回波在相同的水平刻度值上反映的聲程是不相同的，這就會使缺陷定位產(chǎn)生誤差甚至導(dǎo)致缺陷的誤判。（2）要用兩個不同聲程的反射波進行調(diào)節(jié)，不能用一次反射波和始波來調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)掃描速度時，無論是用工件調(diào)節(jié)，還

25、是用試塊調(diào)節(jié)，必須利用除始波以外的兩個不同聲程的反射波進行調(diào)節(jié)，而不能只利用一次反射波和始波來調(diào)節(jié)。因為，一次反射波和始波的距離中包括有超聲波在耦合劑、保護膜或楔塊中的傳播距離，這一距離大于一次反射波在工件中的傳播距離，因此，若用一次反射波和始波進行調(diào)節(jié)，將會產(chǎn)生較大的誤差，使缺陷定位不準確。（3）確定時基線比例（n值）時，既要滿足探測范圍，又要充分利用時基線的刻度范圍。時基線比例（n值）的大小是根據(jù)探測范圍來確定的，調(diào)節(jié)掃描速度時，必須滿足檢測范圍的要求。但如果只滿足檢測范圍，而檢測范圍只占據(jù)時基線的一少部分，這將不利于對缺陷回波的觀察。因此，調(diào)節(jié)時基線比例時，應(yīng)使檢測范圍占據(jù)時基線滿刻度的

26、大部分。在實際探傷時，通常使檢測范圍占據(jù)水平刻度的80%左右。如果需要觀察底波以后的回波時，可用下式確定n值：n= (52)式中： 探測范圍（聲程）b 水平滿刻度值(格)。如果只需要觀察底波以前的回波時，可用下式確定n值：n= (53)3. 縱波探傷時的時基線比例調(diào)節(jié)縱波探傷時，時基線比例調(diào)節(jié)一般采用聲程調(diào)節(jié)法，聲程調(diào)節(jié)法是指示波屏水平刻度值代表聲的傳播聲程。調(diào)節(jié)時，可用工件或試塊上的已知尺寸的部位來調(diào)節(jié)掃描速度。例如，檢測厚度為400mm的工件，如何調(diào)節(jié)時基線比例？（1）確定時基線的調(diào)節(jié)比例(以最大探測范圍為準)：即時基線的調(diào)節(jié)比例為：聲程 1：5。（2）調(diào)節(jié)方法：方法1：利用IIW試塊上厚

27、度為100mm的底面進行調(diào)節(jié)：首先，應(yīng)確定厚度為100mm的第一次底面反射波（B1）在時基線上的水平刻度值（1）：再按同樣的方法，可依次計算出各次底面回波B2、B3、B4在時基線上的水平刻度值分別為40、60、80（格），調(diào)節(jié)過程：將直探頭置于IIW試塊上厚度為100mm的底面，重復(fù)調(diào)節(jié)脈沖位移旋鈕和深度微調(diào)旋鈕，直至各次底面回波B1、B4對準水平刻度值20、80格，如圖5-4所示，這時時基線的調(diào)節(jié)比例正好是1：5，采用這種調(diào)節(jié)時，能同時實現(xiàn)聲程零位和時基線零位的重合。 圖5-4 縱波直探頭在IIW試塊上調(diào)節(jié)掃描速度的示意圖方法2：若工件上下底面平行，可利用厚度為400mm的大平底調(diào)節(jié)：確定厚

28、度為400mm的底面第一次反射波（B1）在時基線上的水平刻度值（1）：按同樣的方法，可依次計算出第二次底面回波B2在時基線上的水平刻度值為160（格）。調(diào)節(jié)時，先進行時基線比例調(diào)節(jié)，將直探頭置于400mm探測面上，如圖5-5（a）所示，若將第一底面回波調(diào)至時基線刻度為80格的位置，則第二次底面回波在示波屏以外，無法用兩個不同聲程的反射波進行調(diào)節(jié)，故應(yīng)先調(diào)節(jié)脈沖位移旋鈕，將第一底面回波調(diào)至時基線刻度為0的位置，再反復(fù)調(diào)節(jié)脈沖位移旋鈕和深度微調(diào)旋鈕，直至底面回波B1、B2分別對準水平刻度為0、80格的位置上，如圖5-5（b）所示。最后再進行零位校準，即調(diào)節(jié)脈沖位移旋鈕，將第一次底面回波（B1）平移

