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(bo)的連續性(xing)分類

 1. 脈(mo)沖波超(chao)聲探(tan)傷儀

  這種儀器主要是(shi)通過周期性的(de)發射不連續的(de)脈沖(chong)波來激勵(li)換能器產生超聲波，根據超聲波的(de)傳播速度(du)或者回(hui)波的(de)幅(fu)值等特性判斷工件中是(shi)否(fou)有缺陷(xian)，這是(shi)目前(qian)最常用(yong)的(de)探傷儀模式。

 2. 連(lian)續波超聲探傷儀

  這種儀器(qi)探頭(tou)向工(gong)(gong)件發(fa)射連續且頻率不(bu)變(bian)(bian)的超(chao)聲波，主要是通(tong)過觀察透過工(gong)(gong)件的超(chao)聲波強度(du)的變(bian)(bian)化來判斷工(gong)(gong)件中是否有缺陷。這種儀器(qi)通(tong)常情況下靈敏(min)度(du)低，而且難以確定缺陷位置，大多被(bei)脈沖(chong)探傷儀器(qi)取代，不(bu)過仍(reng)舊應(ying)用(yong)在超(chao)聲波顯像及超(chao)聲波共(gong)振測厚等方面。

3. 調頻波超(chao)聲探(tan)傷儀

  這(zhe)(zhe)種儀器發射的(de)(de)超聲波(bo)是(shi)周(zhou)期(qi)性連續且頻率周(zhou)期(qi)性變化的(de)(de)超聲波(bo)，主(zhu)要(yao)是(shi)觀察發射波(bo)與(yu)回波(bo)的(de)(de)變化，判斷(duan)工件中有無缺陷(xian)(xian)。但其局限性是(shi)適用(yong)于檢測與(yu)探測面平行的(de)(de)缺陷(xian)(xian)，所(suo)以這(zhe)(zhe)種儀器也大多(duo)被脈沖探傷儀器取代(dai)。

二、按缺陷顯示方式分類

1. A型(xing)顯(xian)示

  A型顯示探(tan)傷儀反(fan)饋的(de)是波(bo)形(xing)，它顯示的(de)是超聲(sheng)波(bo)回波(bo)的(de)位置(zhi)與(yu)幅度(du)，回波(bo)的(de)位置(zhi)反(fan)映的(de)是超聲(sheng)波(bo)的(de)傳播(bo)時間(jian)，幅度(du)則是體現出了缺陷(xian)的(de)特性。

2. B型顯示

  B型顯示(shi)探(tan)傷(shang)儀(yi)反饋的是圖像，探(tan)傷(shang)儀(yi)沿熒光(guang)屏橫(heng)坐標(biao)方向機械掃(sao)描形(xing)成探(tan)頭(tou)的掃(sao)查軌(gui)跡，沿縱坐標(biao)方向反饋處回波的時間（或(huo)距離），這(zhe)樣(yang)就可以直觀地表示(shi)出處于某(mou)一(yi)縱面上的缺陷。

3. C型(xing)顯示

  C型(xing)顯示(shi)(shi)探(tan)(tan)傷儀反饋(kui)的(de)也是(shi)圖像(xiang)，探(tan)(tan)傷儀在(zai)(zai)(zai)橫坐標和縱(zong)坐標方向都是(shi)機械掃描(miao)來代表(biao)探(tan)(tan)頭(tou)在(zai)(zai)(zai)工(gong)作表(biao)面(mian)的(de)位置。光點(dian)輝(hui)度表(biao)示(shi)(shi)探(tan)(tan)頭(tou)接收信號幅(fu)度，所以(yi)當探(tan)(tan)頭(tou)在(zai)(zai)(zai)工(gong)件表(biao)面(mian)移動反饋(kui)在(zai)(zai)(zai)熒(ying)光屏(ping)上便顯示(shi)(shi)出工(gong)件內(nei)部缺(que)陷(xian)的(de)平面(mian)圖像(xiang)，但不能顯示(shi)(shi)缺(que)陷(xian)深度。

