超聲波探傷儀、超聲波探頭、試塊及耦合劑等組成超聲波檢測系統，它們是超聲波探傷的重要設備。超聲波探傷儀是超聲波探傷的主要設備，它能夠快速識別出工件內部多種缺陷（裂紋、氣孔、夾雜等），并且不會對工件造成任何損傷，廣泛適用于實驗室與工程現場。

一(yi)、 按照超聲波的(de)連續性分(fen)類(lei)

 1. 脈(mo)沖(chong)波(bo)超(chao)聲探傷儀

  這種儀(yi)器主要(yao)是通過周期性的發射不連續的脈沖波來(lai)激勵換能器產生超(chao)聲波，根(gen)據(ju)超(chao)聲波的傳播(bo)速度或者回波的幅值等特(te)性判斷工(gong)件(jian)中是否有缺陷，這是目(mu)前最常用的探傷儀(yi)模式。

 2. 連續波超聲探傷儀

  這種(zhong)儀器(qi)探頭向工(gong)(gong)件(jian)(jian)發射連續且頻率不變的超(chao)聲(sheng)波(bo)，主要是通過(guo)觀察透過(guo)工(gong)(gong)件(jian)(jian)的超(chao)聲(sheng)波(bo)強(qiang)度的變化來判斷(duan)工(gong)(gong)件(jian)(jian)中是否(fou)有缺(que)陷。這種(zhong)儀器(qi)通常情況下靈敏度低，而且難以確定缺(que)陷位(wei)置，大多被(bei)脈沖探傷儀器(qi)取代，不過(guo)仍舊應用(yong)在超(chao)聲(sheng)波(bo)顯(xian)像(xiang)及超(chao)聲(sheng)波(bo)共(gong)振(zhen)測厚等方面。

3. 調頻波超聲(sheng)探傷儀

  這種儀(yi)(yi)器發射的(de)(de)超聲(sheng)波(bo)(bo)是周(zhou)期性連續且頻率(lv)周(zhou)期性變化的(de)(de)超聲(sheng)波(bo)(bo)，主要是觀察(cha)發射波(bo)(bo)與回波(bo)(bo)的(de)(de)變化，判(pan)斷工件中(zhong)有(you)無缺(que)陷。但其局限性是適用于檢測與探(tan)測面平行(xing)的(de)(de)缺(que)陷，所以這種儀(yi)(yi)器也(ye)大多被脈沖探(tan)傷(shang)儀(yi)(yi)器取代(dai)。

二(er)、按缺陷顯示方(fang)式分類

1. A型顯示(shi)

  A型顯(xian)示探傷儀(yi)反饋的(de)是波(bo)形，它顯(xian)示的(de)是超(chao)聲(sheng)波(bo)回波(bo)的(de)位置與幅(fu)(fu)度，回波(bo)的(de)位置反映的(de)是超(chao)聲(sheng)波(bo)的(de)傳播時間，幅(fu)(fu)度則(ze)是體現出(chu)了缺陷的(de)特性。

2. B型顯示

  B型(xing)顯示(shi)探傷(shang)儀(yi)反饋(kui)的(de)(de)是(shi)圖像，探傷(shang)儀(yi)沿(yan)熒(ying)光屏橫坐(zuo)標(biao)方(fang)向機械掃描形成(cheng)探頭的(de)(de)掃查(cha)軌跡，沿(yan)縱(zong)坐(zuo)標(biao)方(fang)向反饋(kui)處回波的(de)(de)時間（或(huo)距離），這樣就可以直觀地表示(shi)出處于某一縱(zong)面上的(de)(de)缺陷。

3. C型(xing)顯示

  C型顯示探(tan)(tan)傷儀反饋的也是圖(tu)像，探(tan)(tan)傷儀在(zai)橫坐標和縱(zong)坐標方(fang)向都是機械掃描來(lai)代表探(tan)(tan)頭(tou)在(zai)工作(zuo)表面的位置。光(guang)點輝度表示探(tan)(tan)頭(tou)接收信號幅度，所以(yi)當探(tan)(tan)頭(tou)在(zai)工件(jian)表面移動反饋在(zai)熒光(guang)屏上便顯示出工件(jian)內(nei)部缺(que)(que)陷的平面圖(tu)像，但不能顯示缺(que)(que)陷深度。

