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(chao)聲波(bo)的(de)連(lian)續(xu)性分類(lei)

 1. 脈沖(chong)波超聲探傷儀

  這種儀器主要(yao)是(shi)通過周(zhou)期性(xing)的(de)發射不(bu)連續(xu)的(de)脈(mo)沖波(bo)來激勵換能器產生超聲(sheng)波(bo)，根據超聲(sheng)波(bo)的(de)傳播速度或者回波(bo)的(de)幅值等特性(xing)判斷工件中是(shi)否有缺陷，這是(shi)目(mu)前(qian)最常用的(de)探傷儀模式(shi)。

 2. 連(lian)續(xu)波(bo)超(chao)聲探傷儀

  這種(zhong)儀(yi)器探頭向工件(jian)發射連續且(qie)(qie)頻率不變的超聲(sheng)(sheng)波，主要是(shi)通過觀察透(tou)過工件(jian)的超聲(sheng)(sheng)波強度的變化來判斷(duan)工件(jian)中是(shi)否有缺陷(xian)。這種(zhong)儀(yi)器通常情(qing)況下靈敏度低，而且(qie)(qie)難以確定缺陷(xian)位置，大(da)多(duo)被(bei)脈沖探傷儀(yi)器取代，不過仍舊應用在超聲(sheng)(sheng)波顯像及(ji)超聲(sheng)(sheng)波共振測(ce)厚等(deng)方面(mian)。

3. 調頻(pin)波超(chao)聲探傷儀

  這種(zhong)(zhong)儀器發(fa)射的超(chao)聲(sheng)波(bo)是周期性連續(xu)且頻率周期性變化的超(chao)聲(sheng)波(bo)，主(zhu)要(yao)是觀察(cha)發(fa)射波(bo)與回波(bo)的變化，判斷工件中有無(wu)缺(que)陷。但(dan)其局限性是適用于檢測與探(tan)測面平行(xing)的缺(que)陷，所以這種(zhong)(zhong)儀器也大多被脈沖(chong)探(tan)傷儀器取代。

二、按缺陷顯示方式分類

1. A型顯示(shi)

  A型顯(xian)示探傷(shang)儀(yi)反饋的(de)(de)是(shi)波形，它顯(xian)示的(de)(de)是(shi)超(chao)聲波回波的(de)(de)位(wei)置與幅(fu)度，回波的(de)(de)位(wei)置反映(ying)的(de)(de)是(shi)超(chao)聲波的(de)(de)傳播時間，幅(fu)度則是(shi)體現(xian)出了缺陷(xian)的(de)(de)特(te)性(xing)。

2. B型顯示

  B型顯示探(tan)傷儀反饋的(de)是圖像，探(tan)傷儀沿(yan)熒光屏橫坐標方向機械掃(sao)(sao)描(miao)形成探(tan)頭的(de)掃(sao)(sao)查軌跡，沿(yan)縱(zong)坐標方向反饋處回(hui)波的(de)時間（或距離），這樣就可以(yi)直觀(guan)地表示出(chu)處于某一(yi)縱(zong)面(mian)上的(de)缺(que)陷。

3. C型顯示

  C型顯(xian)示(shi)探(tan)(tan)傷儀(yi)反(fan)饋的也是(shi)圖(tu)像(xiang)，探(tan)(tan)傷儀(yi)在(zai)橫坐(zuo)標和縱坐(zuo)標方向都是(shi)機(ji)械掃描來代表(biao)探(tan)(tan)頭(tou)在(zai)工(gong)(gong)作表(biao)面的位置。光點輝(hui)度(du)表(biao)示(shi)探(tan)(tan)頭(tou)接(jie)收信(xin)號幅度(du)，所以(yi)當探(tan)(tan)頭(tou)在(zai)工(gong)(gong)件表(biao)面移動反(fan)饋在(zai)熒光屏(ping)上便顯(xian)示(shi)出工(gong)(gong)件內(nei)部缺陷的平面圖(tu)像(xiang)，但不能顯(xian)示(shi)缺陷深度(du)。

  A型、B型、C型三種顯(xian)示分別如(ru)圖3.17所示。

三、按超聲(sheng)波的通道分類

1. 單通(tong)道(dao)探(tan)傷儀(yi)

