淺談超聲波探傷儀使用
文章出處：http://www.han-ling.com.cn/責(zé)任編輯：消防檢測(cè)儀器設(shè)備人氣：649發(fā)表時(shí)間：2020-09-21 14:08:17
儀器簡(jiǎn)介
超聲波探傷儀是一種便攜式工業(yè)無(wú)損探傷儀器，它能夠快速、便捷、無(wú)損傷、精確地進(jìn)行工件內(nèi)
部多種缺陷(裂紋、疏松、氣孔、夾雜等)的檢測(cè)、定位、評(píng)估和診斷。既可以用于實(shí)驗(yàn)室，也可以用于工程現(xiàn)場(chǎng)。廣泛應(yīng)用在鍋爐、壓力容器、航天、航空、電力、石油、化工、海洋石油、管道、軍工、船舶制造、汽車、機(jī)械制造、冶金、金屬加工業(yè)、鋼結(jié)構(gòu)、鐵路交通、核能電力、高校等行業(yè)。
儀器原理
超聲波在被檢測(cè)材料中傳播時(shí),材料的聲學(xué)特性和內(nèi)部組織的變化對(duì)超聲波的傳播產(chǎn)生一定的影響，通過(guò)對(duì)超聲波受影響程度和狀況的探測(cè)了解材料性能和結(jié)構(gòu)變化的技術(shù)稱為超聲檢測(cè)。超聲檢測(cè)方法通常有穿透法、脈沖反射法、串列法等?！?nbsp;
數(shù)字式超聲波探傷儀現(xiàn)在通常是對(duì)被測(cè)物體（比如工業(yè)材料、人體）發(fā)射超聲，然后利用其反射、多普勒效應(yīng)、透射等來(lái)獲取被測(cè)物體內(nèi)部的信息并經(jīng)過(guò)處理形成圖像。超聲波探傷儀其中多普勒效應(yīng)法是利用超聲在遇到運(yùn)動(dòng)的物體時(shí)發(fā)生的多普勒頻移效應(yīng)來(lái)得出該物體的運(yùn)動(dòng)方向和速度等特性；透射法則是通過(guò)分析超聲穿透過(guò)被測(cè)物體之后的變化而得出物體的內(nèi)部特性的，其應(yīng)用目前還處于研制階段； 超聲波探傷儀這里主要介紹的是目前應(yīng)用最多的通過(guò)反射法來(lái)獲取物體內(nèi)部特性信息的方法。 反射法是基于超聲在通過(guò)不同聲阻抗組織界面時(shí)會(huì)發(fā)生較強(qiáng)反射的原理工作的，正如我們所知道，聲波在從一種介質(zhì)傳播到另外一種介質(zhì)的時(shí)候在兩者之間的界面處會(huì)發(fā)生反射，而且介質(zhì)之間的差別越大反射就會(huì)越大，所以我們可以對(duì)一個(gè)物體發(fā)射出穿透力強(qiáng)、能夠直線傳播的超聲波， 超聲波探傷儀 然后對(duì)反射回來(lái)的超聲波進(jìn)行接收并根據(jù)這些反射回來(lái)的超聲波的先后、幅度等情況就可以判斷出這個(gè)組織中含有的各種介質(zhì)的大小、分布情況以及各種介質(zhì)之間的對(duì)比差別程度等信息（其中反射回來(lái)的超聲波的先后可以反映出反射界面離探測(cè)表面的距離，幅度則可以反映出介質(zhì)的大小、對(duì)比差別程度等特性），超聲波探傷儀從而判斷出該被測(cè)物體是否有異常。 在這個(gè)過(guò)程中就涉及到很多方面的內(nèi)容，包括超聲波的產(chǎn)生、接收、信號(hào)轉(zhuǎn)換和處理等。其中產(chǎn)生超聲波的方法是通過(guò)電路產(chǎn)生激勵(lì)電信號(hào)傳給具有壓電效應(yīng)的晶體（比如石英、硫酸鋰等），使其振動(dòng)從而產(chǎn)生超聲波；而接收反射回來(lái)的超聲波的時(shí)候，這個(gè)壓電晶體又會(huì)受到反射回來(lái)的聲波的壓力而產(chǎn)生電信號(hào)并傳送給信號(hào)處理電路進(jìn)行一系列的處理，超聲波探傷儀最后形成圖像供人們觀察判斷。 這里根據(jù)圖像處理方法（也就是將得到的信號(hào)轉(zhuǎn)換成什么形式的圖像）的種類又可以分為A型顯示、M型顯示、B型顯示、C型顯示、F型顯示等。