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(zhao)超聲波的連續性分類

 1. 脈沖波(bo)超聲探傷儀

  這種儀器(qi)(qi)主要是通過周期性的(de)(de)發射(she)不連續(xu)的(de)(de)脈沖波(bo)來(lai)激勵換能(neng)器(qi)(qi)產生(sheng)超聲波(bo)，根據超聲波(bo)的(de)(de)傳播速度(du)或者回(hui)波(bo)的(de)(de)幅值等特性判斷工件(jian)中(zhong)是否有缺(que)陷，這是目前最常(chang)用(yong)的(de)(de)探(tan)傷儀模式。

 2. 連續(xu)波超聲(sheng)探(tan)傷儀

  這(zhe)(zhe)種儀器(qi)探(tan)頭向工(gong)件發(fa)射連續且(qie)頻率不變的(de)超(chao)聲波，主要(yao)是通過(guo)觀(guan)察透(tou)過(guo)工(gong)件的(de)超(chao)聲波強度(du)的(de)變化(hua)來判斷工(gong)件中(zhong)是否有(you)缺陷(xian)。這(zhe)(zhe)種儀器(qi)通常(chang)情況下靈敏度(du)低(di)，而且(qie)難以(yi)確定缺陷(xian)位置，大(da)多被(bei)脈沖探(tan)傷儀器(qi)取代，不過(guo)仍舊應用在超(chao)聲波顯像及超(chao)聲波共振測厚等方面。

3. 調(diao)頻波超聲探傷儀

  這(zhe)種儀(yi)(yi)器(qi)發射(she)的超(chao)聲波是周(zhou)期性連續且頻率周(zhou)期性變化(hua)的超(chao)聲波，主要(yao)是觀察(cha)發射(she)波與回波的變化(hua)，判斷工件(jian)中有無缺陷。但其局(ju)限性是適用于檢測(ce)與探測(ce)面平行(xing)的缺陷，所以這(zhe)種儀(yi)(yi)器(qi)也大多被脈(mo)沖探傷儀(yi)(yi)器(qi)取代。

二、按缺陷顯示方式(shi)分類(lei)

1. A型(xing)顯示

  A型(xing)顯示探傷儀(yi)反饋的(de)是波形，它顯示的(de)是超聲波回波的(de)位置與幅(fu)度，回波的(de)位置反映(ying)的(de)是超聲波的(de)傳播時間，幅(fu)度則是體現出了(le)缺陷(xian)的(de)特性。

2. B型顯(xian)示

  B型顯示(shi)探(tan)傷(shang)儀反饋的(de)是圖像，探(tan)傷(shang)儀沿熒光屏橫坐標方向(xiang)(xiang)機械掃(sao)描形成探(tan)頭的(de)掃(sao)查軌跡，沿縱(zong)坐標方向(xiang)(xiang)反饋處回波的(de)時間（或距離），這樣就可以直觀地表示(shi)出處于某一縱(zong)面(mian)上(shang)的(de)缺陷。

3. C型顯示

  C型顯示探傷儀反饋的也(ye)是圖(tu)(tu)像，探傷儀在(zai)橫坐(zuo)標(biao)和縱坐(zuo)標(biao)方向都是機械掃(sao)描來代(dai)表(biao)探頭在(zai)工(gong)作表(biao)面的位置。光點輝度(du)表(biao)示探頭接收信(xin)號幅度(du)，所以當探頭在(zai)工(gong)件表(biao)面移(yi)動反饋在(zai)熒(ying)光屏(ping)上便(bian)顯示出(chu)工(gong)件內部缺陷的平面圖(tu)(tu)像，但不(bu)能(neng)顯示缺陷深度(du)。

  A型(xing)、B型(xing)、C型(xing)三(san)種顯示分別如(ru)圖3.17所示。

三、按超聲波的(de)通(tong)道分類

1. 單通道探(tan)傷儀

   這種(zhong)儀器在目前的超(chao)聲波(bo)檢(jian)測中應用比較廣泛(fan)，一(yi)(yi)般(ban)是(shi)使用一(yi)(yi)個(ge)探頭(tou)或(huo)一(yi)(yi)對(dui)探頭(tou)。

2. 多通道探(tan)傷儀

   在某些場合中(zhong)，單一的探頭(tou)接收的回波信(xin)息較(jiao)少，所以采用多個(ge)或多對探頭(tou)同時工(gong)作，通常應用于自動化檢(jian)測。

四、按工作制(zhi)式分類

1. 模(mo)擬式超聲探傷儀

  a. A型脈沖反射式超聲波(bo)探傷儀

    A型脈沖反射(she)式超(chao)聲波探傷設備(bei)主要包含(han)同步電(dian)路(lu)(lu)(lu)(lu)、發射(she)電(dian)路(lu)(lu)(lu)(lu)、接收放大電(dian)路(lu)(lu)(lu)(lu)、掃描(miao)電(dian)路(lu)(lu)(lu)(lu)、顯示(shi)電(dian)路(lu)(lu)(lu)(lu)和電(dian)源(yuan)電(dian)路(lu)(lu)(lu)(lu)等主要電(dian)路(lu)(lu)(lu)(lu)，其次有延(yan)時電(dian)路(lu)(lu)(lu)(lu)、報警電(dian)路(lu)(lu)(lu)(lu)、深度補償電(dian)路(lu)(lu)(lu)(lu)、標記(ji)電(dian)路(lu)(lu)(lu)(lu)、跟蹤及記(ji)錄等附加裝置(zhi)組成。電(dian)路(lu)(lu)(lu)(lu)框圖如(ru)圖3.18所示(shi)。

