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(an)照超(chao)聲(sheng)波的連續性分(fen)類

 1. 脈(mo)沖波超(chao)聲探傷(shang)儀

  這種儀器(qi)主要是通過(guo)周(zhou)期性的發射不連續的脈沖波(bo)來激勵(li)換能器(qi)產(chan)生超聲(sheng)波(bo)，根據超聲(sheng)波(bo)的傳播(bo)速度或者回波(bo)的幅值(zhi)等特性判斷工件中是否有缺陷，這是目前最常用的探傷儀模式。

 2. 連(lian)續波超聲探傷儀

  這種儀(yi)(yi)器探頭向工件(jian)發射連續且頻率(lv)不(bu)變(bian)的超(chao)聲(sheng)波，主要(yao)是通過(guo)觀察透過(guo)工件(jian)的超(chao)聲(sheng)波強度的變(bian)化來判斷工件(jian)中是否有缺陷。這種儀(yi)(yi)器通常情況下(xia)靈(ling)敏度低，而且難以確定缺陷位置，大多被脈沖探傷儀(yi)(yi)器取代(dai)，不(bu)過(guo)仍舊應用在(zai)超(chao)聲(sheng)波顯像及(ji)超(chao)聲(sheng)波共振測厚等方(fang)面。

3. 調頻波超聲(sheng)探(tan)傷(shang)儀(yi)

  這種(zhong)儀(yi)(yi)器(qi)(qi)發射的(de)超聲波是(shi)周(zhou)期性連續且頻率周(zhou)期性變(bian)化的(de)超聲波，主要是(shi)觀察發射波與回波的(de)變(bian)化，判斷工件中有無缺陷。但其局(ju)限性是(shi)適用(yong)于(yu)檢測與探(tan)測面平行的(de)缺陷，所以這種(zhong)儀(yi)(yi)器(qi)(qi)也(ye)大(da)多被脈沖探(tan)傷儀(yi)(yi)器(qi)(qi)取代。

二、按缺陷顯示方式分(fen)類

1. A型顯示

  A型顯示探傷(shang)儀反饋的(de)是(shi)波(bo)形，它顯示的(de)是(shi)超聲波(bo)回波(bo)的(de)位(wei)置與幅度，回波(bo)的(de)位(wei)置反映的(de)是(shi)超聲波(bo)的(de)傳播時間，幅度則是(shi)體現出(chu)了(le)缺(que)陷的(de)特性。

2. B型(xing)顯示

  B型顯示探(tan)傷儀反饋(kui)的是圖像(xiang)，探(tan)傷儀沿(yan)熒光屏橫坐標方(fang)向機械掃(sao)描(miao)形成探(tan)頭的掃(sao)查(cha)軌跡，沿(yan)縱坐標方(fang)向反饋(kui)處(chu)回波的時間(jian)（或距離），這樣就(jiu)可(ke)以直(zhi)觀地(di)表示出處(chu)于(yu)某一縱面上的缺陷(xian)。

3. C型顯示

  C型顯(xian)示(shi)探(tan)(tan)傷儀反饋的(de)也是(shi)圖像，探(tan)(tan)傷儀在(zai)(zai)橫坐標和(he)縱坐標方(fang)向都(dou)是(shi)機械掃描來代表探(tan)(tan)頭(tou)在(zai)(zai)工(gong)作表面的(de)位置。光(guang)點(dian)輝度(du)(du)表示(shi)探(tan)(tan)頭(tou)接收(shou)信號幅度(du)(du)，所(suo)以當探(tan)(tan)頭(tou)在(zai)(zai)工(gong)件表面移動反饋在(zai)(zai)熒光(guang)屏上便顯(xian)示(shi)出工(gong)件內(nei)部缺陷的(de)平面圖像，但不能(neng)顯(xian)示(shi)缺陷深度(du)(du)。

  A型、B型、C型三種顯示分別(bie)如圖3.17所示。

三(san)、按(an)超聲(sheng)波(bo)的通(tong)道分類

1. 單通(tong)道(dao)探傷儀

   這種儀器在(zai)目前的超(chao)聲波(bo)檢測中應用(yong)(yong)比較廣泛，一(yi)般是使用(yong)(yong)一(yi)個探(tan)頭或一(yi)對(dui)探(tan)頭。

