摘要：目的：超聲檢測(cè)是指用超聲波來檢測(cè)材料和工件、并以超聲檢測(cè)儀作為顯示方式的一種無損檢測(cè)方法。超聲檢測(cè)是利用超聲波的眾多特性（如反射和衍射），通過觀察顯示在超聲檢測(cè)儀上的有關(guān)超聲波在被檢材料或工件中發(fā)生的傳播變化，來判定被檢材料和工件的內(nèi)部和表面是否存在缺陷，從而在不破壞或不損害被檢材料和工件的情況下，評(píng)估其質(zhì)量和使用價(jià)值。

關(guān)鍵詞：超聲；檢測(cè)

【中圖分類號(hào)】R445.1【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】C【文章編號(hào)】1002-3763（2014）01-0079-01

超聲檢測(cè)-原理

超聲波是頻率高于20千赫的機(jī)械波。在超聲探傷中常用的頻率為0.5-5兆赫。這種機(jī)械波在材料中能以一定的速度和方向傳播，遇到聲阻抗不同的異質(zhì)界面（如缺陷或被測(cè)物件的底面等）就會(huì)產(chǎn)生反射。這種反射現(xiàn)象可被用來進(jìn)行超聲波探傷，最常用的是脈沖回波探傷法探傷時(shí)，脈沖振蕩器發(fā)出的電壓加在探頭上（用壓電陶瓷或石英晶片制成的探測(cè)元件），探頭發(fā)出的超聲波脈沖通過聲耦合介質(zhì)（如機(jī)油或水等）進(jìn)入材料并在其中傳播，遇到缺陷后，部分反射能量沿原途徑返回探頭，探頭又將其轉(zhuǎn)變?yōu)殡娒}沖，經(jīng)儀器放大而顯示在示波管的熒光屏上。根據(jù)缺陷反射波在熒光屏上的位置和幅度（與參考試塊中人工缺陷的反射波幅度作比較），即可測(cè)定缺陷的位置和大致尺寸。除回波法外，還有用另一探頭在工件另一側(cè)接受信號(hào)的穿透法。利用超聲法檢測(cè)材料的物理特性時(shí)，還經(jīng)常利用超聲波在工件中的聲速、衰減和共振等特性。

超聲波是頻率大于 20 kHz 的一種機(jī)械波（相對(duì)于頻率范圍在 20 Hz - 20 kHz 的聲波而言）。超聲檢測(cè)用的超聲波，其頻率范圍一般在 0.25 MHz -15 MHz 之間。用于金屬材料超聲檢測(cè)的超聲波，其頻率范圍通常在 0.5 MHz - 10 MHz 之間；而用于普通鋼鐵材料超聲檢測(cè)的超聲波，其頻率范圍通常為 1 MHz - 5 MHz。

超聲波具有眾多與眾不同的特性，如：聲束指向性好（能量集中）；聲壓聲強(qiáng)大（能量高），傳播距離遠(yuǎn)；穿透能力強(qiáng)；在界面處會(huì)產(chǎn)生反射、透射（或折射）和波型轉(zhuǎn)換，以及產(chǎn)生衍射等。

超聲檢測(cè)-應(yīng)用

脈沖回波探傷法通常用于鍛件、焊縫及鑄件等的檢測(cè)?？砂l(fā)現(xiàn)工件內(nèi)部較小的裂紋、夾渣、縮孔、未焊透等缺陷。被探測(cè)物要求形狀較簡(jiǎn)單，并有一定的表面光潔度。為了成批地快速檢查管材、棒材、鋼板等型材，可采用配備有機(jī)械傳送、自動(dòng)報(bào)警、標(biāo)記和分選裝置的超聲探傷系統(tǒng)。除探傷外，超聲波還可用于測(cè)定材料的厚度，使用較廣泛的是數(shù)字式超聲測(cè)厚儀，其原理與脈沖回波探傷法相同，可用來測(cè)定化工管道、船體鋼板等易腐蝕物件的厚度。利用測(cè)定超聲波在材料中的聲速、衰減或共振頻率可測(cè)定金屬材料的晶粒度、彈性模量（見拉伸試驗(yàn)）、硬度、內(nèi)應(yīng)力、鋼的淬硬層深度、球墨鑄鐵的球化程度等。此外，穿透式超聲法在檢驗(yàn)纖維增強(qiáng)塑料和蜂窩結(jié)構(gòu)材料方面的應(yīng)用也已日益廣泛。超聲全息成象技術(shù)也在某些方面得到應(yīng)用。