  A型(xing)、B型(xing)、C型(xing)三種顯示(shi)分(fen)別如(ru)圖(tu)3.17所(suo)示(shi)。

三、按超聲波的通道分(fen)類

1. 單通道探傷儀

   這(zhe)種儀器在目前的超聲(sheng)波檢測中應用(yong)比較廣泛，一般(ban)是使用(yong)一個(ge)探頭(tou)或一對探頭(tou)。

2. 多通道探(tan)傷儀

   在某些場合中，單一(yi)的(de)探頭接收的(de)回波信息較少，所以采用多(duo)個(ge)或多(duo)對探頭同時工(gong)作，通常應用于自動(dong)化(hua)檢測。

四、按(an)工作制式分類

1. 模擬式超聲探傷儀(yi)

  a. A型脈沖反射式(shi)超聲波探傷(shang)儀

    A型脈沖反射(she)式(shi)超(chao)聲波探傷設備主(zhu)要(yao)包(bao)含同步電(dian)路(lu)、發射(she)電(dian)路(lu)、接(jie)收(shou)放(fang)大電(dian)路(lu)、掃描電(dian)路(lu)、顯(xian)示電(dian)路(lu)和電(dian)源電(dian)路(lu)等主(zhu)要(yao)電(dian)路(lu)，其次(ci)有延時電(dian)路(lu)、報警(jing)電(dian)路(lu)、深度補償(chang)電(dian)路(lu)、標(biao)記(ji)電(dian)路(lu)、跟蹤及記(ji)錄等附(fu)加裝置(zhi)組(zu)成。電(dian)路(lu)框圖如(ru)圖3.18所示。

  工作原(yuan)理：電(dian)路(lu)接通(tong)后，同步(bu)電(dian)路(lu)產(chan)生(sheng)(sheng)周(zhou)期性同步(bu)脈(mo)(mo)沖(chong)(chong)信號(hao)，一方面(mian)(mian)(mian)(mian)同步(bu)脈(mo)(mo)沖(chong)(chong)觸(chu)發掃(sao)描(miao)發生(sheng)(sheng)器產(chan)生(sheng)(sheng)線(xian)(xian)性的(de)鋸(ju)齒(chi)波(bo)(bo)，經掃(sao)描(miao)放大加(jia)到示(shi)波(bo)(bo)管水平（x軸(zhou)）偏(pian)(pian)轉板上(shang)，產(chan)生(sheng)(sheng)一個從(cong)左到右的(de)水平掃(sao)描(miao)線(xian)(xian)，即時(shi)基線(xian)(xian)。另一方面(mian)(mian)(mian)(mian)觸(chu)發發射(she)電(dian)路(lu)產(chan)生(sheng)(sheng)高頻(pin)脈(mo)(mo)沖(chong)(chong)并(bing)作用(yong)于探(tan)頭，通(tong)過(guo)探(tan)頭的(de)逆壓電(dian)效應將信號(hao)轉換為聲信號(hao)，發射(she)超聲波(bo)(bo)。超聲波(bo)(bo)在(zai)傳播過(guo)程中(zhong)遇到異(yi)質界面(mian)(mian)(mian)(mian)（缺(que)陷或底面(mian)(mian)(mian)(mian)）產(chan)生(sheng)(sheng)反射(she)，反射(she)的(de)回(hui)波(bo)(bo)由探(tan)頭接收。通(tong)過(guo)探(tan)頭的(de)正壓電(dian)效應將聲信號(hao)轉換為電(dian)信號(hao)送至放大電(dian)路(lu)被放大、檢波(bo)(bo)，信號(hao)電(dian)壓加(jia)到示(shi)波(bo)(bo)管的(de)垂直（y軸(zhou)）偏(pian)(pian)轉板上(shang)，使電(dian)子束(shu)發生(sheng)(sheng)垂直偏(pian)(pian)轉，在(zai)水平掃(sao)描(miao)的(de)相應位置上(shang)產(chan)生(sheng)(sheng)缺(que)陷的(de)回(hui)波(bo)(bo)和底面(mian)(mian)(mian)(mian)波(bo)(bo)。