29、至時基線刻度為80格的位置，如圖5-5（c）所示，至此，時基線比例就調(diào)節(jié)好了。（a） （b） （c）圖5-5 用底面回波B1、B2調(diào)節(jié)時基線的波形示意圖二檢測靈敏度的調(diào)節(jié)1靈敏度檢測靈敏度是指在確定的聲程范圍內(nèi)發(fā)現(xiàn)規(guī)定大小缺陷的能力。靈敏度太高或太低均對檢測帶來不利的影響，靈敏度太高，示波屏上的雜波多，信噪比低，給檢測帶來困難，靈敏度太低，容易引起漏檢。靈敏度一般應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品技術(shù)要求或有關(guān)標準確定。2調(diào)節(jié)檢測靈敏度的目的調(diào)節(jié)靈敏度的目的在于發(fā)現(xiàn)工件中規(guī)定大小的缺陷，并對缺陷進行定量。在實際檢測中，常將靈敏度分為基準靈敏度和檢測靈敏度，基準靈敏度是指記錄靈敏度，它通常用于缺陷的定量和缺陷的等級評定

30、，故也稱評定靈敏度；檢測靈敏度是指實際檢測時的靈敏度。檢測靈敏度一般比基準靈敏度高，這是因為在檢測中，為提高掃查速度又不引起缺陷漏檢，故需要在基準靈敏度的基礎(chǔ)上適當提高靈敏度，以此作為檢測靈敏度。3檢測靈敏度的調(diào)節(jié)方法靈敏度一般通過調(diào)節(jié)“增益”、“衰減器”、“發(fā)射強度”等旋鈕來實現(xiàn)，常用調(diào)節(jié)靈敏度的方法有試塊對比法、當量計算法(包括試塊計算法和工件底波法)、AVG曲線法。靈敏度調(diào)節(jié)時，一般需要設(shè)置基準波幅高度（也稱基準高度），所謂基準波幅高度，是指將某一基準反射體的回波波幅人為地設(shè)定至某一高度，如50%、60%或80%，其目的在于與缺陷信號幅度進行比較，進而評定缺陷的當量。（1）試塊比較法試塊

31、比較法是利用試塊中的人工反射體直接進行靈敏度調(diào)節(jié)的方法，也稱試塊法或試塊對比法。調(diào)節(jié)時，應(yīng)根據(jù)被檢工件的厚度和靈敏度要求來選擇相應(yīng)的試塊，將探頭對準試塊上的的人工反射體，調(diào)節(jié)儀器上的有關(guān)靈敏度旋鈕，使示波屏上人工反射體的最高反射回波達到基準高度。1）試塊比較法的適應(yīng)性試塊比較法不受工件厚度的限制，但對于厚度x<3N的工件，一般采用試塊比較法，因為在這一聲程范圍內(nèi)不符合計算法的適用條件，且其波幅高度隨距離的變化不是單調(diào)的。2）試塊選用縱波檢測最常用的人工反射體是平底孔。對于標準規(guī)定的平底孔直徑，需要根據(jù)要求檢測的深度范圍以及探頭的距離-波幅特性，選擇恰當聲程的平底孔試塊。3）調(diào)節(jié)時注意點檢

32、測深度范圍通常按工件的厚度和上、下表面允許的檢測盲區(qū)確定，有時也根據(jù)零件要求，規(guī)定特定深度范圍的檢測。直探頭對平底孔的距離-波幅曲線通常有如圖5-6（a）和圖5-6（b）所示的兩種情況，。調(diào)節(jié)靈敏度的試塊應(yīng)是所要求的檢測深度范圍內(nèi)平底孔反射幅度最低的相應(yīng)聲程的試塊。因此，對每一個探頭，都應(yīng)預(yù)先測試、了解其距離-波幅特性，對圖5-6（a）的情況，應(yīng)選擇聲程對應(yīng)于檢測深度范圍上、下沿的平底孔，將平底孔的反射波幅分別調(diào)到示波屏的一定高度，比較兩者的幅度，取較低者將其調(diào)到示波屏滿刻度的80，作為檢測靈敏度。對圖5-6（b）的情況，則需增加聲程對應(yīng)于OA的試塊。將其平底孔幅度與對應(yīng)于檢測深度范圍上、下限