  A型(xing)、B型(xing)、C型(xing)三種(zhong)顯示分別如圖3.17所示。

三、按超聲(sheng)波的(de)通道(dao)分類

1. 單通道探傷儀

   這種儀器(qi)在目前的超聲波檢測中(zhong)應用比較廣(guang)泛，一(yi)般是使用一(yi)個探(tan)(tan)頭或一(yi)對探(tan)(tan)頭。

2. 多通(tong)道探傷(shang)儀

   在某些場合中，單一的探頭(tou)接收(shou)的回波信息較少，所以采用多(duo)個或多(duo)對探頭(tou)同(tong)時工作，通常應用于自動化(hua)檢測。

四、按工作制式分類

1. 模擬式(shi)超聲(sheng)探傷儀(yi)

  a. A型脈沖反射(she)式(shi)超聲波(bo)探傷儀

    A型脈沖反(fan)射(she)(she)式超聲波(bo)探傷設備主要包含同步(bu)電(dian)路(lu)、發射(she)(she)電(dian)路(lu)、接收放大電(dian)路(lu)、掃(sao)描電(dian)路(lu)、顯(xian)示(shi)電(dian)路(lu)和電(dian)源電(dian)路(lu)等主要電(dian)路(lu)，其次有延時電(dian)路(lu)、報警(jing)電(dian)路(lu)、深度補(bu)償(chang)電(dian)路(lu)、標(biao)記電(dian)路(lu)、跟蹤及(ji)記錄等附加裝(zhuang)置組(zu)成。電(dian)路(lu)框圖(tu)如圖(tu)3.18所示(shi)。

  工作原理：電(dian)(dian)(dian)路接(jie)(jie)通后，同步電(dian)(dian)(dian)路產(chan)(chan)生(sheng)周(zhou)期性同步脈沖(chong)信(xin)號(hao)，一(yi)方面同步脈沖(chong)觸發掃(sao)描發生(sheng)器產(chan)(chan)生(sheng)線性的(de)(de)(de)鋸齒(chi)波(bo)(bo)，經掃(sao)描放(fang)大(da)加到(dao)示(shi)波(bo)(bo)管水(shui)平（x軸）偏轉(zhuan)(zhuan)板(ban)上，產(chan)(chan)生(sheng)一(yi)個從左到(dao)右的(de)(de)(de)水(shui)平掃(sao)描線，即(ji)時基(ji)線。另一(yi)方面觸發發射電(dian)(dian)(dian)路產(chan)(chan)生(sheng)高頻脈沖(chong)并作用于探頭，通過(guo)探頭的(de)(de)(de)逆壓電(dian)(dian)(dian)效應(ying)將(jiang)信(xin)號(hao)轉(zhuan)(zhuan)換(huan)(huan)為聲信(xin)號(hao)，發射超聲波(bo)(bo)。超聲波(bo)(bo)在(zai)傳播過(guo)程中(zhong)遇到(dao)異(yi)質界面（缺陷(xian)或底(di)面）產(chan)(chan)生(sheng)反射，反射的(de)(de)(de)回波(bo)(bo)由探頭接(jie)(jie)收。通過(guo)探頭的(de)(de)(de)正壓電(dian)(dian)(dian)效應(ying)將(jiang)聲信(xin)號(hao)轉(zhuan)(zhuan)換(huan)(huan)為電(dian)(dian)(dian)信(xin)號(hao)送至放(fang)大(da)電(dian)(dian)(dian)路被放(fang)大(da)、檢波(bo)(bo)，信(xin)號(hao)電(dian)(dian)(dian)壓加到(dao)示(shi)波(bo)(bo)管的(de)(de)(de)垂直（y軸）偏轉(zhuan)(zhuan)板(ban)上，使電(dian)(dian)(dian)子(zi)束(shu)發生(sheng)垂直偏轉(zhuan)(zhuan)，在(zai)水(shui)平掃(sao)描的(de)(de)(de)相應(ying)位置(zhi)上產(chan)(chan)生(sheng)缺陷(xian)的(de)(de)(de)回波(bo)(bo)和底(di)面波(bo)(bo)。