2. 多(duo)通道探(tan)傷儀

   在某些場合中，單一的探(tan)頭接收(shou)的回波信息較少(shao)，所以(yi)采用多個或多對探(tan)頭同時(shi)工(gong)作，通常應用于自動化檢測(ce)。

四、按工作制式分類

1. 模擬式超聲探傷儀

  a. A型(xing)脈沖反射式超聲波(bo)探傷(shang)儀

    A型脈沖(chong)反射式超聲(sheng)波探傷(shang)設備主(zhu)要包含同步電(dian)路(lu)(lu)、發射電(dian)路(lu)(lu)、接收放(fang)大電(dian)路(lu)(lu)、掃描電(dian)路(lu)(lu)、顯示電(dian)路(lu)(lu)和電(dian)源(yuan)電(dian)路(lu)(lu)等主(zhu)要電(dian)路(lu)(lu)，其次有延時電(dian)路(lu)(lu)、報警電(dian)路(lu)(lu)、深度補(bu)償電(dian)路(lu)(lu)、標記電(dian)路(lu)(lu)、跟蹤(zong)及記錄等附加裝置組成。電(dian)路(lu)(lu)框圖(tu)如圖(tu)3.18所示。

  工作原理：電(dian)(dian)路(lu)接(jie)(jie)通(tong)后，同步電(dian)(dian)路(lu)產(chan)(chan)生(sheng)周期性同步脈(mo)沖信(xin)號，一方面(mian)同步脈(mo)沖觸發(fa)(fa)(fa)掃(sao)(sao)描(miao)發(fa)(fa)(fa)生(sheng)器產(chan)(chan)生(sheng)線(xian)性的(de)(de)(de)鋸(ju)齒波(bo)(bo)(bo)，經(jing)掃(sao)(sao)描(miao)放(fang)大加(jia)到(dao)示波(bo)(bo)(bo)管(guan)水平(ping)（x軸）偏轉(zhuan)板上，產(chan)(chan)生(sheng)一個從(cong)左到(dao)右的(de)(de)(de)水平(ping)掃(sao)(sao)描(miao)線(xian)，即時基線(xian)。另一方面(mian)觸發(fa)(fa)(fa)發(fa)(fa)(fa)射(she)電(dian)(dian)路(lu)產(chan)(chan)生(sheng)高頻(pin)脈(mo)沖并作用于(yu)探(tan)(tan)頭(tou)，通(tong)過(guo)探(tan)(tan)頭(tou)的(de)(de)(de)逆壓(ya)電(dian)(dian)效應(ying)(ying)將信(xin)號轉(zhuan)換為聲(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)信(xin)號，發(fa)(fa)(fa)射(she)超聲(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)波(bo)(bo)(bo)。超聲(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)波(bo)(bo)(bo)在(zai)傳(chuan)播過(guo)程中遇到(dao)異質界面(mian)（缺陷或底(di)面(mian)）產(chan)(chan)生(sheng)反射(she)，反射(she)的(de)(de)(de)回(hui)波(bo)(bo)(bo)由探(tan)(tan)頭(tou)接(jie)(jie)收。通(tong)過(guo)探(tan)(tan)頭(tou)的(de)(de)(de)正壓(ya)電(dian)(dian)效應(ying)(ying)將聲(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)信(xin)號轉(zhuan)換為電(dian)(dian)信(xin)號送至放(fang)大電(dian)(dian)路(lu)被放(fang)大、檢波(bo)(bo)(bo)，信(xin)號電(dian)(dian)壓(ya)加(jia)到(dao)示波(bo)(bo)(bo)管(guan)的(de)(de)(de)垂直(zhi)(zhi)（y軸）偏轉(zhuan)板上，使電(dian)(dian)子束發(fa)(fa)(fa)生(sheng)垂直(zhi)(zhi)偏轉(zhuan)，在(zai)水平(ping)掃(sao)(sao)描(miao)的(de)(de)(de)相應(ying)(ying)位置(zhi)上產(chan)(chan)生(sheng)缺陷的(de)(de)(de)回(hui)波(bo)(bo)(bo)和底(di)面(mian)波(bo)(bo)(bo)。