   這種儀器在目前的超聲(sheng)波檢測中(zhong)應用(yong)比較廣泛，一般是使用(yong)一個探頭或一對探頭。

2. 多(duo)通道(dao)探傷儀

   在某些場合中，單一的探(tan)頭(tou)接收的回波信(xin)息較少，所(suo)以采用多個或多對(dui)探(tan)頭(tou)同時工作，通常(chang)應用于自動化檢測。

四、按工作制式分類(lei)

1. 模擬(ni)式超聲(sheng)探傷儀(yi)

  a. A型脈沖(chong)反射式超聲(sheng)波探傷儀

    A型脈沖(chong)反射式超聲(sheng)波探傷設(she)備主(zhu)要(yao)包含(han)同步電(dian)(dian)(dian)路(lu)、發射電(dian)(dian)(dian)路(lu)、接收放(fang)大電(dian)(dian)(dian)路(lu)、掃描電(dian)(dian)(dian)路(lu)、顯示(shi)電(dian)(dian)(dian)路(lu)和電(dian)(dian)(dian)源電(dian)(dian)(dian)路(lu)等主(zhu)要(yao)電(dian)(dian)(dian)路(lu)，其(qi)次有(you)延時電(dian)(dian)(dian)路(lu)、報警(jing)電(dian)(dian)(dian)路(lu)、深度補償電(dian)(dian)(dian)路(lu)、標記電(dian)(dian)(dian)路(lu)、跟蹤(zong)及記錄等附(fu)加(jia)裝(zhuang)置組(zu)成。電(dian)(dian)(dian)路(lu)框圖(tu)如圖(tu)3.18所示(shi)。

  工作原(yuan)理(li)：電(dian)路(lu)接通(tong)后(hou)，同步電(dian)路(lu)產(chan)生(sheng)(sheng)(sheng)周期性同步脈(mo)沖信(xin)號(hao)，一(yi)方(fang)(fang)面同步脈(mo)沖觸(chu)發(fa)(fa)掃描(miao)(miao)發(fa)(fa)生(sheng)(sheng)(sheng)器產(chan)生(sheng)(sheng)(sheng)線(xian)性的(de)(de)鋸(ju)齒波(bo)(bo)，經掃描(miao)(miao)放(fang)大(da)加到(dao)(dao)示波(bo)(bo)管水(shui)平(ping)（x軸(zhou)）偏(pian)轉(zhuan)(zhuan)板上，產(chan)生(sheng)(sheng)(sheng)一(yi)個從左到(dao)(dao)右的(de)(de)水(shui)平(ping)掃描(miao)(miao)線(xian)，即時基線(xian)。另一(yi)方(fang)(fang)面觸(chu)發(fa)(fa)發(fa)(fa)射(she)電(dian)路(lu)產(chan)生(sheng)(sheng)(sheng)高頻(pin)脈(mo)沖并作用于探(tan)頭，通(tong)過探(tan)頭的(de)(de)逆壓(ya)(ya)電(dian)效應將(jiang)信(xin)號(hao)轉(zhuan)(zhuan)換為聲(sheng)信(xin)號(hao)，發(fa)(fa)射(she)超(chao)聲(sheng)波(bo)(bo)。超(chao)聲(sheng)波(bo)(bo)在傳播過程中遇到(dao)(dao)異(yi)質界面（缺(que)陷(xian)或底(di)面）產(chan)生(sheng)(sheng)(sheng)反射(she)，反射(she)的(de)(de)回波(bo)(bo)由(you)探(tan)頭接收(shou)。通(tong)過探(tan)頭的(de)(de)正壓(ya)(ya)電(dian)效應將(jiang)聲(sheng)信(xin)號(hao)轉(zhuan)(zhuan)換為電(dian)信(xin)號(hao)送至放(fang)大(da)電(dian)路(lu)被放(fang)大(da)、檢(jian)波(bo)(bo)，信(xin)號(hao)電(dian)壓(ya)(ya)加到(dao)(dao)示波(bo)(bo)管的(de)(de)垂直（y軸(zhou)）偏(pian)轉(zhuan)(zhuan)板上，使電(dian)子束發(fa)(fa)生(sheng)(sheng)(sheng)垂直偏(pian)轉(zhuan)(zhuan)，在水(shui)平(ping)掃描(miao)(miao)的(de)(de)相應位置上產(chan)生(sheng)(sheng)(sheng)缺(que)陷(xian)的(de)(de)回波(bo)(bo)和(he)底(di)面波(bo)(bo)。

 b. B型顯示超聲波探傷儀(yi)