 b. B型顯(xian)示超聲波(bo)探傷儀

  工(gong)作原理：同步電(dian)(dian)路(lu)產生脈沖(chong)信(xin)號觸發探(tan)頭發射超聲波信(xin)號，同時(shi)也(ye)觸發y掃描電(dian)(dian)路(lu)，并將鋸齒波電(dian)(dian)壓施加(jia)在(zai)示波管y軸偏(pian)轉(zhuan)板上。施加(jia)在(zai)x軸偏(pian)轉(zhuan)板上的(de)(de)是隨探(tan)頭位置(zhi)變(bian)化而變(bian)化的(de)(de)直流電(dian)(dian)壓，當探(tan)頭在(zai)工(gong)件上沿直線移動時(shi)，在(zai)顯示器上顯示出沿探(tan)頭掃描線所(suo)處的(de)(de)截面上的(de)(de)前后表面，內部反射界面的(de)(de)位置(zhi)、取向及深(shen)度(du)。電(dian)(dian)路(lu)框圖(tu)如圖(tu)3.19所(suo)示。

 c. C型顯示超聲探傷(shang)儀

  C型顯示(shi)超(chao)聲波探(tan)傷(shang)儀一般由同(tong)(tong)步、發射(she)、放大(da)、與(yu)門、閘(zha)門、平(ping)面顯示(shi)器與(yu)機械同(tong)(tong)步組成，如圖3.20所示(shi)。

  工作原理：同(tong)步電(dian)(dian)路產(chan)生(sheng)同(tong)步脈(mo)沖信(xin)號激勵換能(neng)器(qi)產(chan)生(sheng)超聲波(bo)(bo)信(xin)號，傳遞(di)到工件(jian)中，并同(tong)時(shi)觸發閘門電(dian)(dian)路以獲(huo)得閘門信(xin)號。示(shi)波(bo)(bo)管的橫縱坐(zuo)(zuo)(zuo)標(biao)(biao)分(fen)(fen)(fen)(fen)別表示(shi)工件(jian)探(tan)測(ce)面(mian)上的相應(ying)的橫坐(zuo)(zuo)(zuo)標(biao)(biao)和縱坐(zuo)(zuo)(zuo)標(biao)(biao)。電(dian)(dian)位器(qi)x和y的直(zhi)流電(dian)(dian)壓分(fen)(fen)(fen)(fen)別作用于控(kong)制(zhi)示(shi)波(bo)(bo)管的水平和垂(chui)直(zhi)偏轉(zhuan)(zhuan)板(ban)。機械同(tong)步將探(tan)頭(tou)與兩(liang)個電(dian)(dian)位器(qi)實現聯動(dong)。探(tan)頭(tou)移動(dong)時(shi)，把(ba)移動(dong)的X分(fen)(fen)(fen)(fen)量與Y分(fen)(fen)(fen)(fen)量分(fen)(fen)(fen)(fen)別施加(jia)在(zai)水平和垂(chui)直(zhi)偏轉(zhuan)(zhuan)板(ban)，偏轉(zhuan)(zhuan)板(ban)電(dian)(dian)壓發生(sheng)相應(ying)變(bian)化，使屏幕上的坐(zuo)(zuo)(zuo)標(biao)(biao)與工件(jian)探(tan)測(ce)面(mian)上的坐(zuo)(zuo)(zuo)標(biao)(biao)相對應(ying)。

d. 模(mo)擬式超聲波探傷儀的(de)構成及其功能

 模(mo)擬式超(chao)聲波探(tan)傷儀的電路框圖如圖3.21所示。

（1)組成部分及其作用(yong)

    ①. 超聲波探傷(shang)儀的(de)協調中(zhong)心是同步電路，它決(jue)定著激勵信(xin)號(hao)的(de)重(zhong)復頻(pin)率。

    ②. 發射電(dian)路主要作用是產生高壓脈沖作用于超(chao)聲波(bo)換能(neng)器產生超(chao)聲波(bo)。

    ③. 掃描電(dian)路使顯示屏上(shang)出(chu)現條明亮的時基線，也(ye)就是時間軸和水平掃描線。它控制著掃描速(su)度，決定(ding)著儀(yi)器的檢測(ce)范(fan)圍。

   ④. 接收放大(da)電路將探頭產生的(de)微弱回波(bo)信號電壓(ya)放大(da)到(dao)顯示屏(ping)的(de)縱坐標方向，以顯示工作電壓(ya)。它控制著(zhu)儀器的(de)增益和(he)衰減。

