淺談超聲波探傷儀使用

儀器簡介
　　超聲波探傷儀是一種便攜式工業無損探傷儀器，它能夠快速、便捷、無損傷、地進行工件內部多種缺陷（裂紋、疏松、氣孔、夾雜等）的檢測、定位、評估和診斷。既可以用于實驗室，也可以用于工程現場。廣泛應用在鍋爐、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、機械制造、冶金、金屬加工業、鋼結構、鐵路交通、核能電力、高校等行業。
　　儀器原理
　　超聲波在被檢測材料中傳播時,材料的聲學特性和內部組織的變化對超聲波的傳播產生一定的影響，通過對超聲波受影響程度和狀況的探測了解材料性能和結構變化的技術稱為超聲檢測。超聲檢測方法通常有穿透法、脈沖反射法、串列法等數字式超聲波探傷儀現在通常是對被測物體（比如工業材料、人體）發射超聲，然后利用其反射、多普勒效應、透射等來獲取被測物體內部的信息并經過處理形成圖像。超聲波探傷儀其中多普勒效應法是利用超聲在遇到運動的物體時發生的多普勒頻移效應來得出該物體的運動方向和速度等特性；透射法則是通過分析超聲穿透過被測物體之后的變化而得出物體的內部特性的，其應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用zui多的通過反射法來獲取物體內部特性信息的方法。反射法是基于超聲在通過不同聲阻抗組織界面時會發生較強反射的原理工作的，正如我們所知道，聲波在從一種介質傳播到另外一種介質的時候在兩者之間的界面處會發生反射，而且介質之間的差別越大反射就會越大，所以我們可以對一個物體發射出穿透力強、能夠直線傳播的超聲波，超聲波探傷儀然后對反射回來的超聲波進行接收并根據這些反射回來的超聲波的先后、幅度等情況就可以判斷出這個組織中含有的各種介質的大小、分布情況以及各種介質之間的對比差別程度等信息（其中反射回來的超聲波的先后可以反映出反射界面離探測表面的距離，幅度則可以反映出介質的大小、對比差別程度等特性），超聲波探傷儀從而判斷出該被測物體是否有異常。在這個過程中就涉及到很多方面的內容，包括超聲波的產生、接收、信號轉換和處理等。其中產生超聲波的方法是通過電路產生激勵電信號傳給具有壓電效應的晶體（比如石英、硫酸鋰等），使其振動從而產生超聲波；而接收反射回來的超聲波的時候，這個壓電晶體又會受到反射回來的聲波的壓力而產生電信號并傳送給信號處理電路進行一系列的處理，超聲波探傷儀zui后形成圖像供人們觀察判斷。這里根據圖像處理方法（也就是將得到的信號轉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處理成波形圖像，根據波形的形狀可以看出被測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檢測；M型顯示是將一條經過輝度處理的探測信息按時間順序展開形成一維的"空間多點運動時序圖"，適于觀察內部處于運動狀態的物體，超聲波探傷儀如運動的臟器、動脈血管等；B型顯示是將并排很多條經過輝度處理的探測信息組合成的二維的、反映出被測物體內部斷層切面的"解剖圖像"（醫院里使用的B超就是用這種原理做出來的），超聲波探傷儀適于觀察內部處于靜態的物體；而C型顯示、F型顯示現在用得比較少。超聲波探傷儀檢測不但可以做到非常準確，而且相對其他檢測方法來說更為方便、快捷，也不會對檢測對象和操作者產生危害，所以受到了人們越來越普遍的歡迎，有著非常廣闊的發展前景。  
　　儀器特點
　　（1） 檢測速度快，數字式超聲波探傷儀一般都可自動檢測、計算、記錄，有些還能自動進行深度補償和自動設置靈敏度，因此檢測速度快、效率高。  
　　（2）檢測精度高，數字式超聲波探傷儀對模擬信號進行高速數據采集、量化、計算和判別，其檢測精度可高于傳統儀器檢測結果。  
　　（3）記錄和檔案檢測，數字式超聲波探傷儀可以提供檢測記錄直至缺陷圖像。