  工作(zuo)原理：同(tong)步電(dian)(dian)路產(chan)生脈沖信(xin)號觸發(fa)(fa)探(tan)(tan)(tan)頭(tou)發(fa)(fa)射(she)超聲(sheng)波信(xin)號，同(tong)時也觸發(fa)(fa)y掃描電(dian)(dian)路，并將鋸齒波電(dian)(dian)壓施(shi)加在(zai)示(shi)波管y軸偏(pian)(pian)轉板上(shang)。施(shi)加在(zai)x軸偏(pian)(pian)轉板上(shang)的是(shi)隨探(tan)(tan)(tan)頭(tou)位(wei)置(zhi)變(bian)化而變(bian)化的直流電(dian)(dian)壓，當探(tan)(tan)(tan)頭(tou)在(zai)工件上(shang)沿(yan)直線移動時，在(zai)顯示(shi)器上(shang)顯示(shi)出沿(yan)探(tan)(tan)(tan)頭(tou)掃描線所(suo)處(chu)的截面上(shang)的前后表面，內部(bu)反射(she)界面的位(wei)置(zhi)、取向及深度。電(dian)(dian)路框圖如(ru)圖3.19所(suo)示(shi)。

 c. C型顯(xian)示(shi)超聲探傷儀

  C型顯(xian)示超聲波探傷儀一般由同(tong)步(bu)、發(fa)射(she)、放大、與門、閘門、平面顯(xian)示器與機械同(tong)步(bu)組成，如圖3.20所示。

  工(gong)(gong)作原理：同(tong)步電(dian)(dian)路產(chan)生同(tong)步脈(mo)沖信(xin)號激勵換能(neng)器產(chan)生超聲(sheng)波信(xin)號，傳(chuan)遞到(dao)工(gong)(gong)件(jian)中，并同(tong)時觸發(fa)閘(zha)門電(dian)(dian)路以獲得閘(zha)門信(xin)號。示波管的(de)橫(heng)縱坐(zuo)(zuo)(zuo)標(biao)分(fen)(fen)別表(biao)示工(gong)(gong)件(jian)探測面上(shang)的(de)相應(ying)(ying)的(de)橫(heng)坐(zuo)(zuo)(zuo)標(biao)和縱坐(zuo)(zuo)(zuo)標(biao)。電(dian)(dian)位器x和y的(de)直(zhi)流(liu)電(dian)(dian)壓分(fen)(fen)別作用于(yu)控制示波管的(de)水(shui)平(ping)(ping)和垂(chui)直(zhi)偏轉板。機械同(tong)步將探頭與(yu)兩個電(dian)(dian)位器實(shi)現聯動。探頭移動時，把移動的(de)X分(fen)(fen)量(liang)與(yu)Y分(fen)(fen)量(liang)分(fen)(fen)別施加在水(shui)平(ping)(ping)和垂(chui)直(zhi)偏轉板，偏轉板電(dian)(dian)壓發(fa)生相應(ying)(ying)變(bian)化，使屏幕上(shang)的(de)坐(zuo)(zuo)(zuo)標(biao)與(yu)工(gong)(gong)件(jian)探測面上(shang)的(de)坐(zuo)(zuo)(zuo)標(biao)相對應(ying)(ying)。

d. 模擬式(shi)超(chao)聲(sheng)波(bo)探傷儀(yi)的(de)構成及其功能

 模擬(ni)式超(chao)聲波探傷儀(yi)的電路框圖(tu)如圖(tu)3.21所示(shi)。

（1)組成部分(fen)及其作用

    ①. 超聲波探傷儀的(de)協(xie)調中心(xin)是(shi)同步電路，它決定著激勵信號的(de)重復頻(pin)率。

    ②. 發(fa)射電路主要作用(yong)是(shi)產生高壓(ya)脈沖(chong)作用(yong)于超聲波(bo)(bo)換能器(qi)產生超聲波(bo)(bo)。