33、的平底孔反射幅度相比較，取幅度最低者用于調(diào)節(jié)儀器靈敏度。若檢測用試塊不是專為該工件制作的，平底孔聲程與檢測范圍上、下沿不完全一致，則可選一塊聲程比上沿深度略小的試塊，和一塊聲程比下沿深度略大的試塊代替。對于厚度較大的工件，若上表面允許盲區(qū)較大，在已知探頭的距離-波幅特性的情況下，也可僅采用一個聲程與厚度相近的平底孔試塊，將平底孔反射波高調(diào)到示波屏的規(guī)定高度。在調(diào)節(jié)完儀器增益設(shè)置，保證系統(tǒng)具有足夠的靈敏度之后，還需確認此時的近表面分辨力是否滿足上表面盲區(qū)的允許值，即能否保證檢測范圍上沿所對應(yīng)的信號的清晰分辨。（a） （b）圖5-6 直探頭的平底孔距離-波幅曲線4）試塊比較法調(diào)節(jié)檢測靈敏度的特點用

34、試塊比較法調(diào)節(jié)檢測靈敏度的特點是不受工件上下底面是否平行及底面是否平整的限制，也不受聲程大小的限制，既可用于探測厚度小于3N的工件，也可用于探測厚度大于3N的工件。但使用試塊比較法調(diào)節(jié)檢測靈敏度時，要根據(jù)檢測要求制作一套與工件材質(zhì)相同或相近的對比試塊，并要判明試塊的表面狀態(tài)（如表面形狀、粗糙度）和材質(zhì)衰減與被檢工件是否存在差異，如存在差異，則應(yīng)進行補償和修正。下面舉例說明檢測靈敏度的調(diào)節(jié)方法：例：鈦合金鍛件，檢測部位厚度為70mm，上、下表面加工余量為10mm，用5P14探頭進行檢測，要求按F1.2mm平底孔調(diào)節(jié)靈敏度。 確定檢測范圍：上表面加工余量是10mm，則檢測范圍上沿為10mm，下沿為

35、總厚度70mm減去下表面加工余量10mm，即為60mm。 選取試塊：假定已知探頭距離-波幅特性與圖5-6（a）相似，則選取10mm和60mm聲程的F1.2mm平底孔試塊調(diào)節(jié)靈敏度。假定測得的傳輸修正值為3dB。 調(diào)節(jié)過程：a) 在水平基線已調(diào)節(jié)好的情況下，將抑制旋鈕置于“關(guān)”或“0”，使衰減器保留一定余量的分貝數(shù)。b) 將探頭置于聲程為60mm的F1.2mm平底孔試塊上，移動探頭，找到反射回波，并使回波高度達到最高。調(diào)節(jié)衰減（或增益）旋鈕，把回波高度調(diào)到規(guī)定高度（60%或80%）。c) 將探頭置于聲程為10mm的F1.2mm平底孔試塊上，移動探頭，找到反射回波，并使回波高度達到最高。觀察回波高

36、度是否達到或超過了規(guī)定高度，若未達到，則應(yīng)調(diào)節(jié)衰減（或增益）旋鈕，把回波高度調(diào)到規(guī)定高度；若超過，則不必再對衰減（或增益）進行調(diào)節(jié)。d) 完成上述調(diào)節(jié)之后，再用衰減（或增益）旋鈕將幅度顯示提高3dB，以進行傳輸修正。e) 不改變儀器上的旋鈕，觀察聲程10mm的孔反射波與檢測面能否清晰地分開，若不能夠分開，則需更換分辨力更好的探頭重新調(diào)節(jié)。若能夠分開，則可認為儀器靈敏度調(diào)節(jié)完成。（2）當量計算法對于厚度x3N的工件，因為這一聲程范圍內(nèi)符合計算法的適用條件，因此，一般采用當量計算法調(diào)節(jié)靈敏度。當量計算法可分為試塊計算法和底波計算法1）試塊計算法 概述：以試塊人工反射體作為基準反射體，采用人工反射體

