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、 按照超聲波的(de)連(lian)續性分類(lei)

 1. 脈沖波超(chao)聲(sheng)探傷儀

  這(zhe)種儀器主要是通過周(zhou)期性(xing)的發射不連續(xu)的脈沖波來激勵換能器產(chan)生(sheng)超聲波，根據超聲波的傳播速度或(huo)者回波的幅值(zhi)等特性(xing)判斷工件中是否有缺陷，這(zhe)是目(mu)前最常用的探傷儀模式。

 2. 連續波超聲探傷(shang)儀

  這種儀(yi)器(qi)(qi)探(tan)頭向工件發射連續且頻(pin)率(lv)不變的(de)超聲(sheng)波，主(zhu)要(yao)是(shi)(shi)通(tong)過(guo)觀察透過(guo)工件的(de)超聲(sheng)波強度的(de)變化來(lai)判(pan)斷工件中是(shi)(shi)否有缺陷。這種儀(yi)器(qi)(qi)通(tong)常情況下靈敏度低，而且難(nan)以確(que)定(ding)缺陷位(wei)置(zhi)，大多(duo)被脈沖(chong)探(tan)傷儀(yi)器(qi)(qi)取代，不過(guo)仍舊應用在超聲(sheng)波顯像(xiang)及超聲(sheng)波共振測厚等方面。

3. 調(diao)頻波超聲探傷(shang)儀

  這種儀(yi)器(qi)發射的(de)(de)超聲波是周期性連續且頻率(lv)周期性變化的(de)(de)超聲波，主要是觀察發射波與回波的(de)(de)變化，判斷工(gong)件中有無(wu)缺(que)陷。但其局限(xian)性是適用于檢測與探測面平行的(de)(de)缺(que)陷，所以這種儀(yi)器(qi)也大多被脈沖探傷儀(yi)器(qi)取代。

二、按缺(que)陷顯(xian)示方(fang)式(shi)分類

1. A型顯示(shi)

  A型(xing)顯(xian)示探(tan)傷儀反(fan)饋的(de)是(shi)波(bo)(bo)(bo)形，它(ta)顯(xian)示的(de)是(shi)超聲波(bo)(bo)(bo)回波(bo)(bo)(bo)的(de)位置(zhi)與幅度，回波(bo)(bo)(bo)的(de)位置(zhi)反(fan)映的(de)是(shi)超聲波(bo)(bo)(bo)的(de)傳播時間，幅度則是(shi)體現出了(le)缺陷的(de)特性(xing)。

2. B型(xing)顯(xian)示

  B型顯示探(tan)傷儀反饋的(de)是圖(tu)像，探(tan)傷儀沿熒光屏橫坐標(biao)方向機械掃(sao)描形成探(tan)頭的(de)掃(sao)查軌(gui)跡，沿縱坐標(biao)方向反饋處回波的(de)時間（或距離），這樣就可以直觀地(di)表示出處于某一縱面上的(de)缺陷。

3. C型顯示

  C型顯示探(tan)(tan)傷(shang)儀(yi)反饋的也(ye)是圖像，探(tan)(tan)傷(shang)儀(yi)在(zai)橫坐(zuo)(zuo)標(biao)和(he)縱坐(zuo)(zuo)標(biao)方向都(dou)是機械掃描來代表(biao)(biao)探(tan)(tan)頭在(zai)工(gong)作表(biao)(biao)面(mian)的位置(zhi)。光點(dian)輝度表(biao)(biao)示探(tan)(tan)頭接(jie)收信號幅(fu)度，所以當探(tan)(tan)頭在(zai)工(gong)件(jian)表(biao)(biao)面(mian)移(yi)動反饋在(zai)熒(ying)光屏上便顯示出(chu)工(gong)件(jian)內部缺(que)陷的平面(mian)圖像，但不能顯示缺(que)陷深度。