    ③. 掃(sao)描電(dian)路使顯示屏上出現條(tiao)明亮的時基線，也就是時間軸和水平掃(sao)描線。它控(kong)制著(zhu)掃(sao)描速度，決(jue)定著(zhu)儀器的檢測(ce)范圍(wei)。

   ④. 接收放(fang)(fang)大電(dian)(dian)路將探頭產生的(de)(de)微弱回(hui)波信(xin)號(hao)電(dian)(dian)壓放(fang)(fang)大到顯(xian)示屏的(de)(de)縱坐標方向，以顯(xian)示工作電(dian)(dian)壓。它(ta)控制著儀器的(de)(de)增益和衰減。

（2)各主要開關和旋鈕的作用及其調整方法。

  在模擬式超(chao)聲(sheng)波探傷儀(yi)面板上，合(he)理選用(yong)(yong)開關和按鈕可以實現不同的(de)(de)功能。各主要(yao)開關和旋鈕的(de)(de)作用(yong)(yong)及其調整方法如(ru)下：

   ①. 工作方式選擇旋(xuan)鈕

   發射(she)探頭和接收探頭分別連(lian)接到發射(she)插(cha)座(zuo)和接收插(cha)座(zuo)，工作(zuo)方(fang)式(shi)選擇旋鈕的作(zuo)用是選擇檢測方(fang)式(shi)，即“雙探”或“單(dan)探”方(fang)式(shi)。當選擇“雙探”時，兩個探頭的工作(zuo)模(mo)式(shi)為一發一收。當選擇“單(dan)探”時，發射(she)插(cha)座(zuo)和接收插(cha)座(zuo)內部(bu)連(lian)通，單(dan)個探頭自發自收。

  ②. 發射(she)強度旋鈕(niu)

   此按鈕主(zhu)要(yao)改(gai)變(bian)激勵脈沖的強(qiang)度(du)(du)(du)，增加或者減小發(fa)射(she)(she)功(gong)率(lv)，增大(da)發(fa)射(she)(she)強(qiang)度(du)(du)(du)，有助于提高(gao)儀(yi)器靈敏(min)度(du)(du)(du)。但脈沖變(bian)寬，分辨力差。因(yin)此，應根據實際情況選擇合適的發(fa)射(she)(she)強(qiang)度(du)(du)(du)。

 ③. 增益旋鈕(niu)

   接(jie)(jie)收信號幅值可(ke)能會非常(chang)低，這(zhe)樣不利于信號分析，通過(guo)調(diao)節(jie)增(zeng)(zeng)益旋(xuan)鈕，可(ke)以改變接(jie)(jie)收放大(da)器的放大(da)倍數。使(shi)用時，將回(hui)波高(gao)度(du)(du)精確地(di)調(diao)節(jie)到(dao)某一指定高(gao)度(du)(du)，將儀器靈敏(min)度(du)(du)確定以后，在檢測(ce)過(guo)程(cheng)中一般不再調(diao)整增(zeng)(zeng)益旋(xuan)鈕。

  ④. 衰(shuai)減(jian)器

   衰(shuai)減器可以調節檢(jian)測靈(ling)敏度(du)和測量回(hui)波(bo)(bo)振幅(fu)(fu)(fu)。用來調節靈(ling)敏度(du)時，衰(shuai)減讀數大，回(hui)波(bo)(bo)幅(fu)(fu)(fu)度(du)低(di)；反(fan)之，靈(ling)敏度(du)高。用來調節回(hui)波(bo)(bo)振幅(fu)(fu)(fu)時，衰(shuai)減讀數大，回(hui)波(bo)(bo)幅(fu)(fu)(fu)度(du)高；反(fan)之，回(hui)波(bo)(bo)幅(fu)(fu)(fu)度(du)低(di)。

  ⑤. 深(shen)度范圍旋鈕(niu)

   此按鈕主要是(shi)調節顯示(shi)在屏(ping)(ping)幕上(shang)的檢測范圍。可以將(jiang)顯示(shi)在屏(ping)(ping)幕上(shang)的回波信號間距壓縮或者(zhe)擴展(zhan)。