37、的聲壓計算公式計算試塊上已知聲程的人工反射體與檢測靈敏度所要求平底孔孔徑回波聲壓的分貝差，進行靈敏度調(diào)節(jié)的方法稱為試塊計算法。 試塊計算法的基本公式根據(jù)平底孔回波聲壓公式，試塊上聲程為xc、直徑為C的平底孔與檢測靈敏度所要求的聲程為xj、直徑為j平底孔反射回波的聲壓分貝差（DdBCJ）為： (54)式中 PC 試塊基準平底孔的回波聲壓；Pj 檢測靈敏度所要求的平底孔的回波聲壓；C 試塊基準平底孔的孔徑；xc 試塊基準平底孔的聲程；j 檢測靈敏度所要求的平底孔的孔徑；xj 檢測靈敏度所要求的平底孔的聲程；DdBCJ即為檢測靈敏度的調(diào)節(jié)量，計算值為正值時，則需要調(diào)節(jié)衰減器，使波幅增益DdB，計算值

38、為負值時需調(diào)節(jié)衰減器，使波幅衰減DdB。試塊計算法是用試塊中的平底孔調(diào)節(jié)基準波高，因此，靈敏度調(diào)節(jié)時，除應(yīng)考慮靈敏度要求與試塊的孔徑差異和聲程差異外，還必須考慮試塊與受檢件表面狀態(tài)和材質(zhì)衰減的差異，與試塊對比法一樣，需要預(yù)先測定傳輸修正值。 靈敏度調(diào)節(jié)的方法：（a）在水平基線已調(diào)節(jié)好的情況下，將抑制旋鈕置于“關(guān)”或“0”，使衰減器保留一定余量的分貝數(shù)(比DdB大510dB)。（b）將探頭對準試塊上人工反射體，使回波高度達到最高。調(diào)節(jié)儀器衰減(或增益)旋鈕，把最高回波幅度調(diào)至基準高度(60%或80%)。（c）根據(jù)式(54)計算出檢測靈敏度的調(diào)節(jié)量DdB，再用衰減器旋鈕增益(或衰減)所求出的調(diào)節(jié)量

39、DdB值。（d）存在傳輸修正差值時，將儀器再增益測得的傳輸修正值。則檢測靈敏度調(diào)節(jié)完畢。例1：用f2.5MHz、D20mm的縱波探頭檢測，鋼件厚度為500mm，如何利用聲程200mm的2mm平底孔試塊按3mm平底孔調(diào)節(jié)靈敏度？(傳輸修正值為3dB，鋼中CL5900m/s)解：1) 首先判斷是否符合計算法的適用條件： 因此試塊中的平底孔聲程和工件厚度均大于3N，可以用試塊計算法來調(diào)節(jié)檢測靈敏度。) 檢測靈敏度調(diào)節(jié)量為：由聲程和孔徑差所引起的分貝差為：由于存在傳輸修正值3dB，故共需增益量為：dB =9 dB +3 dB =12dB。) 靈敏度調(diào)節(jié)：將探頭對準試塊中的平底孔，移動探頭，找到平底孔的

40、最高回波，并將最高回波調(diào)至基準高度(如60%)。再增益12dB，靈敏度調(diào)節(jié)完畢。例題2：用f=2.5MHz、D=20mm的縱波探頭檢測，檢測厚度為300mm的鋼鍛件，技術(shù)要求3mm平底孔當量缺陷不漏檢，如何利用聲程150mm的2mm平底孔試塊調(diào)節(jié)靈敏度？（試塊與工件的耦合差為3dB，試塊與工件材衰相同，均為0.02dB/mm）已知：j =3mm、 xj =300mm、c =2mm、xc =150mm解：) 首先判斷是否符合計算法的適用條件： 因此試塊中的平底孔聲程（150mm）和工件厚度（300mm）均大于3N (126mm)，可以用試塊計算法來調(diào)節(jié)檢測靈敏度。) 檢測靈敏度調(diào)節(jié)量為：聲程與孔