  A型(xing)、B型(xing)、C型(xing)三(san)種顯(xian)示(shi)分別如(ru)圖3.17所示(shi)。

三、按(an)超聲(sheng)波(bo)的通道分類

1. 單通道探傷儀

   這種儀器在目前的超聲波(bo)檢測中(zhong)應用(yong)比較廣泛，一般(ban)是使用(yong)一個探頭(tou)或一對探頭(tou)。

2. 多通道(dao)探傷儀

   在某些場(chang)合中，單一的探頭接收的回波(bo)信息(xi)較少，所(suo)以(yi)采用(yong)多個或(huo)多對探頭同(tong)時工(gong)作，通(tong)常應用(yong)于自動化(hua)檢測。

四、按工作制式分類(lei)

1. 模擬(ni)式超聲探(tan)傷儀

  a. A型脈(mo)沖反射式超(chao)聲波探傷儀

    A型脈沖反(fan)射式超聲波探傷設備主要包含同(tong)步電(dian)(dian)(dian)路(lu)、發射電(dian)(dian)(dian)路(lu)、接收(shou)放大(da)電(dian)(dian)(dian)路(lu)、掃描電(dian)(dian)(dian)路(lu)、顯示電(dian)(dian)(dian)路(lu)和電(dian)(dian)(dian)源電(dian)(dian)(dian)路(lu)等主要電(dian)(dian)(dian)路(lu)，其次有延時電(dian)(dian)(dian)路(lu)、報警電(dian)(dian)(dian)路(lu)、深度補償(chang)電(dian)(dian)(dian)路(lu)、標記電(dian)(dian)(dian)路(lu)、跟(gen)蹤及記錄等附加裝置組成。電(dian)(dian)(dian)路(lu)框圖如圖3.18所示。

  工作(zuo)原理：電(dian)(dian)路(lu)(lu)接通后，同步(bu)電(dian)(dian)路(lu)(lu)產生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)周期性同步(bu)脈(mo)沖信(xin)號(hao)，一方面同步(bu)脈(mo)沖觸發(fa)(fa)掃(sao)(sao)描(miao)(miao)發(fa)(fa)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)器(qi)產生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)線性的(de)(de)鋸齒波(bo)(bo)，經掃(sao)(sao)描(miao)(miao)放大(da)(da)加(jia)到(dao)(dao)(dao)(dao)示波(bo)(bo)管水平（x軸）偏轉(zhuan)板上(shang)，產生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)一個從(cong)左到(dao)(dao)(dao)(dao)右的(de)(de)水平掃(sao)(sao)描(miao)(miao)線，即時基線。另一方面觸發(fa)(fa)發(fa)(fa)射電(dian)(dian)路(lu)(lu)產生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)高頻脈(mo)沖并作(zuo)用于(yu)探(tan)(tan)頭(tou)，通過(guo)(guo)探(tan)(tan)頭(tou)的(de)(de)逆壓(ya)電(dian)(dian)效應(ying)將信(xin)號(hao)轉(zhuan)換為聲(sheng)信(xin)號(hao)，發(fa)(fa)射超(chao)聲(sheng)波(bo)(bo)。超(chao)聲(sheng)波(bo)(bo)在傳播過(guo)(guo)程中遇到(dao)(dao)(dao)(dao)異質界(jie)面（缺(que)(que)陷(xian)或底(di)面）產生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)反射，反射的(de)(de)回(hui)波(bo)(bo)由探(tan)(tan)頭(tou)接收。通過(guo)(guo)探(tan)(tan)頭(tou)的(de)(de)正壓(ya)電(dian)(dian)效應(ying)將聲(sheng)信(xin)號(hao)轉(zhuan)換為電(dian)(dian)信(xin)號(hao)送至(zhi)放大(da)(da)電(dian)(dian)路(lu)(lu)被放大(da)(da)、檢(jian)波(bo)(bo)，信(xin)號(hao)電(dian)(dian)壓(ya)加(jia)到(dao)(dao)(dao)(dao)示波(bo)(bo)管的(de)(de)垂直(zhi)（y軸）偏轉(zhuan)板上(shang)，使電(dian)(dian)子束(shu)發(fa)(fa)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)垂直(zhi)偏轉(zhuan)，在水平掃(sao)(sao)描(miao)(miao)的(de)(de)相應(ying)位置上(shang)產生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)缺(que)(que)陷(xian)的(de)(de)回(hui)波(bo)(bo)和(he)底(di)面波(bo)(bo)。