（2)各主(zhu)要(yao)開關和旋鈕的作用及其調整方法。

  在模(mo)擬式超聲波探傷儀面板上，合理(li)選用開關(guan)(guan)和(he)按鈕可(ke)以實現不(bu)同的(de)功(gong)能。各主要開關(guan)(guan)和(he)旋鈕的(de)作用及其(qi)調(diao)整方法如(ru)下：

   ①. 工作方(fang)式選擇(ze)旋鈕

   發(fa)(fa)射探(tan)(tan)頭(tou)和接收探(tan)(tan)頭(tou)分(fen)別連(lian)接到發(fa)(fa)射插座(zuo)(zuo)和接收插座(zuo)(zuo)，工作(zuo)方(fang)式選擇(ze)旋鈕(niu)的作(zuo)用是選擇(ze)檢測方(fang)式，即“雙探(tan)(tan)”或“單(dan)(dan)探(tan)(tan)”方(fang)式。當選擇(ze)“雙探(tan)(tan)”時，兩個探(tan)(tan)頭(tou)的工作(zuo)模(mo)式為(wei)一(yi)發(fa)(fa)一(yi)收。當選擇(ze)“單(dan)(dan)探(tan)(tan)”時，發(fa)(fa)射插座(zuo)(zuo)和接收插座(zuo)(zuo)內部(bu)連(lian)通，單(dan)(dan)個探(tan)(tan)頭(tou)自發(fa)(fa)自收。

  ②. 發射(she)強度旋(xuan)鈕(niu)

   此按鈕(niu)主要改變激勵脈(mo)沖的強度，增加或者減小(xiao)發(fa)(fa)射(she)功率(lv)，增大發(fa)(fa)射(she)強度，有(you)助于提高儀器靈敏(min)度。但脈(mo)沖變寬，分辨(bian)力差。因此，應根據實際情(qing)況(kuang)選擇(ze)合適的發(fa)(fa)射(she)強度。

 ③. 增益旋鈕(niu)

   接收信(xin)號幅(fu)值可(ke)能會非常低(di)，這樣(yang)不利于信(xin)號分(fen)析，通過(guo)調(diao)節增(zeng)益旋鈕(niu)，可(ke)以改變(bian)接收放大器的放大倍數。使用(yong)時，將回(hui)波高(gao)度(du)精(jing)確地調(diao)節到某一(yi)(yi)指定(ding)高(gao)度(du)，將儀(yi)器靈(ling)敏度(du)確定(ding)以后，在(zai)檢(jian)測(ce)過(guo)程中(zhong)一(yi)(yi)般不再調(diao)整增(zeng)益旋鈕(niu)。

  ④. 衰(shuai)減(jian)器

   衰減器可以調節(jie)檢測靈敏度和(he)測量(liang)回(hui)波振(zhen)幅(fu)(fu)(fu)。用來調節(jie)靈敏度時(shi)，衰減讀數(shu)大(da)，回(hui)波幅(fu)(fu)(fu)度低；反之，靈敏度高。用來調節(jie)回(hui)波振(zhen)幅(fu)(fu)(fu)時(shi)，衰減讀數(shu)大(da)，回(hui)波幅(fu)(fu)(fu)度高；反之，回(hui)波幅(fu)(fu)(fu)度低。

  ⑤. 深度范圍旋鈕

   此按(an)鈕(niu)主要是調節顯(xian)示(shi)在(zai)屏幕(mu)上的檢測范圍。可以將顯(xian)示(shi)在(zai)屏幕(mu)上的回(hui)波(bo)信號間距壓縮或者擴展。