4）可靠性高，穩定性好。數字式超聲波探傷儀可全面、客觀地采集和存儲數據，并對采集到的數據進行實時處理或后處理，對信號進行時域、頻域或圖像分析，還可通過模式識別對工件質量進行分級，減少了人為因素的影響，提高了檢索的可靠性和穩定性。可以實現的功能主要有：  
　　a. 自動校準：自動測試探頭的“零點”、“K值”、“前沿”及材料的“聲速”；  
　　b. 自動顯示缺陷回波位置如：深度d、水平p、距離s、波幅、當量dB、孔徑ф值；  
　　c. 自由切換標尺；  
　　d. 自動錄制探傷過程并可以進行動態回放；  
　　e. 自動增益、回波包絡、峰值記憶功能；  
　　f. 探傷參數可自動測試或預置；  
　　g. 數字抑制，不影響增益和線性；  
　　h. 多個獨立探傷通道，可自由輸入并存儲任意行業的探傷標準，現場探傷無需攜帶試塊；  
　　i. 可自由存儲、回放波形及數據；  
　　j. DAC、AVG曲線自動生成并可以分段制作，取樣點不受限制，并可進行修正與補償；  
　　k. 自由輸入各行業標準；  
　　l. 與計算機通訊,實現計算機數據管理,并可導出Excel格式、A4紙張的探傷報告；  
　　m. 實時時鐘記錄:實時探傷日期、時間的跟蹤記錄，并存儲；  
　　n. 增益補償：對表面粗糙度、曲面、厚工件遠距離探傷等因素造成的Db衰減可進行修正；  
　　所述以上功能都是模擬超聲探傷儀無法實現的。  
　　技術參數
　　CUS-2060型數字式超聲波探傷儀  
　　全新大屏幕、高亮度EL場致發光顯示器，弱光、強光環境皆可工作，不受外界電、磁場干擾，高性能鋰電池供電，使用區位或拼音兩種方法輸入中文，體積小、重量輕，適合于現場作業。  
　　A、功能特點：  
　　場致發光EL顯示器，特高亮度顯示  
　　日歷時鐘自動記錄工作時間報告日期  
　　超高速采樣  
　　盲區小、噪聲低  
　　大容量不掉電存儲器（不少于1000幅）  
　　具有十套探傷工藝參數，分別記憶，獨立保存  
　　多種探傷軟件可供選擇  
　　自動幅度DAC曲線制作  

分貝DAC面向不同探傷深度  
　　動態顯示閘門內參數  

　　根據標準和閘門自動報警  
　　自動曲面修正，自動焊縫計算、鍛件計算  
　　自動生成探傷報告  
　　實現數據存儲、打印及與電腦進行數據通訊  
　　體積小（21×15×5）、重量輕（含電池1.5Kg）  
　　交直流供電  
　　B、技術指標：  
　　通道數量：0-9工作方式：單探頭發射/接收方式、雙探頭發射接收方式  
　　工作頻率：0.4MHz-20MHz增益范圍：0-110dB（步進為：0.1dB、2dB、6dB）  
　　動態范圍：≥32dB聲速：0-10mm/us  
　　檢測范圍：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報警類型：進波、失波（門位：0-6000mm、門寬：0-6000mm、門高0-99%）  
　　充電器電源：AC220V50Hz環境溫度：-25℃—50℃  
　　相對濕度：（20-95）%RH  
　　CUS-2090型便攜式彩色超聲波探傷儀  
　　性能有了進一步的飛躍，它使用高清進口彩色液晶顯示屏，儀器顯示清晰穩定。采用全中文式鍵盤，直觀易懂，通過按鍵可以調節儀器的基本參數，使儀器處于*的工作狀態。全中文提示，操作更加簡便。  
　　A、功能特點：  
　　高清彩色液晶顯示。  
　　高速采樣，指標先進。  
　　盲區小、噪聲低  
　　帶有日歷時鐘，自動記錄工作時間報告日期。  
　　具有十套探傷工藝參數，可以分別記憶，獨立保存。  
　　制作幅度或分貝DAC曲線，取樣點不受限制，并可進行DAC實時補償。  
　　具有波形凍結，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）實時顯示。  
　　儀器配置多種探傷標準，可供用戶自由選擇。  