 b. B型顯(xian)示超聲波探傷(shang)儀

  工作原理：同步電(dian)路產生脈沖信號觸發(fa)(fa)探(tan)頭發(fa)(fa)射超聲波信號，同時也(ye)觸發(fa)(fa)y掃描電(dian)路，并將鋸齒波電(dian)壓(ya)(ya)施加在示波管y軸偏轉板(ban)上(shang)。施加在x軸偏轉板(ban)上(shang)的是隨探(tan)頭位置變(bian)化而變(bian)化的直流電(dian)壓(ya)(ya)，當探(tan)頭在工件上(shang)沿(yan)直線(xian)移動時，在顯(xian)示器(qi)上(shang)顯(xian)示出沿(yan)探(tan)頭掃描線(xian)所處(chu)的截面上(shang)的前(qian)后表面，內部(bu)反射界(jie)面的位置、取向及深(shen)度。電(dian)路框圖(tu)如圖(tu)3.19所示。

 c. C型顯示超聲探傷儀

  C型顯示(shi)超聲波探傷(shang)儀一般(ban)由同(tong)步(bu)、發射、放大、與門(men)(men)、閘門(men)(men)、平面顯示(shi)器與機械同(tong)步(bu)組成，如(ru)圖3.20所示(shi)。

  工作原理：同(tong)步(bu)電(dian)(dian)路產生(sheng)(sheng)同(tong)步(bu)脈沖信號(hao)(hao)激勵(li)換能(neng)器產生(sheng)(sheng)超聲波(bo)信號(hao)(hao)，傳(chuan)遞到(dao)工件中(zhong)，并同(tong)時觸發(fa)閘(zha)門電(dian)(dian)路以(yi)獲(huo)得閘(zha)門信號(hao)(hao)。示(shi)波(bo)管的橫縱(zong)(zong)坐標(biao)分(fen)(fen)(fen)別表示(shi)工件探(tan)測面(mian)上的相應(ying)的橫坐標(biao)和縱(zong)(zong)坐標(biao)。電(dian)(dian)位器x和y的直(zhi)流電(dian)(dian)壓(ya)分(fen)(fen)(fen)別作用于控制(zhi)示(shi)波(bo)管的水(shui)平(ping)和垂直(zhi)偏(pian)轉(zhuan)板。機械同(tong)步(bu)將探(tan)頭與(yu)兩個電(dian)(dian)位器實(shi)現聯(lian)動(dong)。探(tan)頭移動(dong)時，把移動(dong)的X分(fen)(fen)(fen)量與(yu)Y分(fen)(fen)(fen)量分(fen)(fen)(fen)別施加在水(shui)平(ping)和垂直(zhi)偏(pian)轉(zhuan)板，偏(pian)轉(zhuan)板電(dian)(dian)壓(ya)發(fa)生(sheng)(sheng)相應(ying)變化，使屏(ping)幕上的坐標(biao)與(yu)工件探(tan)測面(mian)上的坐標(biao)相對應(ying)。

d. 模(mo)擬式(shi)超聲波探傷儀的構成及其功能

 模擬式超聲波(bo)探傷儀(yi)的電路框(kuang)圖如(ru)圖3.21所示。

（1)組成部(bu)分及其作用(yong)

    ①. 超聲波(bo)探傷儀的(de)協調中心是(shi)同步(bu)電路(lu)，它決定(ding)著(zhu)激勵信號(hao)的(de)重復頻率。

    ②. 發射(she)電路(lu)主要(yao)作(zuo)用是產生高壓脈(mo)沖作(zuo)用于超聲波(bo)(bo)換能器產生超聲波(bo)(bo)。

    ③. 掃描電路使顯(xian)示屏上出現條明亮(liang)的(de)時基線，也(ye)就是時間(jian)軸和水平掃描線。它(ta)控制著掃描速度，決(jue)定著儀器的(de)檢測范圍。