其中A型顯示是將接收到的超聲信號(hào)處理成波形圖像，根據(jù)波形的形狀可以看出被測(cè)物體里面是否有異常和缺陷在那里、有多大等， 超聲波探傷儀主要用于工業(yè)檢測(cè)；M型顯示是將一條經(jīng)過(guò)輝度處理的探測(cè)信息按時(shí)間順序展開形成一維的"空間多點(diǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)序圖"，適于觀察內(nèi)部處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的物體，超聲波探傷儀如運(yùn)動(dòng)的臟器、動(dòng)脈血管等；B型顯示是將并排很多條經(jīng)過(guò)輝度處理的探測(cè)信息組合成的二維的、反映出被測(cè)物體內(nèi)部斷層切面的"解剖圖像"（醫(yī)院里使用的B超就是用這種原理做出來(lái)的），超聲波探傷儀適于觀察內(nèi)部處于靜態(tài)的物體；而C型顯示、F型顯示現(xiàn)在用得比較少。 超聲波探傷儀檢測(cè)不但可以做到非常準(zhǔn)確，而且相對(duì)其他檢測(cè)方法來(lái)說(shuō)更為方便、快捷，也不會(huì)對(duì)檢測(cè)對(duì)象和操作者產(chǎn)生危害，所以受到了人們?cè)絹?lái)越普遍的歡迎，有著非常廣闊的發(fā)展前景。
儀器特點(diǎn)
(1) 檢測(cè)速度快，數(shù)字式超聲波探傷儀一般都可自動(dòng)檢測(cè)、計(jì)算、記錄，有些還能自動(dòng)進(jìn)行深度補(bǔ)償和自動(dòng)設(shè)置靈敏度，因此檢測(cè)速度快、效率高。
(2)檢測(cè)精度高，數(shù)字式超聲波探傷儀對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行高速數(shù)據(jù)采集、量化、計(jì)算和判別，其檢測(cè)精度可高于傳統(tǒng)儀器檢測(cè)結(jié)果。
(3)記錄和檔案檢測(cè)，數(shù)字式超聲波探傷儀可以提供檢測(cè)記錄直至缺陷圖像。
(4)可靠性高，穩(wěn)定性好。數(shù)字式超聲波探傷儀可全面、客觀地采集和存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，并對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)處理或后處理，對(duì)信號(hào)進(jìn)行時(shí)域、頻域或圖像分析，還可通過(guò)模式識(shí)別對(duì)工件質(zhì)量進(jìn)行分級(jí)，減少了人為因素的影響，提高了檢索的可靠性和穩(wěn)定性?？梢詫?shí)現(xiàn)的功能主要有：
a. 自動(dòng)校準(zhǔn)：自動(dòng)測(cè)試探頭的“零點(diǎn)”、“K值”、“前沿”及材料的“聲速”；
b. 自動(dòng)顯示缺陷回波位置如：深度d、水平p、距離s、波幅、當(dāng)量dB、孔徑ф值；
c. 自由切換標(biāo)尺；
d. 自動(dòng)錄制探傷過(guò)程并可以進(jìn)行動(dòng)態(tài)回放；
e. 自動(dòng)增益、回波包絡(luò)、峰值記憶功能；
f. 探傷參數(shù)可自動(dòng)測(cè)試或預(yù)置；
g. 數(shù)字抑制，不影響增益和線性；
h. 多個(gè)獨(dú)立探傷通道，可自由輸入并存儲(chǔ)任意行業(yè)的探傷標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)場(chǎng)探傷無(wú)需攜帶試塊；
i. 可自由存儲(chǔ)、回放波形及數(shù)據(jù)；
j. DAC、AVG曲線自動(dòng)生成并可以分段制作，取樣點(diǎn)不受限制，并可進(jìn)行修正與補(bǔ)償；
k. 自由輸入各行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)；
l. 與計(jì)算機(jī)通訊,實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)管理,并可導(dǎo)出Excel格式、A4紙張的探傷報(bào)告；
m. 實(shí)時(shí)時(shí)鐘記錄:實(shí)時(shí)探傷日期、時(shí)間的跟蹤記錄，并存儲(chǔ)；
n. 增益補(bǔ)償：對(duì)表面粗糙度、曲面、厚工件遠(yuǎn)距離探傷等因素造成的Db衰減可進(jìn)行修正；
所述以上功能都是模擬超聲探傷儀無(wú)法實(shí)現(xiàn)的。