 b. B型顯示超聲波探傷(shang)儀

  工作原理：同步電路產生脈沖信(xin)號觸發探頭(tou)(tou)(tou)發射超聲波(bo)信(xin)號，同時也觸發y掃描(miao)電路，并(bing)將鋸齒波(bo)電壓(ya)施加(jia)在(zai)(zai)(zai)示(shi)波(bo)管y軸偏轉(zhuan)板上(shang)(shang)。施加(jia)在(zai)(zai)(zai)x軸偏轉(zhuan)板上(shang)(shang)的(de)是隨探頭(tou)(tou)(tou)位置變化而變化的(de)直(zhi)(zhi)流電壓(ya)，當探頭(tou)(tou)(tou)在(zai)(zai)(zai)工件上(shang)(shang)沿直(zhi)(zhi)線移(yi)動時，在(zai)(zai)(zai)顯(xian)示(shi)器上(shang)(shang)顯(xian)示(shi)出(chu)沿探頭(tou)(tou)(tou)掃描(miao)線所(suo)處(chu)的(de)截面上(shang)(shang)的(de)前后表面，內部反射界(jie)面的(de)位置、取(qu)向及(ji)深度(du)。電路框圖(tu)如圖(tu)3.19所(suo)示(shi)。

 c. C型顯示超聲探傷儀

  C型顯(xian)示超聲(sheng)波探(tan)傷儀一般由同步、發射、放(fang)大、與(yu)門、閘門、平面顯(xian)示器與(yu)機械同步組成，如圖(tu)3.20所示。

  工(gong)作原理：同步電(dian)(dian)(dian)路產生同步脈沖信(xin)號(hao)(hao)激勵換(huan)能器產生超聲(sheng)波信(xin)號(hao)(hao)，傳(chuan)遞到工(gong)件(jian)中，并同時觸發閘(zha)門電(dian)(dian)(dian)路以獲得(de)閘(zha)門信(xin)號(hao)(hao)。示波管(guan)的(de)橫縱(zong)坐(zuo)標分別(bie)(bie)表示工(gong)件(jian)探(tan)(tan)測面(mian)上(shang)的(de)相(xiang)應的(de)橫坐(zuo)標和縱(zong)坐(zuo)標。電(dian)(dian)(dian)位器x和y的(de)直(zhi)流電(dian)(dian)(dian)壓分別(bie)(bie)作用于(yu)控制示波管(guan)的(de)水平和垂(chui)直(zhi)偏轉(zhuan)板(ban)。機(ji)械同步將探(tan)(tan)頭與(yu)兩個(ge)電(dian)(dian)(dian)位器實現聯動。探(tan)(tan)頭移(yi)動時，把移(yi)動的(de)X分量與(yu)Y分量分別(bie)(bie)施加(jia)在水平和垂(chui)直(zhi)偏轉(zhuan)板(ban)，偏轉(zhuan)板(ban)電(dian)(dian)(dian)壓發生相(xiang)應變化，使屏幕上(shang)的(de)坐(zuo)標與(yu)工(gong)件(jian)探(tan)(tan)測面(mian)上(shang)的(de)坐(zuo)標相(xiang)對應。

d. 模擬(ni)式超聲(sheng)波(bo)探傷儀的構成及其(qi)功(gong)能(neng)

 模擬式超聲波探傷(shang)儀的(de)電路框圖如(ru)圖3.21所示。

（1)組成部分及其作用

    ①. 超聲(sheng)波(bo)探(tan)傷儀(yi)的協調(diao)中心是同步電路，它決(jue)定著(zhu)激勵信號的重復頻率。

    ②. 發射電路(lu)主(zhu)要作(zuo)用(yong)是產(chan)生(sheng)高壓脈沖作(zuo)用(yong)于超(chao)聲波(bo)換能器(qi)產(chan)生(sheng)超(chao)聲波(bo)。

    ③. 掃描電路使(shi)顯(xian)示(shi)屏上出現條明亮(liang)的時(shi)基線(xian)，也(ye)就(jiu)是時(shi)間軸(zhou)和水(shui)平掃描線(xian)。它(ta)控制著掃描速(su)度，決定(ding)著儀器的檢測范圍。