   ④. 接收放(fang)大(da)(da)電路將探頭(tou)產生(sheng)的(de)微弱(ruo)回波信號電壓放(fang)大(da)(da)到(dao)顯(xian)示屏(ping)的(de)縱坐標方向(xiang)，以顯(xian)示工作(zuo)電壓。它控制(zhi)著儀器的(de)增益和衰減。

（2)各主要開關(guan)和旋(xuan)鈕的作用及其調整(zheng)方法。

  在模擬式超聲波探(tan)傷儀面板(ban)上，合理(li)選用開關(guan)和按鈕可(ke)以實現不同的功能。各主要開關(guan)和旋鈕的作(zuo)用及其調整方法(fa)如下：

   ①. 工(gong)作方式選擇旋鈕

   發(fa)射(she)探頭和接收探頭分別連(lian)接到發(fa)射(she)插(cha)座和接收插(cha)座，工作(zuo)(zuo)方式選擇旋鈕的(de)作(zuo)(zuo)用是(shi)選擇檢測方式，即“雙(shuang)探”或“單(dan)探”方式。當(dang)選擇“雙(shuang)探”時，兩個探頭的(de)工作(zuo)(zuo)模式為一(yi)發(fa)一(yi)收。當(dang)選擇“單(dan)探”時，發(fa)射(she)插(cha)座和接收插(cha)座內部連(lian)通，單(dan)個探頭自發(fa)自收。

  ②. 發射強(qiang)度旋鈕

   此按鈕(niu)主要改變(bian)激勵脈沖(chong)的(de)強(qiang)度，增加或(huo)者減(jian)小發(fa)射功率(lv)，增大發(fa)射強(qiang)度，有助于提高儀器靈敏度。但脈沖(chong)變(bian)寬，分(fen)辨力差。因此，應根據實際情況(kuang)選擇合適的(de)發(fa)射強(qiang)度。

 ③. 增益旋鈕

   接收信(xin)號(hao)幅(fu)值可能(neng)會非常(chang)低，這(zhe)樣不利于信(xin)號(hao)分析，通過調節(jie)增益旋(xuan)鈕，可以改變接收放(fang)大器(qi)的放(fang)大倍數。使(shi)用時，將回波高度精確地(di)調節(jie)到(dao)某一(yi)指定高度，將儀器(qi)靈(ling)敏度確定以后(hou)，在(zai)檢測過程中一(yi)般不再調整增益旋(xuan)鈕。

  ④. 衰減器(qi)

   衰(shuai)減器可以(yi)調節檢測(ce)靈(ling)(ling)敏度(du)和(he)測(ce)量回波振(zhen)幅。用來調節靈(ling)(ling)敏度(du)時(shi)，衰(shuai)減讀數(shu)大，回波幅度(du)低；反之(zhi)，靈(ling)(ling)敏度(du)高。用來調節回波振(zhen)幅時(shi)，衰(shuai)減讀數(shu)大，回波幅度(du)高；反之(zhi)，回波幅度(du)低。

  ⑤. 深度范圍旋鈕

   此(ci)按鈕主要(yao)是調節顯(xian)示在屏幕上的檢測(ce)范圍。可以將顯(xian)示在屏幕上的回波信號間(jian)距壓縮或者擴展(zhan)。

  ⑥. 深度細調旋鈕

   深(shen)度(du)細調(diao)旋(xuan)鈕(niu)的(de)作用是精(jing)確(que)調(diao)整檢(jian)測范圍(wei)。調(diao)節深(shen)度(du)細調(diao)旋(xuan)鈕(niu)，可連續改(gai)變(bian)掃(sao)描線的(de)掃(sao)描速(su)度(du)，從而使顯(xian)示屏上的(de)回波(bo)間(jian)距在(zai)一定(ding)范圍(wei)內連續變(bian)化。調(diao)整檢(jian)測范圍(wei)時，應先(xian)將深(shen)度(du)粗調(diao)旋(xuan)鈕(niu)置于合適的(de)檔級，然(ran)后調(diao)節深(shen)度(du)細調(diao)旋(xuan)鈕(niu)，使反(fan)射(she)波(bo)的(de)間(jian)距與反(fan)射(she)體的(de)距離成(cheng)一定(ding)比(bi)例。