 b. B型顯(xian)示超(chao)聲波探傷儀

  工作(zuo)原(yuan)理(li)：同步電路產生脈(mo)沖信號(hao)觸發探頭(tou)發射超聲波信號(hao)，同時(shi)也觸發y掃(sao)描(miao)電路，并將鋸(ju)齒波電壓施加(jia)在(zai)示波管y軸偏(pian)轉板(ban)(ban)上(shang)。施加(jia)在(zai)x軸偏(pian)轉板(ban)(ban)上(shang)的(de)(de)是隨探頭(tou)位(wei)置變化而變化的(de)(de)直流電壓，當探頭(tou)在(zai)工件上(shang)沿直線(xian)移(yi)動時(shi)，在(zai)顯示器上(shang)顯示出(chu)沿探頭(tou)掃(sao)描(miao)線(xian)所處的(de)(de)截面上(shang)的(de)(de)前后表面，內(nei)部(bu)反(fan)射界面的(de)(de)位(wei)置、取向(xiang)及(ji)深度。電路框圖(tu)(tu)如圖(tu)(tu)3.19所示。

 c. C型顯示(shi)超聲(sheng)探(tan)傷儀

  C型顯(xian)示(shi)超聲波探(tan)傷儀一(yi)般(ban)由同步(bu)、發射(she)、放大、與門、閘門、平面顯(xian)示(shi)器與機械同步(bu)組成，如(ru)圖3.20所示(shi)。

  工作原理(li)：同(tong)步(bu)電路(lu)產(chan)生同(tong)步(bu)脈沖信號(hao)(hao)激(ji)勵換能器(qi)產(chan)生超聲波(bo)信號(hao)(hao)，傳(chuan)遞(di)到(dao)工件中，并同(tong)時(shi)觸發(fa)閘門電路(lu)以獲(huo)得閘門信號(hao)(hao)。示波(bo)管(guan)的(de)(de)橫縱坐(zuo)(zuo)標(biao)分別(bie)(bie)表示工件探(tan)測面(mian)上的(de)(de)相(xiang)應(ying)的(de)(de)橫坐(zuo)(zuo)標(biao)和縱坐(zuo)(zuo)標(biao)。電位器(qi)x和y的(de)(de)直流電壓分別(bie)(bie)作用于控制示波(bo)管(guan)的(de)(de)水(shui)平和垂直偏(pian)轉板。機械同(tong)步(bu)將探(tan)頭(tou)與(yu)兩個電位器(qi)實(shi)現聯動(dong)。探(tan)頭(tou)移動(dong)時(shi)，把移動(dong)的(de)(de)X分量(liang)與(yu)Y分量(liang)分別(bie)(bie)施加在水(shui)平和垂直偏(pian)轉板，偏(pian)轉板電壓發(fa)生相(xiang)應(ying)變化，使屏(ping)幕上的(de)(de)坐(zuo)(zuo)標(biao)與(yu)工件探(tan)測面(mian)上的(de)(de)坐(zuo)(zuo)標(biao)相(xiang)對應(ying)。

d. 模擬(ni)式超聲波探傷儀的(de)構(gou)成及其功能(neng)

 模擬式超聲波探傷儀(yi)的電路框圖(tu)如圖(tu)3.21所示。

（1)組成部(bu)分及(ji)其作用

    ①. 超聲波探傷(shang)儀的(de)協(xie)調中心是同步電路(lu)，它決定著激勵信號(hao)的(de)重復(fu)頻(pin)率。

    ②. 發射電路主要作(zuo)用是產生高(gao)壓脈沖作(zuo)用于超聲波(bo)換能器產生超聲波(bo)。

    ③. 掃(sao)描(miao)電路使(shi)顯(xian)示屏(ping)上出現條明亮的時(shi)基線，也就是(shi)時(shi)間軸和水平掃(sao)描(miao)線。它控制(zhi)著掃(sao)描(miao)速度，決(jue)定著儀器的檢測范圍。

   ④. 接收放大電路將探頭產(chan)生的(de)微弱回波信號電壓(ya)放大到(dao)顯(xian)示屏(ping)的(de)縱(zong)坐標方(fang)向，以顯(xian)示工作電壓(ya)。它控制著儀器的(de)增益和(he)衰減。