   ④. 接收(shou)放大(da)電路將探頭產生(sheng)的微弱回波信號(hao)電壓放大(da)到顯(xian)(xian)示屏的縱(zong)坐標方向，以顯(xian)(xian)示工作電壓。它控(kong)制(zhi)著儀器的增益(yi)和衰(shuai)減。

（2)各(ge)主要開(kai)關和(he)旋鈕的(de)作用(yong)及其調整方(fang)法。

  在模擬式超聲(sheng)波探傷(shang)儀面板上(shang)，合理(li)選用開關和按(an)鈕可以實現不(bu)同(tong)的功能(neng)。各主(zhu)要開關和旋鈕的作用及其調整方法如下(xia)：

   ①. 工(gong)作方式選擇(ze)旋鈕(niu)

   發射探(tan)(tan)(tan)頭(tou)(tou)和(he)(he)(he)接(jie)收(shou)探(tan)(tan)(tan)頭(tou)(tou)分別連接(jie)到發射插(cha)座和(he)(he)(he)接(jie)收(shou)插(cha)座，工作(zuo)(zuo)方(fang)式選(xuan)(xuan)擇旋鈕(niu)的作(zuo)(zuo)用是選(xuan)(xuan)擇檢測方(fang)式，即“雙探(tan)(tan)(tan)”或“單(dan)(dan)探(tan)(tan)(tan)”方(fang)式。當選(xuan)(xuan)擇“雙探(tan)(tan)(tan)”時(shi)，兩個(ge)探(tan)(tan)(tan)頭(tou)(tou)的工作(zuo)(zuo)模式為一(yi)發一(yi)收(shou)。當選(xuan)(xuan)擇“單(dan)(dan)探(tan)(tan)(tan)”時(shi)，發射插(cha)座和(he)(he)(he)接(jie)收(shou)插(cha)座內部連通，單(dan)(dan)個(ge)探(tan)(tan)(tan)頭(tou)(tou)自發自收(shou)。

  ②. 發射強度旋鈕

   此按(an)鈕(niu)主要改變(bian)激勵脈(mo)沖(chong)的(de)強度，增(zeng)加(jia)或者(zhe)減小(xiao)發射功率(lv)，增(zeng)大發射強度，有助于提高儀器靈敏度。但脈(mo)沖(chong)變(bian)寬，分辨力差。因此，應根(gen)據(ju)實(shi)際情況(kuang)選擇合適的(de)發射強度。

 ③. 增益旋鈕

   接收信號幅值可(ke)能會非常低(di)，這(zhe)樣不利于信號分析，通過調(diao)(diao)(diao)節(jie)增益旋鈕(niu)，可(ke)以改(gai)變接收放(fang)大器的放(fang)大倍數。使用時，將回波高度(du)精確地調(diao)(diao)(diao)節(jie)到某一(yi)指定(ding)高度(du)，將儀(yi)器靈敏度(du)確定(ding)以后，在檢測過程中一(yi)般(ban)不再調(diao)(diao)(diao)整增益旋鈕(niu)。

  ④. 衰減(jian)器

   衰減器可以調節檢測靈敏(min)度(du)和測量回(hui)波(bo)(bo)振幅。用來調節靈敏(min)度(du)時，衰減讀數大，回(hui)波(bo)(bo)幅度(du)低；反之，靈敏(min)度(du)高(gao)。用來調節回(hui)波(bo)(bo)振幅時，衰減讀數大，回(hui)波(bo)(bo)幅度(du)高(gao)；反之，回(hui)波(bo)(bo)幅度(du)低。