  ⑦. 延遲旋鈕

  此按鈕(niu)可以使顯(xian)示在屏幕(mu)上的(de)回波(bo)信號大幅度(du)(du)地左右移動而不改變(bian)回波(bo)之(zhi)間的(de)距離。調節檢測范(fan)圍時，先用(yong)深度(du)(du)粗(cu)調旋(xuan)鈕(niu)和深度(du)(du)細(xi)調旋(xuan)鈕(niu)調節好回波(bo)間距，再(zai)用(yong)延遲(chi)旋(xuan)鈕(niu)將反射波(bo)調至正確位(wei)置(zhi)，通過(guo)延遲(chi)旋(xuan)鈕(niu)進行(xing)零(ling)位(wei)校正，使聲程原點與水平刻度(du)(du)的(de)零(ling)點重合。

 ⑧. 聚焦旋鈕(niu)

  聚焦旋鈕可以調(diao)節電子(zi)束的粗細程度，可以根據實際情況調(diao)節，使顯(xian)示屏波形清晰。

 ⑨. 水平旋(xuan)鈕

  水(shui)平(ping)旋鈕(niu)也稱為零位調節旋鈕(niu)。通過(guo)調節水(shui)平(ping)旋鈕(niu)使掃描線(xian)連同回(hui)波一起左右移動一段距(ju)離，回(hui)波之間(jian)的(de)距(ju)離不發生(sheng)改變。

 ⑩. 重復頻率旋鈕

  此按(an)鈕調節的(de)(de)是激(ji)勵脈沖的(de)(de)重復(fu)頻率，即激(ji)勵脈沖的(de)(de)發射間隔。當(dang)屏幕(mu)上顯示的(de)(de)圖(tu)案比(bi)較(jiao)暗淡時(shi)，可以提高重復(fu)頻率，就(jiu)會使圖(tu)案變(bian)得更加清晰(xi)。

 ?. 垂直旋鈕(niu)

  通過調(diao)節垂直旋鈕使掃描線連同回波一(yi)起上下移(yi)動一(yi)段距離，回波之間的距離不發(fa)生改變。

 ?. 深(shen)度補償開關

  此旋鈕的(de)作(zuo)用是(shi)調節(jie)回波增(zeng)益，減小相(xiang)同形(xing)狀但(dan)不同深(shen)度的(de)缺陷的(de)回波高度差。

2. 數字式超聲探傷儀

 數(shu)字式(shi)超聲探傷儀整機由微處理器系統同步和控制(zhi)，由發射、接收、數(shu)控放大器單(dan)元，數(shu)據調整實時采集、存儲和分析、處理單(dan)元以及回波顯(xian)示(shi)和打印(yin)輸出等(deng)組成。