  ⑥. 深度細調(diao)旋鈕

   深度(du)細調(diao)(diao)旋鈕(niu)(niu)的作用是精確(que)調(diao)(diao)整檢測(ce)范(fan)圍(wei)。調(diao)(diao)節深度(du)細調(diao)(diao)旋鈕(niu)(niu)，可連(lian)續(xu)改變掃描線(xian)的掃描速(su)度(du)，從而使顯示(shi)屏(ping)上的回波(bo)(bo)間距(ju)在一定(ding)(ding)范(fan)圍(wei)內連(lian)續(xu)變化(hua)。調(diao)(diao)整檢測(ce)范(fan)圍(wei)時，應先將深度(du)粗調(diao)(diao)旋鈕(niu)(niu)置(zhi)于(yu)合適的檔級，然(ran)后調(diao)(diao)節深度(du)細調(diao)(diao)旋鈕(niu)(niu)，使反射(she)波(bo)(bo)的間距(ju)與反射(she)體的距(ju)離成一定(ding)(ding)比(bi)例(li)。

  ⑦. 延遲旋鈕

  此按鈕可以使顯(xian)示在(zai)屏幕上的回波(bo)(bo)信號大(da)幅(fu)度地左右移動而不改變(bian)回波(bo)(bo)之間的距離。調節(jie)檢(jian)測范圍(wei)時，先用深度粗調旋(xuan)鈕和深度細調旋(xuan)鈕調節(jie)好回波(bo)(bo)間距，再用延(yan)遲旋(xuan)鈕將反射波(bo)(bo)調至正(zheng)確位置(zhi)，通(tong)過延(yan)遲旋(xuan)鈕進行零位校正(zheng)，使聲程原點與(yu)水平刻度的零點重合。

 ⑧. 聚(ju)焦旋鈕

  聚焦旋鈕可以(yi)調節(jie)電子束(shu)的粗細程度，可以(yi)根據(ju)實際情況調節(jie)，使顯示屏(ping)波(bo)形(xing)清(qing)晰。

 ⑨. 水平旋鈕

  水(shui)平旋鈕也稱為(wei)零位調節旋鈕。通過調節水(shui)平旋鈕使掃(sao)描線連同回波(bo)一起左右(you)移動(dong)一段距(ju)離，回波(bo)之間的距(ju)離不發生改(gai)變。

 ⑩. 重復(fu)頻率旋(xuan)鈕(niu)

  此按鈕(niu)調節(jie)的是激勵脈沖的重(zhong)復頻率，即激勵脈沖的發(fa)射(she)間隔。當屏幕上顯示的圖案(an)比較(jiao)暗(an)淡(dan)時，可以提高重(zhong)復頻率，就(jiu)會(hui)使圖案(an)變得更加清(qing)晰。

 ?. 垂直旋(xuan)鈕

  通(tong)過調節垂直旋鈕使掃描(miao)線連(lian)同回波(bo)一起上(shang)下移動一段距離(li)，回波(bo)之間的距離(li)不(bu)發生改變(bian)。

 ?. 深度補償開(kai)關

  此旋(xuan)鈕的作用是調節回波增益，減小相同(tong)形狀但(dan)不(bu)同(tong)深度的缺陷的回波高(gao)度差。

2. 數字式超聲探(tan)傷儀

 數字式超聲探傷儀(yi)整機由微(wei)處(chu)理器系統同步和控制，由發射、接收、數控放(fang)大器單(dan)元(yuan)，數據調整實時采(cai)集、存儲和分(fen)析、處(chu)理單(dan)元(yuan)以(yi)及回(hui)波(bo)顯示和打(da)印輸出等組成。

a. 數(shu)字式超聲(sheng)(sheng)探傷(shang)儀(yi)與模擬式超聲(sheng)(sheng)探傷(shang)儀(yi)的異同點(dian)對比(bi)