  ⑤. 深度范圍旋鈕

   此按鈕(niu)主要是調節(jie)顯示在屏(ping)幕上的檢測范圍。可以將顯示在屏(ping)幕上的回波信號間距壓縮(suo)或者擴展。

  ⑥. 深度細調旋鈕

   深(shen)(shen)(shen)度(du)(du)細調旋鈕(niu)(niu)的(de)(de)(de)作(zuo)用是(shi)精確調整檢測范圍(wei)。調節(jie)深(shen)(shen)(shen)度(du)(du)細調旋鈕(niu)(niu)，可連續(xu)改(gai)變掃描線的(de)(de)(de)掃描速度(du)(du)，從而使(shi)顯(xian)示屏上的(de)(de)(de)回波間(jian)(jian)距在一定范圍(wei)內連續(xu)變化。調整檢測范圍(wei)時，應先將(jiang)深(shen)(shen)(shen)度(du)(du)粗調旋鈕(niu)(niu)置于合適的(de)(de)(de)檔(dang)級，然后(hou)調節(jie)深(shen)(shen)(shen)度(du)(du)細調旋鈕(niu)(niu)，使(shi)反射波的(de)(de)(de)間(jian)(jian)距與反射體的(de)(de)(de)距離成一定比例。

  ⑦. 延遲旋鈕

  此(ci)按鈕(niu)(niu)可(ke)以使顯示在屏(ping)幕上的(de)回(hui)波信號大(da)幅度地左右(you)移(yi)動而不改變(bian)回(hui)波之間的(de)距離。調節檢測范圍時(shi)，先用(yong)深(shen)度粗調旋鈕(niu)(niu)和深(shen)度細調旋鈕(niu)(niu)調節好回(hui)波間距，再用(yong)延遲(chi)旋鈕(niu)(niu)將反射波調至正確位置，通過(guo)延遲(chi)旋鈕(niu)(niu)進行零位校正，使聲程原點與水平(ping)刻度的(de)零點重合。

 ⑧. 聚焦旋(xuan)鈕

  聚焦旋鈕(niu)可(ke)以(yi)調(diao)節(jie)電子(zi)束的粗細程(cheng)度，可(ke)以(yi)根(gen)據實際情況調(diao)節(jie)，使顯示(shi)屏(ping)波形清(qing)晰。

 ⑨. 水平旋鈕

  水(shui)平旋(xuan)(xuan)鈕也稱為(wei)零位調節旋(xuan)(xuan)鈕。通過調節水(shui)平旋(xuan)(xuan)鈕使掃描線連同回波一(yi)起左右移動一(yi)段距離(li)，回波之間的距離(li)不發生(sheng)改變。

 ⑩. 重復頻(pin)率旋鈕

  此按鈕調節的(de)是激(ji)勵脈沖(chong)的(de)重復(fu)頻率(lv)，即激(ji)勵脈沖(chong)的(de)發(fa)射間隔。當屏幕(mu)上(shang)顯示的(de)圖案(an)比較暗(an)淡(dan)時(shi)，可以提高重復(fu)頻率(lv)，就會使圖案(an)變得更加清晰。

 ?. 垂直旋(xuan)鈕

  通(tong)過調節垂直旋鈕(niu)使掃描線連同(tong)回波(bo)一起上下移動一段距離(li)，回波(bo)之間的(de)距離(li)不發生(sheng)改變。

 ?. 深度(du)補償(chang)開(kai)關(guan)

  此旋鈕的(de)作用(yong)是調節(jie)回波(bo)增益，減小相同(tong)(tong)形狀但不同(tong)(tong)深度(du)的(de)缺陷的(de)回波(bo)高度(du)差。

2. 數字式超聲探傷儀

 數字式(shi)超聲探傷儀整(zheng)機(ji)由微處理(li)器(qi)系統同步和控制，由發射(she)、接收、數控放大器(qi)單(dan)元，數據調整(zheng)實時采集、存儲(chu)和分(fen)析、處理(li)單(dan)元以(yi)及回波顯(xian)示和打印輸出等組成。