（2)各主要(yao)開(kai)關和旋鈕的作(zuo)用及其調整方法。

  在模擬(ni)式超聲(sheng)波探(tan)傷儀面板上，合理(li)選用(yong)開(kai)關和按鈕(niu)可以實現不同的功能。各主要開(kai)關和旋鈕(niu)的作用(yong)及其調整方法如下：

   ①. 工(gong)作方(fang)式選擇旋鈕

   發(fa)射(she)探(tan)(tan)頭和(he)接(jie)收(shou)探(tan)(tan)頭分別連接(jie)到發(fa)射(she)插(cha)座(zuo)和(he)接(jie)收(shou)插(cha)座(zuo)，工作方式選(xuan)擇旋鈕的(de)作用是選(xuan)擇檢測方式，即“雙(shuang)(shuang)探(tan)(tan)”或“單(dan)(dan)探(tan)(tan)”方式。當(dang)選(xuan)擇“雙(shuang)(shuang)探(tan)(tan)”時，兩個(ge)探(tan)(tan)頭的(de)工作模式為一發(fa)一收(shou)。當(dang)選(xuan)擇“單(dan)(dan)探(tan)(tan)”時，發(fa)射(she)插(cha)座(zuo)和(he)接(jie)收(shou)插(cha)座(zuo)內部連通，單(dan)(dan)個(ge)探(tan)(tan)頭自(zi)發(fa)自(zi)收(shou)。

  ②. 發射強度(du)旋鈕

   此按鈕(niu)主(zhu)要改變(bian)激勵脈沖的強(qiang)(qiang)度(du)，增加或者減小發射(she)(she)功率，增大(da)發射(she)(she)強(qiang)(qiang)度(du)，有助于提高儀器靈敏度(du)。但脈沖變(bian)寬，分辨力(li)差。因(yin)此，應根據實際(ji)情況選擇合適的發射(she)(she)強(qiang)(qiang)度(du)。

 ③. 增益(yi)旋鈕

   接收信號幅(fu)值可(ke)能會(hui)非常低，這樣不利于信號分析(xi)，通(tong)過調(diao)節增益(yi)(yi)旋鈕，可(ke)以改變(bian)接收放大器(qi)的放大倍數。使用時，將(jiang)回波高度(du)精確地調(diao)節到某一(yi)指定高度(du)，將(jiang)儀(yi)器(qi)靈(ling)敏度(du)確定以后，在檢測過程中一(yi)般(ban)不再調(diao)整增益(yi)(yi)旋鈕。

  ④. 衰減(jian)器(qi)

   衰(shuai)(shuai)減器可以調節檢(jian)測靈敏度(du)和測量回(hui)(hui)波振幅(fu)。用來(lai)調節靈敏度(du)時，衰(shuai)(shuai)減讀數(shu)大，回(hui)(hui)波幅(fu)度(du)低；反之，靈敏度(du)高。用來(lai)調節回(hui)(hui)波振幅(fu)時，衰(shuai)(shuai)減讀數(shu)大，回(hui)(hui)波幅(fu)度(du)高；反之，回(hui)(hui)波幅(fu)度(du)低。

  ⑤. 深度范(fan)圍(wei)旋鈕(niu)

   此按(an)鈕主(zhu)要(yao)是調(diao)節顯示在屏幕(mu)上的檢測范圍。可(ke)以將顯示在屏幕(mu)上的回波信(xin)號間(jian)距壓縮或者擴(kuo)展。

  ⑥. 深度細調旋鈕

   深度(du)細調(diao)(diao)旋鈕的作用是精確調(diao)(diao)整(zheng)檢測范圍。調(diao)(diao)節深度(du)細調(diao)(diao)旋鈕，可連續改變掃描線的掃描速度(du)，從而使顯示(shi)屏上的回波(bo)間距在一(yi)定范圍內連續變化。調(diao)(diao)整(zheng)檢測范圍時，應先(xian)將深度(du)粗調(diao)(diao)旋鈕置(zhi)于合適的檔級，然后調(diao)(diao)節深度(du)細調(diao)(diao)旋鈕，使反射波(bo)的間距與反射體的距離成一(yi)定比例。