超聲檢測(cè)-主要方法

應(yīng)用最廣泛的是A掃描顯示型超聲脈沖反射式檢測(cè)儀。經(jīng)過長(zhǎng)期的超聲檢測(cè)實(shí)踐，許多超聲檢測(cè)人員對(duì)其大量接觸的材料、產(chǎn)品及制造工藝有充分的了解，并通過大量的解剖分析驗(yàn)證，積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，在檢測(cè)時(shí)能通過A掃描顯示型超聲脈沖反射式探傷儀，根據(jù)示波屏上出現(xiàn)缺陷回波時(shí)的波形形狀，例如視頻顯示或射頻顯示，起波速度，回波前沿的陡峭程度及回波后沿下降的速度（下降斜率），波尖形狀，回波占寬以及移動(dòng)探頭時(shí)缺陷回波的變化情況（波幅、位置、數(shù)量、形狀、動(dòng)態(tài)包絡(luò)等），還可以根據(jù)觀察多次底波的次數(shù)，底波高度損失情況，再根據(jù)缺陷在被檢件中的位置，分布情況，缺陷的當(dāng)量大?。ㄅc反射率有關(guān)），延伸情況，結(jié)合具體產(chǎn)品、材料的特點(diǎn)和制造工藝作出綜合判斷，評(píng)估出缺陷的種類和性質(zhì)。有時(shí)還可以通過改變發(fā)射超聲波脈沖的頻率、改變聲束直徑大?。ú扇【劢够虿捎貌煌睆降奶筋^等）來觀察缺陷的回波變化特征，從而識(shí)別是材料中的冶金缺陷還是組織反射。

在這方面已經(jīng)有不少經(jīng)驗(yàn)總結(jié)和資料報(bào)道，例如判斷鋼鍛件中的白點(diǎn)、夾雜物、殘余縮孔、粗晶、中心疏松、方框形偏析，以及焊縫中的氣孔、夾渣、未焊透、未熔合、裂紋等等。

必須指出，這種判斷方法在很大程度上依賴超聲檢測(cè)人員的經(jīng)驗(yàn)、技術(shù)水平和對(duì)特定產(chǎn)品、材料及制造工藝的充分了解，其局限性是很大的，難以推廣成為通用的評(píng)定方法。此外，作為A掃描顯示的缺陷回波所顯示的缺陷信息也極其有限，主要顯示的是波幅大小、位置和回波包絡(luò)形狀，而缺陷對(duì)超聲響應(yīng)的相位、頻譜等重要信息則無法顯示出來，但是后兩者與缺陷性質(zhì)和種類有著密切關(guān)系，這也正是廣大超聲檢測(cè)人員致力研究探索的問題。

超聲檢測(cè)-技術(shù)不同

按波源不同可分為：連續(xù)波、脈沖波；

按波型不同可分為：縱波、橫波、表面波、板波、爬波；

按接收方式不同可分為：回波（反射）、穿透；

按耦合方式不同可分為：接觸式、液浸式；

按探頭數(shù)不同可分為：?jiǎn)翁筋^、雙探頭、多探頭。

脈沖回波（脈沖反射）技術(shù)是超聲檢測(cè)中最常用的一種技術(shù)，其所用的超聲波是一種脈沖波，即波源振動(dòng)持續(xù)時(shí)間很短（通常是微秒數(shù)量級(jí)）、僅在很短一段時(shí)間內(nèi)有振幅（間歇發(fā)射）的一種機(jī)械波動(dòng)。

通常，脈沖回波超聲檢測(cè)的過程是：由超聲檢測(cè)儀（亦稱超聲波探傷儀）產(chǎn)生脈沖電信號(hào)，輸入到換能器（或探頭）上，激勵(lì)換能器的壓電晶片發(fā)射脈沖超聲波；超聲波透射（或折射）進(jìn)入被檢材料或工件中，經(jīng)過反射或衍射等傳播變化，最終又被換能器的壓電晶片所接收，再轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，輸送回超聲檢測(cè)儀顯示出來；最后，通過對(duì)顯示屏進(jìn)行觀察，來分析和評(píng)價(jià)被檢材料或工件的內(nèi)部或表面質(zhì)量。

超聲檢測(cè)-優(yōu)缺點(diǎn)

超聲檢測(cè)法的優(yōu)點(diǎn)是：穿透能力較大，例如在鋼中的有效探測(cè)深度可達(dá)1米以上；對(duì)平面型缺陷如裂紋、夾層等，探傷靈敏度較高，并可測(cè)定缺陷的深度和相對(duì)大小；設(shè)備輕便，操作安全，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化檢驗(yàn)。缺點(diǎn)是：不易檢查形狀復(fù)雜的工件，要求被檢查表面有一定的光潔度，并需有耦合劑充填滿探頭和被檢查表面之間的空隙，以保證充分的聲耦合。對(duì)于有些粗晶粒的鑄件和焊縫，因易產(chǎn)生雜亂反射波而較難應(yīng)用。此外，超聲檢測(cè)還要求有一定經(jīng)驗(yàn)的檢驗(yàn)人員來進(jìn)行操作和判斷檢測(cè)結(jié)果。