a. 數字式超聲探(tan)傷儀與模(mo)擬式超聲探(tan)傷儀的異同點對比

  ①. 基(ji)本組成

 如(ru)圖(tu)3.22所示為數字(zi)式(shi)超(chao)聲探(tan)傷儀的(de)電路(lu)(lu)框圖(tu)，其發射電路(lu)(lu)與(yu)模(mo)擬式(shi)超(chao)聲探(tan)傷儀相(xiang)(xiang)同，接收放(fang)(fang)大電路(lu)(lu)的(de)衰減(jian)器(qi)與(yu)高頻放(fang)(fang)大器(qi)等(deng)也(ye)與(yu)模(mo)擬式(shi)超(chao)聲探(tan)傷儀相(xiang)(xiang)同，信(xin)號放(fang)(fang)大后由(you)A/D轉(zhuan)(zhuan)換(huan)器(qi)轉(zhuan)(zhuan)換(huan)成數字(zi)信(xin)號，輸(shu)送到微處理(li)器(qi)進行(xing)處理(li)，顯示器(qi)進行(xing)處理(li)，模(mo)擬式(shi)超(chao)聲探(tan)傷儀上的(de)檢波(bo)(bo)、濾波(bo)(bo)、抑制(zhi)等(deng)功能可以通過對(dui)數字(zi)信(xin)號的(de)處理(li)來(lai)完成。數字(zi)式(shi)儀器(qi)的(de)顯示是由(you)微處理(li)器(qi)控制(zhi)實現逐步逐點掃描，在(zai)顯示器(qi)上顯示二維點陣圖(tu)。發射電路(lu)(lu)與(yu)模(mo)數轉(zhuan)(zhuan)換(huan)由(you)微處理(li)器(qi)協調各(ge)部分的(de)工作(zuo)，不再需要同步電路(lu)(lu)。

 ②. 儀器(qi)功(gong)能

  數(shu)(shu)字式超(chao)聲探(tan)傷(shang)儀(yi)的基(ji)本功(gong)能(neng)與模擬式超(chao)聲探(tan)傷(shang)儀(yi)相同(tong)，各部分功(gong)能(neng)的控制方式不同(tong)。模擬式超(chao)聲探(tan)傷(shang)儀(yi)直接通過開關對儀(yi)器的電(dian)路(lu)(lu)進行調整(zheng)；數(shu)(shu)字式超(chao)聲探(tan)傷(shang)儀(yi)采(cai)用人(ren)(ren)機對話，將控制數(shu)(shu)據輸人(ren)(ren)微(wei)處理器，由微(wei)處理器控制各電(dian)路(lu)(lu)的工作，有利于自動檢查。

 ③. 儀器(qi)性能

 兩類儀器(qi)的發射(she)電(dian)路、接(jie)收電(dian)路相(xiang)同，因(yin)此儀器(qi)的靈敏度、分辨率基本相(xiang)同。差別(bie)主要是信號的模(mo)數轉(zhuan)換、處理及顯(xian)示部分，這(zhe)部分功(gong)能(neng)直接(jie)影響對(dui)缺陷(xian)的判(pan)斷。

 b. 數字(zi)式超聲探(tan)傷儀的優(you)缺點

 ①. 優(you)點

 接收信號數字化(hua)，使超(chao)聲信號的(de)(de)(de)存儲、記(ji)錄(lu)、再現(xian)(xian)、處理、分(fen)析都很方便(bian)，可以(yi)使超(chao)聲信號永久記(ji)錄(lu)，使檢(jian)(jian)測過(guo)程(cheng)中重現(xian)(xian)更(geng)方便(bian)，同(tong)時也能從超(chao)聲信號中得(de)到(dao)更(geng)多的(de)(de)(de)量化(hua)信息；顯示(shi)器不(bu)需(xu)要傳統的(de)(de)(de)示(shi)波(bo)器，使得(de)儀器更(geng)便(bian)于小型化(hua)；軟件功能可以(yi)擴(kuo)展(zhan)，有利于滿足不(bu)同(tong)使用場合(he)的(de)(de)(de)要求；為自動檢(jian)(jian)測系統的(de)(de)(de)實現(xian)(xian)提供(gong)條件。

②. 缺點(dian)

 模數轉換器(qi)(qi)的采(cai)樣頻(pin)率(lv)、數據(ju)長度、顯示器(qi)(qi)的分(fen)辨率(lv)等(deng)直接影響信(xin)號的質量，如果信(xin)號失真，會造成(cheng)漏檢(jian)誤(wu)檢(jian)等(deng)，因此(ci)在使用過程中應(ying)引(yin)起重視。