41、徑差：材衰差：2dB =2·0.02（300-150）=6dB耦合差：3dB =3 dB總的dB=1dBCJ +2dB +3dB =5 dB6 dB3 dB =14 dB) 靈敏度調(diào)節(jié)：將探頭置于試塊上，移動探頭，使聲程150mm的2mm平底孔的回波波幅達到最高，并將其調(diào)至基準高度（如80%），再增益14 dB，靈敏度調(diào)節(jié)完畢。2）底波計算法 概述：以試塊或工件大平底面作為基準反射體，采用規(guī)則反射體的計算公式計算大平底反射回波與檢測靈敏度所要求孔徑的平底孔的回波聲壓之間的分貝差，進行靈敏度調(diào)節(jié)的方法稱為底波計算法，簡稱底波法。 底波法的適用范圍：底波法適應(yīng)于上下底面相互平行、且底面比

42、較光潔平整、厚度x3N的工件，底面不得有油污或其他與底面緊密接觸的物體。 底波計算法的基本公式根據(jù)大平底回波聲壓公式和平底孔回波聲壓公式，可得到聲程為的大平底面與聲程為、直徑的平底孔回波聲壓分貝差值為： (55)式中 Pj檢測靈敏度所要求的平底孔回波聲壓j檢測靈敏度所要求的平底孔孔徑PB大平底面的回波聲壓xj檢測靈敏度所要求的聲程大平底面的聲程當采用工件自身的大平底調(diào)節(jié)靈敏度時，因，故上式可化簡為： (56) 靈敏度的調(diào)節(jié)方法：當采用大平底的底波調(diào)節(jié)靈敏度時，調(diào)節(jié)的方法與試塊計算法相似，只是將基準反射體改為試塊的大平底面。當采用試塊大平底調(diào)節(jié)靈敏度時，可用(55)式計算檢測靈敏度的調(diào)節(jié)量，調(diào)節(jié)

43、的方法與試塊計算法相似，同樣應(yīng)考慮傳輸修正。當采用工件自身大平底調(diào)節(jié)靈敏度時，可用(56)式計算檢測靈敏度的調(diào)節(jié)量，由于檢測面和聲程相同，故不必進行傳輸修正?，F(xiàn)以下例說明用工件底波調(diào)節(jié)靈敏度的方法：例1：檢測厚度為300mm的鋼鍛件，規(guī)定工件內(nèi)不允許有大于2平底孔當量的缺陷，現(xiàn)用2.5MHz、D20mm的直探頭進行檢測，如何利用工件底波調(diào)節(jié)檢測靈敏度？解：,因此，厚度300mm大于3N，可以采用底波計算法調(diào)節(jié)檢測靈敏度。檢測靈敏度調(diào)節(jié)量：靈敏度調(diào)節(jié)：將探頭置于工件上，移動探頭，將工件完好部位的回波波幅調(diào)至基準高度(如80%)再增益41dB，靈敏度調(diào)節(jié)完畢。 利用工件底波調(diào)節(jié)靈敏度的特點：(a)

44、 不需要考慮耦合補償和材質(zhì)衰減補償；(b) 底波法不需要試塊；(c) 應(yīng)用方便；(3) AVG曲線法用試塊計算法和底波計算法調(diào)節(jié)檢測靈敏度時，檢測靈敏度的調(diào)節(jié)量除了如前面介紹的可利用回波聲壓公式計算以外，還可以利用AVG曲線確定，實際上AVG曲線也是根據(jù)平底孔回波聲壓公式制作的。采用實用AVG曲線時，可從實用AVG曲線上直接查出檢測靈敏度調(diào)節(jié)量，不必進行換算，調(diào)節(jié)量獲取方便，但檢測所用的探頭規(guī)格必須和制作實用AVG曲線的探頭規(guī)格相同。通用AVG曲線與采用的探頭無關(guān)，但在使用時，需先對距離和平底孔尺寸進行歸一化。用AVG曲線確定檢測靈敏度調(diào)節(jié)量以后，調(diào)節(jié)檢測靈敏度的方法按照上述試塊計算法或底波計

