无损检测仪器
超声检测仪
超声检测仪的作用和分类
作用
- 产生电振荡并施加于换能器（探头）上，激励探头发射超声波。
- 接收来自于探头的电信号，将其放大后以一定方式显示出来，从而得到被检工件中有关缺陷的信息。
分类1
- 指示声的穿透能量，称为穿透式检测仪。
- 发射频率不变（或在小范围内周期变化）的超声连续波。
- 根据透过工件的超声波强度变化判断工件中有无缺陷及缺陷大小。
- 灵敏度低，不能确定缺陷深度位置，须从两侧接近工件。
- 指示频率可变的超声连续波在工件中形成驻波的情况。
- 发射连续的频率周期性变化的超声波。
- 根据发射波与反射波的差频变化情况判断工件中有无缺陷。
- 只适用检查面平行的缺陷。
- 指示脉冲波的幅度和运行时间，称为脉冲波检测仪。
- 发射持续时间很短的电脉冲，激励探头发射脉冲超声波，接收从工件中发射回来的脉冲波信号。
- 根据信号的返回时间和幅度判断工件中有无缺陷和缺陷大小。
- 衍射时差法超声检测仪。
- 采用一发一收双探头。
- 接收从工件中衍射回来的脉冲波信号。
- 根据信号的返回时间来判断工件中有无缺陷和缺陷大小。
- 分为 A 型显示（最基本）和超声成像显示（B、C、D、S、P 型显示等）
分类2
- 模拟式
- 数字式
A 型显示
- 波形显示
- 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。
- 横坐标代表声波的传播时间
- 纵坐标代表信号幅度。
- 从声波的传播时间可以确定缺陷位置。
- 由回波幅度可以估算缺陷当量尺寸。
- 脉冲 T（始脉冲或始波）：发射脉冲直接进入接收电路后，在屏幕上的起始位置显示出来的脉冲信号。
- 高回波 B（底波或底面回波）：超声波传播到与入射面相对的工件底面产生的反射波
- 回波 F（缺陷波）：缺陷的反射回波。
- 检测
- 探头输出的脉冲信号经检波后显示的形式
- 可观察的幅度范围增加
- 图形清晰简单，便于判断信号的存在及读出信号幅度。
- 但是失去了相位信息。
- 非检测（射频信号）
- 探头输出的脉冲信号的原始形式，用于分析信号特征
B 型显示
发展
- 工件的二维截面图。
- 纵坐标：探头在工件表面沿一条直线扫查时的距离
- 横坐标：声播的传播时间（距离）
- 在每个探头位置上，记录下脉冲信号出现的深度位置（传播时间），在相应的位置上以亮点显示出信号的存在，没有回波脉冲的位置无显示。
发展2
- 增加采集：时间轴上不同深度的信号幅值
- 由信号的亮度（或颜色）显示幅度
- 将上下表面回波也包含在时间轴的显示范围内，则可以从图中看出缺陷在该截面的位置、取向与深度
C 型显示
- 工件的平面投影图。
- 探头在工件表面做二维扫查，显示屏的二维坐标对应探头的扫查位置。
- 用亮度（或颜色）显示幅度，得到缺陷的二维形状与分布。
- TOF 图：用亮度代表回波传播距离，得到缺陷深度分布。
模拟式超声检测仪
工作原理
- 同步电路产生的触发脉冲同时加至扫描电路和发射电路
- 扫描电路产生锯齿波扫描电压，加至示波管水平偏转板
- 使电子束发生水平偏转，在屏幕上产生一条水平扫描线
- 发射电路产生高频脉冲，加至探头，激励压电晶片振动，产生超声波
- 探头接收反射超声波，被压电晶片转变为电信号
- 接收电路放大和检波，加至示波管垂直偏转板
- 使电子束发生垂直偏转，在水平扫描线上产生缺陷回波和底波
组成部分
- 同步电路（触发电路）
- 产生同步脉冲，使各电路在时间上协调。
- 扫描电路（时基电路）
- 产生锯齿波电压，加至示波管水平偏转板，使电子束发生水平偏转，在屏幕上产生一条水平扫描线
- 时基线调节功能
- 改变屏幕上显示的时间范围大小。
- 调节屏幕上显示的时间范围的起点（延迟），由延迟电路实现。
- 发射电路
- 电脉冲信号发生器，产生脉冲超声波
- 调谐式：超声脉冲频带较窄
- 非调谐式：超声脉冲频带较宽
- 电脉冲信号发生器，产生脉冲超声波
- 接收电路
- 对反射超声波转化的电信号进行放大、检波。
- 组成部分
- 衰减器：
- 对信号幅度定量调节，测出不同信号幅度差的精确读数。比较不同信号幅度
- 将超过显示器幅度范围的信号衰减到可显示的幅度
- 高频放大器
- 检波器
- 检波电路：将射频信号转变成视频信号