a. 數字式超(chao)聲探(tan)傷儀(yi)與模(mo)擬式超(chao)聲探(tan)傷儀(yi)的異同(tong)點對比

  ①. 基本組成

 如圖3.22所示(shi)為數(shu)(shu)字(zi)式(shi)超(chao)聲(sheng)(sheng)探(tan)傷儀的(de)電(dian)路框圖，其發射(she)電(dian)路與(yu)(yu)模擬式(shi)超(chao)聲(sheng)(sheng)探(tan)傷儀相(xiang)(xiang)同，接收放(fang)(fang)大(da)(da)電(dian)路的(de)衰(shuai)減(jian)器(qi)(qi)(qi)與(yu)(yu)高頻(pin)放(fang)(fang)大(da)(da)器(qi)(qi)(qi)等(deng)(deng)也(ye)與(yu)(yu)模擬式(shi)超(chao)聲(sheng)(sheng)探(tan)傷儀相(xiang)(xiang)同，信(xin)號放(fang)(fang)大(da)(da)后由A/D轉換器(qi)(qi)(qi)轉換成數(shu)(shu)字(zi)信(xin)號，輸(shu)送到微處(chu)理(li)(li)器(qi)(qi)(qi)進(jin)行處(chu)理(li)(li)，顯示(shi)器(qi)(qi)(qi)進(jin)行處(chu)理(li)(li)，模擬式(shi)超(chao)聲(sheng)(sheng)探(tan)傷儀上(shang)的(de)檢波(bo)(bo)、濾波(bo)(bo)、抑制等(deng)(deng)功(gong)能可以(yi)通(tong)過對數(shu)(shu)字(zi)信(xin)號的(de)處(chu)理(li)(li)來完成。數(shu)(shu)字(zi)式(shi)儀器(qi)(qi)(qi)的(de)顯示(shi)是由微處(chu)理(li)(li)器(qi)(qi)(qi)控(kong)制實現(xian)逐步逐點(dian)(dian)掃描，在顯示(shi)器(qi)(qi)(qi)上(shang)顯示(shi)二維點(dian)(dian)陣圖。發射(she)電(dian)路與(yu)(yu)模數(shu)(shu)轉換由微處(chu)理(li)(li)器(qi)(qi)(qi)協調各部分(fen)的(de)工(gong)作，不(bu)再(zai)需要(yao)同步電(dian)路。

 ②. 儀器功能

  數(shu)(shu)字式(shi)超(chao)聲(sheng)探傷儀(yi)的基(ji)本功能與模(mo)擬式(shi)超(chao)聲(sheng)探傷儀(yi)相(xiang)同(tong)，各部(bu)分功能的控制方式(shi)不同(tong)。模(mo)擬式(shi)超(chao)聲(sheng)探傷儀(yi)直接通過開關對(dui)儀(yi)器的電(dian)路進行調整；數(shu)(shu)字式(shi)超(chao)聲(sheng)探傷儀(yi)采用人機對(dui)話，將控制數(shu)(shu)據輸(shu)人微處理(li)器，由微處理(li)器控制各電(dian)路的工作(zuo)，有利于自動(dong)檢(jian)查。

 ③. 儀器性能

 兩類儀器(qi)的發射電路(lu)、接收電路(lu)相(xiang)(xiang)同，因此儀器(qi)的靈敏度、分辨率基(ji)本相(xiang)(xiang)同。差別主要是信號的模數轉換、處理及(ji)顯示(shi)部分，這部分功能直接影響(xiang)對缺(que)陷的判斷。

 b. 數字(zi)式超聲探傷儀的優缺點(dian)

 ①. 優(you)點(dian)

 接收(shou)信(xin)號(hao)數字化(hua)(hua)，使(shi)超聲信(xin)號(hao)的(de)存儲、記錄、再(zai)現、處理、分析(xi)都很方便，可(ke)以使(shi)超聲信(xin)號(hao)永久記錄，使(shi)檢(jian)測過程中(zhong)重(zhong)現更(geng)方便，同(tong)時也能從超聲信(xin)號(hao)中(zhong)得到更(geng)多的(de)量化(hua)(hua)信(xin)息(xi)；顯示器(qi)不需(xu)要(yao)(yao)傳(chuan)統的(de)示波器(qi)，使(shi)得儀器(qi)更(geng)便于小型化(hua)(hua)；軟件功能可(ke)以擴展，有利(li)于滿(man)足不同(tong)使(shi)用(yong)場合(he)的(de)要(yao)(yao)求；為自(zi)動檢(jian)測系統的(de)實現提供條件。

②. 缺點

 模(mo)數轉換器(qi)的(de)(de)采樣頻率、數據長度、顯示器(qi)的(de)(de)分辨率等(deng)直接影(ying)響信號的(de)(de)質量，如果信號失真，會造成漏檢誤檢等(deng)，因此在(zai)使用過程中應引起重視(shi)。