45、算法所述方法進行。下面舉例說明以實用AVG曲線確定檢測靈敏度調(diào)節(jié)量的方法。例如：對厚度為650mm的餅形鋼鍛件，用、20直探頭檢測，采用工件底波法調(diào)節(jié)2靈敏度時，如何利用實用AVG曲線確定檢測靈敏度調(diào)節(jié)量(dB)？解：從圖5-7實用AVG曲線上，過x650mm處作垂線交2曲線于E，交B曲線于F，則EF對應(yīng)的分貝值差為所查得的檢測靈敏度調(diào)節(jié)量(即650mm處大平底與2平底孔回波的分貝差)為：靈敏度調(diào)節(jié)：將探頭置于工件上，移動探頭，將工件完好部位的回波波幅調(diào)至基準高度(如80%)，再增益48dB，靈敏度調(diào)節(jié)完畢。 圖5-7 縱波平底孔實用AVG曲線三傳輸修正值的測定因為儀器的靈敏度調(diào)節(jié)一般在對比試

46、塊上進行，而檢測是在工件上進行，而工件的表面狀態(tài)（形狀、粗糙度）和材質(zhì)衰減與試塊存在一定的差異，這種差異導(dǎo)致耦合效果和聲能的衰減也存在差異，為使這種差異不影響檢測結(jié)果，傳輸修正就是對這種差異所采取的一種補償措施，測定兩者傳輸差異的分貝數(shù)，即為傳輸修正值，以便于在調(diào)節(jié)靈敏度時利用衰減（或增益）旋鈕進行補償。測定的方法均是通過試塊的底波與工件底波進行比較，取其比值的分貝差。因此，要求試塊與工件均有相互平行的大平表面。當工件不具備平行表面，無法進行傳輸修正測定時，則要求所采用的試塊應(yīng)與工件表面狀態(tài)和材質(zhì)基本一致。1試塊與工件的厚度相同時的測定方法在試塊對比法調(diào)節(jié)靈敏度時，若采用成套對比試塊，則應(yīng)盡量

47、采用總厚度與工件厚度相同的試塊測定傳輸修正值；若是階梯型試塊，則應(yīng)選擇試塊上與工件厚度相同的部分進行測定。測定步驟如下：（1）將探頭置于選定厚度的試塊上，調(diào)節(jié)儀器的時基線和增益，使示波屏上一次底面回波B1達到基準高度（如示波屏滿刻度60%），并記錄此時衰減（或增益）旋鈕的讀數(shù)V1（dB）。（2）把探頭移到工件的檢測面上，調(diào)節(jié)衰減器旋鈕，使工件的一次底面回波高度B2達到同一基準高度，并記錄衰減（或增益）旋鈕的讀數(shù)V2（dB），計算差值： （衰減型） （增益型）DdB即為傳輸修正值。當B1高于B2時，DdB為正值，表示工件的表面損失和材質(zhì)衰減大于試塊；當B2高于B1時，DdB為負值，表示工件的表面

48、損失和材質(zhì)衰減小于試塊。應(yīng)當指出的是：這種測定所得傳輸修正值是表面耦合差和材質(zhì)衰減的總和。若僅要求測出表面耦合差值，則要求試塊的材質(zhì)衰減應(yīng)與工件相同。材質(zhì)衰減系數(shù)的測定參見第2章“衰減系數(shù)測量”。由于材質(zhì)衰減系數(shù)與頻率有關(guān)，因此，在測定時，應(yīng)采用實際檢測工件時所用的探頭。2試塊與工件的厚度不同時的測定方法在實際工作中，由于往往難以得到與工件厚度相同的試塊，當試塊與工件的厚度不同時，可用下述方法測定傳輸修正值。（1）方法一：若試塊與工件的厚度不同，且工件厚度大于3倍近場長度時，可采用試塊計算法，而試塊計算法要求試塊材質(zhì)與工件相同，這時，如果僅存在表面狀態(tài)的差異，且材質(zhì)衰減可以忽略，可考慮通過計算