  ⑦. 延遲(chi)旋鈕

  此按鈕(niu)(niu)可以使(shi)顯(xian)示(shi)在(zai)屏(ping)幕上的回波(bo)信號大幅度(du)(du)(du)地左右移動而不改變回波(bo)之間(jian)的距(ju)離(li)。調節(jie)檢測范(fan)圍時，先用(yong)深度(du)(du)(du)粗調旋鈕(niu)(niu)和深度(du)(du)(du)細(xi)調旋鈕(niu)(niu)調節(jie)好(hao)回波(bo)間(jian)距(ju)，再用(yong)延遲旋鈕(niu)(niu)將反射波(bo)調至正確位(wei)置(zhi)，通過(guo)延遲旋鈕(niu)(niu)進(jin)行零位(wei)校正，使(shi)聲程原(yuan)點(dian)(dian)與水平刻度(du)(du)(du)的零點(dian)(dian)重(zhong)合。

 ⑧. 聚焦(jiao)旋鈕

  聚焦(jiao)旋鈕(niu)可(ke)(ke)以調節(jie)電子束(shu)的(de)粗細程度，可(ke)(ke)以根據實際(ji)情況調節(jie)，使顯示屏波形清(qing)晰。

 ⑨. 水平旋鈕

  水平旋(xuan)鈕(niu)也稱(cheng)為零位調節旋(xuan)鈕(niu)。通過調節水平旋(xuan)鈕(niu)使(shi)掃描線連同(tong)回(hui)波(bo)(bo)一起(qi)左右移動一段距(ju)離(li)，回(hui)波(bo)(bo)之間的距(ju)離(li)不(bu)發生改變。

 ⑩. 重(zhong)復頻率旋鈕(niu)

  此按(an)鈕調(diao)節(jie)的是激勵(li)脈沖(chong)的重復頻(pin)率，即激勵(li)脈沖(chong)的發射間隔。當(dang)屏(ping)幕(mu)上顯示的圖案比較暗(an)淡(dan)時(shi)，可以提(ti)高重復頻(pin)率，就會使(shi)圖案變得更加清(qing)晰。

 ?. 垂直旋鈕

  通過調節垂(chui)直旋鈕使掃(sao)描(miao)線連(lian)同回(hui)波(bo)一(yi)起上下移動一(yi)段距(ju)離，回(hui)波(bo)之間的距(ju)離不發生改變。

 ?. 深度補償開關

  此(ci)旋鈕的(de)作用是調節(jie)回(hui)(hui)波(bo)增益(yi)，減小相同形狀但(dan)不同深度(du)的(de)缺(que)陷的(de)回(hui)(hui)波(bo)高度(du)差。

2. 數字式超聲探(tan)傷儀

 數(shu)字(zi)式超聲探傷儀整(zheng)機由(you)微處理(li)器系(xi)統同(tong)步和控(kong)(kong)制(zhi)，由(you)發射、接收、數(shu)控(kong)(kong)放大器單元，數(shu)據調(diao)整(zheng)實(shi)時采集、存(cun)儲和分(fen)析、處理(li)單元以及回波顯(xian)示(shi)和打印輸出等(deng)組成。

a. 數字(zi)式(shi)超聲探(tan)傷(shang)儀(yi)(yi)與(yu)模擬(ni)式(shi)超聲探(tan)傷(shang)儀(yi)(yi)的異同點對比