技術(shù)參數(shù)
CUS-2060型 數(shù)字式超聲波探傷儀
全新大屏幕、高亮度EL場(chǎng)致發(fā)光顯示器，弱光、強(qiáng)光環(huán)境皆可工作，不受外界電、磁場(chǎng)干擾，高性能鋰電池供電，使用區(qū)位或拼音兩種方法輸入中文，體積小、重量輕，適合于現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)。
A、功能特點(diǎn)：
場(chǎng)致發(fā)光EL顯示器，特高亮度顯示
日歷時(shí)鐘自動(dòng)記錄工作時(shí)間報(bào)告日期
超高速采樣
盲區(qū)小、噪聲低
大容量不掉電存儲(chǔ)器（不少于1000幅）
具有十套探傷工藝參數(shù)，分別記憶，獨(dú)立保存
多種探傷軟件可供選擇
自動(dòng)幅度DAC曲線制作
分貝DAC面向不同探傷深度
動(dòng)態(tài)顯示閘門內(nèi)參數(shù)
根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)和閘門自動(dòng)報(bào)警
自動(dòng)曲面修正，自動(dòng)焊縫計(jì)算、鍛件計(jì)算
自動(dòng)生成探傷報(bào)告
實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、打印及與電腦進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊
體積?。?1×15×5）、重量輕（含電池1.5Kg）
交直流供電
B、技術(shù)指標(biāo)：
通道數(shù)量：0-9工作方式：?jiǎn)翁筋^發(fā)射/接收方式、雙探頭發(fā)射接收方式
工作頻率：0.4MHz-20MHz增益范圍：0-110dB（步進(jìn)為：0.1dB、2dB、6dB）
動(dòng)態(tài)范圍：≥32dB聲 速：0-10mm/us
檢測(cè)范圍：0-6000mm鋼縱波
水平線性：≤0.3%垂直線性：≤3%分 辨 率：≥42dB電噪聲電平：<8%靈敏度余量：≥60dB報(bào)警類型：進(jìn)波、失波(門位：0-6000mm、門寬：0-6000mm、門高0-99%）
充電器電源：AC220V50Hz環(huán)境溫度：-25℃—50℃
相對(duì)濕度：（20-95）%RH
CUS-2090型 便攜式彩色超聲波探傷儀
性能有了進(jìn)一步的飛躍，它使用高清進(jìn)口彩色液晶顯示屏，儀器顯示清晰穩(wěn)定。采用全中文式鍵盤，直觀易懂，通過(guò)按鍵可以調(diào)節(jié)儀器的基本參數(shù)，使儀器處于最佳的工作狀態(tài)。全中文提示，操作更加簡(jiǎn)便。
A、功能特點(diǎn)：
高清彩色液晶顯示。
高速采樣，指標(biāo)先進(jìn)。
盲區(qū)小、噪聲低
帶有日歷時(shí)鐘，自動(dòng)記錄工作時(shí)間報(bào)告日期。
具有十套探傷工藝參數(shù)，可以分別記憶，獨(dú)立保存。
制作幅度或分貝DAC曲線，取樣點(diǎn)不受限制，并可進(jìn)行DAC實(shí)時(shí)補(bǔ)償。
具有波形凍結(jié)，焊縫定量、鍛件定量、曲面修正等功能。
缺陷回波（垂直、水平、波幅）實(shí)時(shí)顯示。
儀器配置多種探傷標(biāo)準(zhǔn)，可供用戶自由選擇。
使用高能量充電電池，可以保證更長(zhǎng)時(shí)間的工作需要。
儀器可存儲(chǔ)30個(gè)通道參數(shù)和1000幅波形（包括探傷參數(shù)、DAC曲線等）
體積小，重量輕(含電池1.5Kg)◆儀器另配制了SD卡，存儲(chǔ)容量大，使用靈活，可完成數(shù)據(jù)讀取、保存和刪除功能，可移接電腦，完成數(shù)據(jù)處理打印等功能。
B、技術(shù)指標(biāo)：
工作頻率：0.4－15MHz★工作方式：?jiǎn)翁筋^、雙晶探頭發(fā)射接收方式。
增益范圍：0－120dB（步進(jìn)為0.1dB、2dB、6dB）
水平線性：≤0.3%★垂直線性：≤3.0%★動(dòng)態(tài)范圍：≥32dB★靈敏度余量：≥50dB（200mm-Φ2平底孔，2.5PΦ20）
分辨率：≥36dB★檢測(cè)范圍：3－6000mm鋼縱波