使用高能量充電電池，可以保證更長時間的工作需要。  
　　儀器可存儲30個通道參數和1000幅波形（包括探傷參數、DAC曲線等）  
　　體積小，重量輕（含電池1.5Kg）儀器另配制了SD卡，存儲容量大，使用靈活，可完成數據讀取、保存和刪除功能，可移接電腦，完成數據處理打印等功能。  
　　B、技術指標：  
　　工作頻率：0.4－15MHz
　　工作方式：單探頭、雙晶探頭發射接收方式。  
　　增益范圍：0－120dB（步進為0.1dB、2dB、6dB）  
　　水平線性：≤0.3%
　　垂直線性：≤3.0%
　　動態范圍：≥32dB
　　靈敏度余量：≥50dB（200mm-Φ2平底孔，2.5PΦ20）  
　　分辨率：≥36dB
　　檢測范圍：3－6000mm鋼縱波  
　　充電器電源：AC220V50Hz
　　鋰電池（自動保護充放電）可連續工作5小時以上。  
　　技術問題
　　（1）模數轉換器（ADC） ：ADC是探傷儀的超聲信號輸入電腦的必由之路，把連續變化的模擬信號變為數值信號。  
　　（2）結構：目前，有全數方式和模擬數字混合 2種。  
　　（3）軟件：數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。  
　　采購注意事項
　　目前市場上有一些數字超聲波探傷儀不符合國家的相關標準。2005年國家頒布標準《JB/T10061-1999：A型脈沖反射式超聲波探傷儀通用技術條件》。在這部新標準啟用的同時，還頒布了《JJG746-2004超聲波探傷儀檢定規程》。國家對數字超聲波探傷儀的檢定規程作了詳細解釋。  
　　由于超聲波探傷儀是一種十分專業的儀器，不是專業人員，根本無法了解這種儀器，所以很多造假者鉆了漏洞。國內一些廠家利用數字超聲波探傷可以作假的特點，大肆生產不合格產品。  
　　如果您不具備專業檢測工具，以下簡單檢測方法可以幫您鑒別真偽：  
　　1、在不連接探頭的狀態下，將增益調到zui大，屏幕上的波形不能超過屏幕的10%，如果超過，此儀器不合格。  
　　2、看垂直線性是否合格、方法  

3、還有一些指標需要試塊。建議新儀器送到省級計量測試所去鑒定，以免上當。  
　　4、價格極低。  
　　5. 注意看生產工藝和證明文件，一般超聲波需要專業培訓才可以。  
　　使用不合格超聲波探傷儀的后果比較嚴重。由于超聲波無損檢測都是用在質量檢測或安全檢測，如發生質量事故甚至危及人身安全，您節省了一點錢買回的不合格儀器將會致您于非常不利的境遇。我們譴責那些制假者，請提高你們的技術開發水平，不要害人害己，如果真發生重大事故，也會使你們傾家蕩產，自陷囹圄。  
　　發展前景
　　隨著電子技術和軟件技術的進一步發展，數字式超聲波探傷儀有著廣闊的發展前景。相信不久的將來，更加先進的新一代數字智能化超聲探傷儀將逐步取代傳統的模擬探傷儀，以圖像顯示為主的探傷儀將會在工業檢驗中得到廣泛應用。  
　　目前某些數字或智能儀器已具有簡單手動B掃描功能，能示意性地顯示被檢工件的斷面圖像。隨著技術的進步，將會有實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現相控陣的B掃描和C掃描成像，使探傷結果像醫用B超一樣直觀可見。  
　　超聲探傷缺陷定性歷來是一個疑難問題，至今仍主要依賴于探傷人員的經驗和分析判斷，準確性差。現代人工智能學科的發展為實現儀器自動缺陷定性提供了可能。運用模式識別技術和專家系統，把大量已知缺陷的各種特征量輸入樣品庫，使儀器接受人的經驗，并經過學習后而具備自動缺陷定性的能力。