49、法去除聲程差引起的底波高度差值。測定步驟為：1）按同厚度試塊測定步驟，測得DdB。2）求試塊與工件的聲程不同引起的底波高度的分貝差V3：式中：x工件厚度；xj試塊厚度。3）計算DdB±V3，即為傳輸修正值。當試塊厚度大于工件厚度時，V3為負值，試塊厚度小于工件厚度時，V3為正值。（2）方法二：選擇表面狀態(tài)、材質(zhì)與調(diào)節(jié)靈敏度所用試塊相同的兩塊試塊（A和B），其中試塊A的厚度小于工件厚度，試塊B的厚度大于工件厚度，若采用成套對比試塊，可在成套對比試塊中選取，測定方法如下：1) 如圖5-8所示，將探頭置于厚度較小的試塊A上，使示波屏上顯示出底面回波B1，調(diào)節(jié)儀器，使底面回波B1的波高達到示

50、波屏滿刻度的80%左右，并記下B1波高和位置。2) 在條件不變的情況下（即不改變儀器上的發(fā)射強度旋鈕、增益旋鈕和衰減器旋鈕），再將探頭置于厚度較大的試塊B上，使示波屏上顯示出底面回波B2，并記下B2波高和位置。3) 在B1和B2兩波峰之間連一直線。4) 再將探頭置于工件上，使示波屏上顯示出底面回波B。用衰減器將底面回波B的波峰調(diào)到B1B2的連線上，并記下此時衰減器的調(diào)節(jié)量，則即為補償值。當工件底面回波B波低于B1B2連線時，表示工件的表面損失和材質(zhì)衰減大于試塊，如圖5-8（a）；當工件底面回波B高于B1B2連線時，表示工件的表面損失和材質(zhì)衰減小于試塊，如圖5-8（b）。 （a） （b）圖5-8

51、 厚度不同時的傳輸修正值測定四水浸法靈敏度調(diào)節(jié)與水距確定1水浸法檢測靈敏度的調(diào)節(jié)水浸法檢測時，靈敏度的調(diào)節(jié)必須在水距確定后進行。由于水浸法在水中和水與工件的界面上能量損失較大，而采用水浸法檢測的工件厚度一般不是很大，故適宜采用試塊法進行靈敏度的調(diào)節(jié)。對于平探頭或聚焦探頭，當焦點直徑大于要求檢測的平底孔直徑時，調(diào)節(jié)的基本方法原則上與接觸法相同。所不同的是：水浸法由于聲波先在水中傳播一段距離后再進入工件，使得工件中的聲場與接觸法時有所不同。水浸探頭在工件中的距離-波幅曲線是隨水距的調(diào)節(jié)而變化的。通過適當?shù)乃嗾{(diào)節(jié)，可以使得進入工件后的聲場占據(jù)其聲場中能量最強的一段。因此，水浸法靈敏度調(diào)節(jié)必須在水距

52、的調(diào)節(jié)完成后進行。聚焦探頭焦點處聲束直徑比要求檢測的最小平底孔小時，不能簡單采用試塊中的平底孔調(diào)節(jié)檢測靈敏度。這時，可根據(jù)檢測對象特點與要求，采用相應(yīng)的方式。若需檢測的缺陷尺寸較大，一種可能的方式是：采用某一大于聲束直徑的反射體回波調(diào)節(jié)基準靈敏度，并通過試驗，確定為保證需檢測的缺陷可被顯示而需要相對于基準靈敏度調(diào)節(jié)的分貝數(shù)，這樣的方法檢測靈敏度與反射體尺寸無關(guān)，反射體僅起到提供一個可比較的基準波高的作用。進行缺陷評定時，可采用邊緣6dB法或C掃描成像確定缺陷的尺寸。2水距的調(diào)節(jié)水浸法水距確定的一般原則是：（1）首先根據(jù)需檢測的缺陷深度范圍與探頭的距離-波幅曲線，使聲壓最高的一段與所需深度范圍相