充電器電源：AC220V50Hz★鋰電池(自動(dòng)保護(hù)充放電)可連續(xù)工作5小時(shí)以上
技術(shù)問(wèn)題
(1)模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC) ：ADC是探傷儀的超聲信號(hào)輸入電腦的必由之路，把連續(xù)變化的模擬信號(hào)變?yōu)閿?shù)值信號(hào)。
(2)結(jié)構(gòu)：目前，有全數(shù)方式和模擬數(shù)字混合 2種。
(3)軟件：數(shù)字化超聲探傷儀在軟件方面是多種多樣的，探傷儀的成敗在很大程度上取決于軟件的支持程度。
采購(gòu)注意事項(xiàng)
目前市場(chǎng)上有一些數(shù)字超聲波探傷儀不符合國(guó)家的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。2005年國(guó)家頒布最新標(biāo)準(zhǔn)《JB/T10061-1999：A型脈沖反射式超聲波探傷儀通用技術(shù)條件》。在這部新標(biāo)準(zhǔn)啟用的同時(shí)，還頒布了《JJG746-2004超聲波探傷儀檢定規(guī)程》。國(guó)家首次對(duì)數(shù)字超聲波探傷儀的檢定規(guī)程作了詳細(xì)解釋。
由于超聲波探傷儀是一種十分專業(yè)的儀器，不是專業(yè)人員，根本無(wú)法了解這種儀器，所以很多造假者鉆了漏洞。國(guó)內(nèi)一些廠家利用數(shù)字超聲波探傷可以作假的特點(diǎn)，大肆生產(chǎn)不合格產(chǎn)品。
如果您不具備專業(yè)檢測(cè)工具，以下簡(jiǎn)單檢測(cè)方法可以幫您鑒別真?zhèn)危?nbsp;
1、在不連接探頭的狀態(tài)下，將增益調(diào)到最大，屏幕上的波形不能超過(guò)屏幕的10%，如果超過(guò)，此儀器不合格。
2、看垂直線性是否合格、方法
3、還有一些指標(biāo)需要專用試塊。建議新儀器送到省級(jí)計(jì)量測(cè)試所去鑒定，以免上當(dāng)。
4、價(jià)格極低。
5. 注意看生產(chǎn)工藝和證明文件，一般超聲波需要專業(yè)培訓(xùn)才可以。
使用不合格超聲波探傷儀的后果比較嚴(yán)重。由于超聲波無(wú)損檢測(cè)都是用在質(zhì)量檢測(cè)或安全檢測(cè)，如發(fā)生質(zhì)量事故甚至危及人身安全，您節(jié)省了一點(diǎn)錢買回的不合格儀器將會(huì)致您于非常不利的境遇。我們譴責(zé)那些制假者，請(qǐng)?zhí)岣吣銈兊募夹g(shù)開發(fā)水平，不要害人害己，如果真發(fā)生重大事故，也會(huì)使你們傾家蕩產(chǎn)，自陷囹圄。
發(fā)展前景
隨著電子技術(shù)和軟件技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，數(shù)字式超聲波探傷儀有著廣闊的發(fā)展前景。相信不久的將來(lái)，更加先進(jìn)的新一代數(shù)字智能化超聲探傷儀將逐步取代傳統(tǒng)的模擬探傷儀，以圖像顯示為主的探傷儀將會(huì)在工業(yè)檢驗(yàn)中得到廣泛應(yīng)用。
目前某些數(shù)字或智能儀器已具有簡(jiǎn)單手動(dòng)B掃描功能，能示意性地顯示被檢工件的斷面圖像。隨著技術(shù)的進(jìn)步，將會(huì)有實(shí)用化帶有探頭位置信息輸入的B掃描和C掃描功能，甚至可在便攜式儀器上實(shí)現(xiàn)相控陣的B掃描和C掃描成像，使探傷結(jié)果像醫(yī)用B超一樣直觀可見。
超聲探傷缺陷定性歷來(lái)是一個(gè)疑難問(wèn)題，至今仍主要依賴于探傷人員的經(jīng)驗(yàn)和分析判斷，準(zhǔn)確性差?，F(xiàn)代人工智能學(xué)科的發(fā)展為實(shí)現(xiàn)儀器自動(dòng)缺陷定性提供了可能。運(yùn)用模式識(shí)別技術(shù)和專家系統(tǒng)，把大量已知缺陷的各種特征量輸入樣品庫(kù)，使儀器接受人的經(jīng)驗(yàn)，并經(jīng)過(guò)學(xué)習(xí)后而具備自動(dòng)缺陷定性的能力。
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