  ⑥. 深(shen)度(du)細(xi)調旋鈕

   深度(du)細(xi)調(diao)(diao)(diao)旋(xuan)鈕的(de)作用是精確調(diao)(diao)(diao)整檢(jian)測范圍。調(diao)(diao)(diao)節(jie)深度(du)細(xi)調(diao)(diao)(diao)旋(xuan)鈕，可(ke)連續改變(bian)掃描線(xian)的(de)掃描速度(du)，從(cong)而使顯示屏上(shang)的(de)回波間(jian)(jian)距在一定范圍內連續變(bian)化。調(diao)(diao)(diao)整檢(jian)測范圍時，應先將深度(du)粗(cu)調(diao)(diao)(diao)旋(xuan)鈕置于合適的(de)檔級，然后調(diao)(diao)(diao)節(jie)深度(du)細(xi)調(diao)(diao)(diao)旋(xuan)鈕，使反射波的(de)間(jian)(jian)距與反射體的(de)距離成一定比例。

  ⑦. 延遲旋(xuan)鈕

  此(ci)按鈕(niu)(niu)可以使顯示(shi)在屏幕上的(de)回波信號大幅度地(di)左右(you)移動而(er)不改(gai)變回波之間的(de)距(ju)離。調(diao)節檢測(ce)范圍時，先用(yong)深(shen)度粗調(diao)旋(xuan)鈕(niu)(niu)和深(shen)度細調(diao)旋(xuan)鈕(niu)(niu)調(diao)節好回波間距(ju)，再用(yong)延遲(chi)旋(xuan)鈕(niu)(niu)將反射(she)波調(diao)至(zhi)正確位置，通過延遲(chi)旋(xuan)鈕(niu)(niu)進(jin)行零(ling)位校(xiao)正，使聲程(cheng)原點(dian)與水平刻度的(de)零(ling)點(dian)重合(he)。

 ⑧. 聚焦旋鈕

  聚焦旋(xuan)鈕可以調節電子(zi)束的(de)粗細程度，可以根(gen)據實際(ji)情況(kuang)調節，使顯示屏波形(xing)清晰。

 ⑨. 水平旋鈕

  水(shui)平旋鈕也(ye)稱為零位調節旋鈕。通過調節水(shui)平旋鈕使掃描(miao)線連同回波一(yi)起左右移動一(yi)段距(ju)離(li)，回波之間的距(ju)離(li)不發(fa)生改(gai)變(bian)。

 ⑩. 重(zhong)復頻率旋鈕

  此按鈕調節的是激(ji)勵脈沖(chong)的重復頻(pin)(pin)率(lv)，即激(ji)勵脈沖(chong)的發射間隔。當屏(ping)幕(mu)上(shang)顯(xian)示的圖案比(bi)較暗淡時(shi)，可以提高重復頻(pin)(pin)率(lv)，就會使圖案變得更加清晰(xi)。

 ?. 垂直旋鈕(niu)

  通過調節垂(chui)直旋鈕(niu)使掃(sao)描線連同回波一起上下(xia)移動一段(duan)距(ju)離，回波之間的距(ju)離不發生(sheng)改變。

 ?. 深(shen)度補(bu)償開關

  此旋(xuan)鈕的(de)(de)作用是(shi)調節回波增益(yi)，減小相同形狀但(dan)不(bu)同深度(du)的(de)(de)缺陷(xian)的(de)(de)回波高度(du)差(cha)。

2. 數字式超聲探傷(shang)儀(yi)

 數字式超聲(sheng)探(tan)傷儀整機(ji)由微處(chu)理(li)器(qi)系統(tong)同步和(he)控制(zhi)，由發射、接收、數控放大器(qi)單元，數據調整實(shi)時采集、存儲和(he)分析、處(chu)理(li)單元以及(ji)回波顯示和(he)打印輸出等組成(cheng)。