53、重合；（2）水距H應(yīng)足夠大，以使時基線上第二次界面回波落在所需檢測的最大材料深度（x）以外，H的計算可按下式進行： （57）（3）水中聲能的損失是很大的，有時為了將N點或焦點放在某一深度而增大水距，反而因水中能量的損失而降低了該深度的靈敏度。因此，在滿足前兩項要求的情況下，水距應(yīng)盡量小，以減少水中的能量損失，特別在采用較高的超聲頻率時，更應(yīng)注意這個問題。在編制檢測工藝文件之前，應(yīng)通過計算與試驗確定所需采用的水距，并將其寫入檢測工藝文件，在實際檢測時不可隨意更改。在調(diào)節(jié)靈敏度和進行實際掃查時，均應(yīng)采用同一規(guī)定的水距。5.4.2 掃查一掃查和掃查方式將探頭放到工件上，其所產(chǎn)生的聲束范圍是它可以檢測

54、到的部分。掃查就是移動探頭（或工件），使工件上需檢測的所有體積都能被聲束有效覆蓋的過程。掃查方式是以探頭移動方向、移動軌跡、移動方式、掃查速度、掃查間距來描述的。另外，為了保證缺陷的檢出，防止因耦合不良而使缺陷顯示幅度低而漏檢，掃查時還常在基準靈敏度的基礎(chǔ)上再適當增益一定的dB值（一般為46dB），作為檢測靈敏度。但為避免噪聲過高和近表面盲區(qū)增大，掃查靈敏度也不可任意增高。二掃查時應(yīng)掌握的原則1聲束應(yīng)能掃查到整個被檢區(qū)域。掃查時，聲束應(yīng)能掃查到整個被檢區(qū)域，為了避免漏檢，相鄰二次掃查要保證有足夠的重疊。2聲束要盡可能與缺陷的主反射面垂直為了獲得最佳的探測效果，掃查要盡可能使入射聲束的方向與工件

55、中缺陷的主反射面相垂直。如果聲束傾斜地入射到缺陷的反射面上，接收到的反射回波就會很低，甚至接收不到反射回波。3對不同的探測對象要采用不同的掃查方式根據(jù)受檢件的使用要求不同，有時要求對受檢件全部體積進行掃查，即探頭在整個探測面上沿一定的方向移動，移動時相鄰的間距需保證聲束有一定重疊量，可稱為全面掃查；有時，則可以間隔較大的間距進行掃查，或只掃查工件的某些部位，稱為局部掃查。用雙晶探頭檢測時，需要考慮掃查方向與隔聲層方向平行或垂直的問題。一般上，雙晶探頭的掃查方法如圖5-9所示。圖5-9 雙晶探頭掃查為了增加缺陷顯現(xiàn)次數(shù)和反射幅度，檢測細長性缺陷時，應(yīng)使探頭隔聲層與缺陷主延伸方向平行，探頭垂直于缺

56、陷主延伸方向移動，如圖5-9（a)。測定缺陷縱向長度時，探頭隔聲層應(yīng)與缺陷主延伸方向垂直放置，并沿缺陷的縱向移動，如圖5-9（b)。對于體積大、形狀復(fù)雜的工件，還可以將工件分成幾個部分(區(qū))，分別進行掃查，稱為分區(qū)掃查。對于不同形狀的工件，應(yīng)采用不同的掃查方式，如檢測圓盤形工件，多沿圓形方向在圓盤形工件的端面上進行了掃查。沿徑向等間距前進。對于大型軸類，則常用周向作螺旋線掃查。對軸、管類件的螺旋線掃查，在自動檢測系統(tǒng)中有不同的設(shè)計，一種是工件不動，探頭在外圓表面上按螺旋線軌跡移動；另一種是探頭不動，工件在旋轉(zhuǎn)的同時作軸向直線給進運動；第三種是探頭沿工件軸向作直線給進運動，同時，工件作旋轉(zhuǎn)運動；或者是探頭作旋轉(zhuǎn)周向運動，工件作直線給進運動。三掃查速度掃查速度指的是探頭在檢測面上移動的相對速度。掃查速度應(yīng)當適當，在目