  ①. 基本(ben)組成

 如圖3.22所示(shi)(shi)為數(shu)字(zi)式(shi)(shi)超聲探(tan)(tan)傷(shang)儀(yi)(yi)的電(dian)路框圖，其(qi)發射(she)電(dian)路與(yu)(yu)模(mo)擬式(shi)(shi)超聲探(tan)(tan)傷(shang)儀(yi)(yi)相(xiang)同，接收放(fang)大(da)電(dian)路的衰減器與(yu)(yu)高頻放(fang)大(da)器等也與(yu)(yu)模(mo)擬式(shi)(shi)超聲探(tan)(tan)傷(shang)儀(yi)(yi)相(xiang)同，信號(hao)(hao)放(fang)大(da)后由(you)A/D轉(zhuan)換(huan)器轉(zhuan)換(huan)成數(shu)字(zi)信號(hao)(hao)，輸送到微處(chu)(chu)理(li)器進行處(chu)(chu)理(li)，顯(xian)示(shi)(shi)器進行處(chu)(chu)理(li)，模(mo)擬式(shi)(shi)超聲探(tan)(tan)傷(shang)儀(yi)(yi)上的檢波(bo)、濾波(bo)、抑制等功能可以通過對數(shu)字(zi)信號(hao)(hao)的處(chu)(chu)理(li)來完成。數(shu)字(zi)式(shi)(shi)儀(yi)(yi)器的顯(xian)示(shi)(shi)是由(you)微處(chu)(chu)理(li)器控(kong)制實現逐(zhu)步逐(zhu)點掃描，在顯(xian)示(shi)(shi)器上顯(xian)示(shi)(shi)二維點陣圖。發射(she)電(dian)路與(yu)(yu)模(mo)數(shu)轉(zhuan)換(huan)由(you)微處(chu)(chu)理(li)器協調各部分的工作，不再需要同步電(dian)路。

 ②. 儀器功能

  數字式(shi)超(chao)聲探傷(shang)儀(yi)的(de)(de)基本功(gong)能與模擬(ni)式(shi)超(chao)聲探傷(shang)儀(yi)相同，各部分功(gong)能的(de)(de)控制方式(shi)不同。模擬(ni)式(shi)超(chao)聲探傷(shang)儀(yi)直(zhi)接通過開關對儀(yi)器(qi)(qi)的(de)(de)電路進行(xing)調整(zheng)；數字式(shi)超(chao)聲探傷(shang)儀(yi)采用人機對話，將控制數據輸(shu)人微處理器(qi)(qi)，由微處理器(qi)(qi)控制各電路的(de)(de)工作，有利于(yu)自動檢查。

 ③. 儀器性能

 兩類儀器的(de)發射(she)電路(lu)、接收電路(lu)相同，因此儀器的(de)靈敏度、分(fen)辨率基本相同。差(cha)別主要是信號的(de)模數轉換、處理及(ji)顯示部(bu)分(fen)，這部(bu)分(fen)功能(neng)直接影響(xiang)對缺(que)陷的(de)判斷。

 b. 數字(zi)式(shi)超聲探傷儀(yi)的優(you)缺(que)點

 ①. 優(you)點(dian)

 接(jie)收(shou)信(xin)號(hao)數(shu)字化，使超(chao)聲信(xin)號(hao)的(de)(de)存儲、記(ji)(ji)錄、再現、處(chu)理、分(fen)析都很方便(bian)，可以(yi)使超(chao)聲信(xin)號(hao)永久記(ji)(ji)錄，使檢(jian)測過程中(zhong)重(zhong)現更(geng)方便(bian)，同(tong)時(shi)也能從(cong)超(chao)聲信(xin)號(hao)中(zhong)得到更(geng)多的(de)(de)量化信(xin)息(xi)；顯(xian)示器(qi)不需要(yao)傳統(tong)的(de)(de)示波器(qi)，使得儀器(qi)更(geng)便(bian)于小型化；軟件功能可以(yi)擴展，有利于滿足不同(tong)使用(yong)場合的(de)(de)要(yao)求(qiu)；為自動檢(jian)測系(xi)統(tong)的(de)(de)實現提供條件。

②. 缺點

 模數轉(zhuan)換器的采樣頻率、數據長度、顯示器的分(fen)辨率等(deng)直接影響信(xin)號(hao)的質量(liang)，如果信(xin)號(hao)失(shi)真，會造成漏檢誤(wu)檢等(deng)，因此在使用過程(cheng)中應引起重視。