- 全波检波：将视频信号正、负半周转换为正电压进行显示
- 正检波：显示视频信号正半周
- 负检波：显示视频信号负半周
- 滤波电路
- 抑制电路
- 检波电路：将射频信号转变成视频信号
- 视频放大器
- 衰减器：
- 阻塞：由于发射脉冲电压很高，在短时间内放大器的放大倍数会降低，甚至没有放大作用
- 盲区：在靠近始波的一段时间范围内，由于发射脉冲自身宽度以及放大器的阻塞，导致无法发现缺陷
- 显示电路
- 组成部分
- 示波管
- 电子枪
- 偏转系统
- 荧光屏
- 外围电路
- 示波管
- 组成部分
- 电源
开关旋钮作用介绍
- 工作方式选择旋钮
- 选择检测方式：双探或单探
- 发射强度旋钮
- 改变仪器的发射强度
- 强度增大，灵敏度提高，脉冲变宽，分辨力变差
- 改变仪器的发射强度
- 衰减器
- 调节检测灵敏度和测量回波振幅
- 衰减数大，灵敏度低，回波幅度高
- 调节检测灵敏度和测量回波振幅
- 增益旋钮
- 改变接收放大器的放大倍数，进而改变灵敏度
- 抑制旋钮
- 抑制荧光屏上幅度较低或认为不必要的杂波反射波
- 抑制作用越大，仪器动态范围越小，容易漏掉小的缺陷
- 深度范围旋钮
- 粗调荧光屏扫描线所代表的检测范围
- 压缩或扩展荧光屏上回波间距
- 深度细调旋钮
- 延迟旋钮
- 调节开始发射脉冲时刻与开始扫描时刻之间的时间差
- 使扫描线上的回波位置大幅度左右移动
- 聚焦旋钮
- 调节电子束的聚焦程度，使荧光屏显示的波形清晰
- 频率选择旋钮
- 水平旋钮
- 扫描线上的回波仪器左右移动
- 重复频率旋钮
- 改变发射电路每秒钟发射脉冲的次数
- 频率低，荧光屏图形较暗
- 频率过高，易出现幻想波
- 垂直旋钮
- 使扫描线上下移动
- 辉度旋钮
- 调节波形的亮度
- 深度补偿开关
- 改变放大器的性能
- 不同深度的相同尺寸缺陷的回波高度差异减小
- 显示选择开关
- 选择“检波”或“不检波”
- 检波：显示检波信号显示（视频显示）
- 不检波：显示不检波信号显示（射频显示）
数字式超声检测仪
- 采用计算机技术实现仪器功能的精确和自动控制、信号获取和处理的数字化和自动化、检测结果的可记录性和可再现性
- 具有传统的超声检测仪的基本功能
- 又增加了数字化带来的数据测量、显示、存储与输出功能
数字式仪器与模拟式仪器对比
- 相同：发射电路；接收放大电路的前半部分
- 不同：
- 由模-数转换器将信号转变为数字信号
- 检波、滤波、抑制等功能，通过对数字信号进行数字处理或者模-数转换前采用模拟电路完成
- 由微处理器通过程序来控制显示器实现逐行逐点扫描
- 由微处理器通过程序来控制发射电路和模数转换器的同步
优势
- 超声信号的存储、记录、再现方便
- 方便信号的分析与处理
- 仪器更小型
- 使检测参数可以存储、检测过程的重现更方便
- 便于实现遥控
问题
- 因模-数转换器的采样频率、数据长度、显示器的分辨率、刷新速度等带来的信号失真
仪器的维护保养
- 使用仪器前,应仔细阅读仪器使用说明书,了解仪器的性能特点,熟悉仪器各控制 开关和旋钮的位置、操作方法和注意事项,严格按说明书要求操作。
- 搬动仪器时应防止强烈震动,现场检测尤其高空作业时,应采取可靠保护措施,防 止仪器摔碰。
- 尽量避免在靠近强磁场、灰小多、电源波动大、有强烈振动及温度过高或过低的场 合使用仪器。
- 仪器工作时应防止雨、雪、水、机油等进入仪器内部,以免损坏仪器线路和元件
- 连接交流电源时,应仔细核对仪器额定电源电压,防止错接电源,烧毁元件。使用 蓄电池供电的仪器,应严格按说明书进行充电操作。放电后的蓄电池应及时充电,存放较久 的蓄电池也应定期充电,否则会影响蓄电池容量甚至无法重新充电
- 转或按旋钮时不宜用力过猛,尤其是旋钮在极端位置时更应注意,否则会使旋钮错 位其至损环。
- 拔接电源插头或探头插头时,应用手抓住插头壳体操作,不要抓住电缆线拔插。探 头线和电源线应理顺,不要弯折扭曲
- 仪器每次用完后,应及时擦去表面灰尘、油污,放置在干燥地方。
- 在气候潮湿地区或潮湿季节,仪器长期不用时,应定期接通电源开机一次,开机时 间约半小时,以驱除潮气,防止仪器内部短路或击穿
- 仪器出现故障,应立即关闭电源,及时请维修人员检查修理。切忌随意拆卸,以免 故障扩大和发牛事故。