  ①. 基(ji)本組成

 如圖3.22所(suo)示(shi)(shi)(shi)為數(shu)字式(shi)(shi)超(chao)(chao)(chao)聲(sheng)探(tan)傷(shang)儀(yi)的(de)電路框圖，其(qi)發(fa)射電路與(yu)模(mo)(mo)擬(ni)式(shi)(shi)超(chao)(chao)(chao)聲(sheng)探(tan)傷(shang)儀(yi)相同(tong)，接(jie)收放(fang)大(da)電路的(de)衰減器(qi)與(yu)高頻放(fang)大(da)器(qi)等也與(yu)模(mo)(mo)擬(ni)式(shi)(shi)超(chao)(chao)(chao)聲(sheng)探(tan)傷(shang)儀(yi)相同(tong)，信號放(fang)大(da)后由(you)A/D轉換器(qi)轉換成(cheng)數(shu)字信號，輸送到微(wei)處(chu)(chu)理(li)器(qi)進(jin)行處(chu)(chu)理(li)，顯示(shi)(shi)(shi)器(qi)進(jin)行處(chu)(chu)理(li)，模(mo)(mo)擬(ni)式(shi)(shi)超(chao)(chao)(chao)聲(sheng)探(tan)傷(shang)儀(yi)上(shang)的(de)檢波(bo)、濾波(bo)、抑制(zhi)等功能可以(yi)通過對數(shu)字信號的(de)處(chu)(chu)理(li)來完成(cheng)。數(shu)字式(shi)(shi)儀(yi)器(qi)的(de)顯示(shi)(shi)(shi)是由(you)微(wei)處(chu)(chu)理(li)器(qi)控(kong)制(zhi)實現逐步逐點掃描(miao)，在顯示(shi)(shi)(shi)器(qi)上(shang)顯示(shi)(shi)(shi)二維點陣圖。發(fa)射電路與(yu)模(mo)(mo)數(shu)轉換由(you)微(wei)處(chu)(chu)理(li)器(qi)協(xie)調各部分的(de)工作，不再(zai)需(xu)要同(tong)步電路。

 ②. 儀器功能

  數(shu)字式(shi)(shi)超(chao)聲(sheng)(sheng)探(tan)傷(shang)儀(yi)(yi)的(de)(de)(de)(de)基本(ben)功能與模擬(ni)式(shi)(shi)超(chao)聲(sheng)(sheng)探(tan)傷(shang)儀(yi)(yi)相同，各部(bu)分功能的(de)(de)(de)(de)控(kong)制方(fang)式(shi)(shi)不同。模擬(ni)式(shi)(shi)超(chao)聲(sheng)(sheng)探(tan)傷(shang)儀(yi)(yi)直接通過開(kai)關對儀(yi)(yi)器的(de)(de)(de)(de)電路進行調整；數(shu)字式(shi)(shi)超(chao)聲(sheng)(sheng)探(tan)傷(shang)儀(yi)(yi)采用人(ren)機對話(hua)，將控(kong)制數(shu)據輸人(ren)微處理(li)器，由微處理(li)器控(kong)制各電路的(de)(de)(de)(de)工作，有利于自動檢查。

 ③. 儀器性能

 兩類儀(yi)(yi)器的發(fa)射電路(lu)、接收電路(lu)相同，因此(ci)儀(yi)(yi)器的靈敏度、分辨率基本相同。差(cha)別(bie)主要是信號(hao)的模數轉換、處理及顯(xian)示部分，這部分功能(neng)直接影響對缺陷的判斷。

 b. 數(shu)字(zi)式超聲探傷儀的優缺(que)點

 ①. 優點(dian)

 接(jie)收信(xin)號數字化，使超(chao)(chao)聲信(xin)號的存儲、記(ji)錄(lu)、再現(xian)、處理、分析都很方便(bian)(bian)，可以使超(chao)(chao)聲信(xin)號永久記(ji)錄(lu)，使檢(jian)測過程中重(zhong)現(xian)更(geng)方便(bian)(bian)，同(tong)時也能從超(chao)(chao)聲信(xin)號中得到更(geng)多的量化信(xin)息；顯(xian)示(shi)器(qi)不(bu)需要傳(chuan)統(tong)的示(shi)波(bo)器(qi)，使得儀器(qi)更(geng)便(bian)(bian)于小(xiao)型(xing)化；軟件功能可以擴展，有利于滿足不(bu)同(tong)使用場合的要求；為自動檢(jian)測系統(tong)的實現(xian)提供條件。

②. 缺點

 模數轉(zhuan)換器的(de)采樣頻率(lv)、數據長度、顯示器的(de)分辨(bian)率(lv)等直接影響信號的(de)質量，如果信號失真(zhen)，會造成漏檢(jian)誤檢(jian)等，因此在使用(yong)過程(cheng)中應引起(qi)重視。