a. 數字式超(chao)聲(sheng)探傷儀與模擬式超(chao)聲(sheng)探傷儀的異(yi)同點對(dui)比

  ①. 基本組成

 如圖3.22所(suo)示(shi)為(wei)數字式(shi)超聲(sheng)探傷儀(yi)的(de)(de)電(dian)路(lu)框(kuang)圖，其(qi)發射電(dian)路(lu)與(yu)模(mo)擬式(shi)超聲(sheng)探傷儀(yi)相同，接收(shou)放大電(dian)路(lu)的(de)(de)衰減器(qi)(qi)(qi)(qi)與(yu)高頻放大器(qi)(qi)(qi)(qi)等也與(yu)模(mo)擬式(shi)超聲(sheng)探傷儀(yi)相同，信號放大后由(you)A/D轉換(huan)器(qi)(qi)(qi)(qi)轉換(huan)成數字信號，輸送(song)到微處(chu)(chu)理器(qi)(qi)(qi)(qi)進(jin)行(xing)處(chu)(chu)理，顯(xian)示(shi)器(qi)(qi)(qi)(qi)進(jin)行(xing)處(chu)(chu)理，模(mo)擬式(shi)超聲(sheng)探傷儀(yi)上(shang)(shang)的(de)(de)檢波、濾波、抑(yi)制(zhi)等功能可以通過對數字信號的(de)(de)處(chu)(chu)理來完(wan)成。數字式(shi)儀(yi)器(qi)(qi)(qi)(qi)的(de)(de)顯(xian)示(shi)是由(you)微處(chu)(chu)理器(qi)(qi)(qi)(qi)控(kong)制(zhi)實現逐(zhu)步(bu)逐(zhu)點掃描，在(zai)顯(xian)示(shi)器(qi)(qi)(qi)(qi)上(shang)(shang)顯(xian)示(shi)二維點陣圖。發射電(dian)路(lu)與(yu)模(mo)數轉換(huan)由(you)微處(chu)(chu)理器(qi)(qi)(qi)(qi)協調各部分的(de)(de)工(gong)作，不再需要同步(bu)電(dian)路(lu)。

 ②. 儀器(qi)功能

  數(shu)字(zi)式(shi)超(chao)聲(sheng)(sheng)探傷(shang)儀(yi)的(de)基本功能(neng)與(yu)模(mo)(mo)擬(ni)式(shi)超(chao)聲(sheng)(sheng)探傷(shang)儀(yi)相(xiang)同，各部(bu)分功能(neng)的(de)控制(zhi)方(fang)式(shi)不同。模(mo)(mo)擬(ni)式(shi)超(chao)聲(sheng)(sheng)探傷(shang)儀(yi)直接通(tong)過開關對儀(yi)器的(de)電路(lu)進行調整(zheng)；數(shu)字(zi)式(shi)超(chao)聲(sheng)(sheng)探傷(shang)儀(yi)采(cai)用人機對話，將(jiang)控制(zhi)數(shu)據輸(shu)人微處(chu)理器，由(you)微處(chu)理器控制(zhi)各電路(lu)的(de)工作，有利于自動檢(jian)查。

 ③. 儀器性能

 兩類(lei)儀器的(de)發(fa)射(she)電路、接(jie)收電路相(xiang)同，因此儀器的(de)靈(ling)敏度、分(fen)辨率基本相(xiang)同。差別(bie)主要是(shi)信號的(de)模數轉換(huan)、處理及(ji)顯示(shi)部(bu)分(fen)，這(zhe)部(bu)分(fen)功能直(zhi)接(jie)影響對缺陷的(de)判斷。

 b. 數字式超聲探傷儀的優缺點

 ①. 優點

 接收信(xin)號數字化(hua)(hua)，使(shi)(shi)超(chao)聲信(xin)號的(de)存儲、記錄、再現(xian)、處理(li)、分析(xi)都很方便，可以使(shi)(shi)超(chao)聲信(xin)號永久記錄，使(shi)(shi)檢測過程(cheng)中重現(xian)更方便，同(tong)時(shi)也能從超(chao)聲信(xin)號中得到更多的(de)量(liang)化(hua)(hua)信(xin)息；顯示(shi)器不(bu)需要傳統(tong)的(de)示(shi)波器，使(shi)(shi)得儀器更便于小型(xing)化(hua)(hua)；軟件功能可以擴展，有利于滿足不(bu)同(tong)使(shi)(shi)用場合(he)的(de)要求；為自動檢測系(xi)統(tong)的(de)實(shi)現(xian)提供條(tiao)件。

②. 缺(que)點

 模數轉換器的采樣頻率、數據長度、顯(xian)示(shi)器的分(fen)辨率等(deng)直接(jie)影(ying)響信號(hao)的質量，如果信號(hao)失真(zhen)，會(hui)造成(cheng)漏(lou)檢誤檢等(deng)，因(yin)此在使用過程中應引(yin)起(qi)重視。