  工作(zuo)原(yuan)理：電(dian)(dian)路(lu)(lu)接通后，同(tong)步電(dian)(dian)路(lu)(lu)產(chan)生(sheng)(sheng)(sheng)周期性(xing)同(tong)步脈沖信(xin)(xin)號(hao)，一方面(mian)(mian)同(tong)步脈沖觸(chu)發(fa)掃描(miao)發(fa)生(sheng)(sheng)(sheng)器產(chan)生(sheng)(sheng)(sheng)線性(xing)的(de)鋸齒波，經掃描(miao)放大加(jia)到(dao)(dao)示波管水(shui)(shui)平（x軸）偏(pian)轉板(ban)上，產(chan)生(sheng)(sheng)(sheng)一個從左到(dao)(dao)右的(de)水(shui)(shui)平掃描(miao)線，即(ji)時基線。另一方面(mian)(mian)觸(chu)發(fa)發(fa)射(she)電(dian)(dian)路(lu)(lu)產(chan)生(sheng)(sheng)(sheng)高頻脈沖并作(zuo)用于探頭(tou)，通過(guo)探頭(tou)的(de)逆壓(ya)(ya)(ya)電(dian)(dian)效(xiao)應將信(xin)(xin)號(hao)轉換為聲信(xin)(xin)號(hao)，發(fa)射(she)超聲波。超聲波在傳播過(guo)程中遇(yu)到(dao)(dao)異質(zhi)界面(mian)(mian)（缺(que)陷(xian)或底面(mian)(mian)）產(chan)生(sheng)(sheng)(sheng)反(fan)射(she)，反(fan)射(she)的(de)回波由探頭(tou)接收。通過(guo)探頭(tou)的(de)正壓(ya)(ya)(ya)電(dian)(dian)效(xiao)應將聲信(xin)(xin)號(hao)轉換為電(dian)(dian)信(xin)(xin)號(hao)送至放大電(dian)(dian)路(lu)(lu)被放大、檢(jian)波，信(xin)(xin)號(hao)電(dian)(dian)壓(ya)(ya)(ya)加(jia)到(dao)(dao)示波管的(de)垂(chui)直(zhi)（y軸）偏(pian)轉板(ban)上，使電(dian)(dian)子束(shu)發(fa)生(sheng)(sheng)(sheng)垂(chui)直(zhi)偏(pian)轉，在水(shui)(shui)平掃描(miao)的(de)相(xiang)應位置上產(chan)生(sheng)(sheng)(sheng)缺(que)陷(xian)的(de)回波和底面(mian)(mian)波。

 b. B型顯示超聲波(bo)探傷(shang)儀

  工作原理(li)：同步(bu)電路(lu)產生脈沖信(xin)號(hao)觸(chu)發(fa)探頭(tou)(tou)發(fa)射超聲波信(xin)號(hao)，同時(shi)也觸(chu)發(fa)y掃(sao)描電路(lu)，并將鋸齒波電壓施加在示波管(guan)y軸偏(pian)轉板(ban)(ban)上(shang)。施加在x軸偏(pian)轉板(ban)(ban)上(shang)的是隨探頭(tou)(tou)位置變(bian)化而變(bian)化的直流電壓，當(dang)探頭(tou)(tou)在工件上(shang)沿直線移(yi)動時(shi)，在顯示器上(shang)顯示出沿探頭(tou)(tou)掃(sao)描線所(suo)處的截(jie)面上(shang)的前后表面，內部(bu)反射界面的位置、取向及深度(du)。電路(lu)框(kuang)圖如(ru)圖3.19所(suo)示。

 c. C型顯示超聲探(tan)傷儀

  C型顯示(shi)超(chao)聲波探傷儀(yi)一般由同步(bu)、發(fa)射(she)、放大、與(yu)門(men)、閘門(men)、平面顯示(shi)器與(yu)機(ji)械同步(bu)組成(cheng)，如圖3.20所示(shi)。

  工作原理(li)：同(tong)(tong)步(bu)電(dian)路產生(sheng)同(tong)(tong)步(bu)脈沖信號激(ji)勵(li)換能器產生(sheng)超聲波(bo)信號，傳遞到工件中，并同(tong)(tong)時觸發閘(zha)門電(dian)路以獲得(de)閘(zha)門信號。示波(bo)管的(de)(de)(de)橫縱(zong)坐標(biao)(biao)分別表示工件探測面上(shang)的(de)(de)(de)相(xiang)應的(de)(de)(de)橫坐標(biao)(biao)和縱(zong)坐標(biao)(biao)。電(dian)位器x和y的(de)(de)(de)直流電(dian)壓(ya)分別作用于(yu)控制示波(bo)管的(de)(de)(de)水平和垂直偏轉板。機械同(tong)(tong)步(bu)將(jiang)探頭與兩個電(dian)位器實現聯動(dong)(dong)。探頭移動(dong)(dong)時，把移動(dong)(dong)的(de)(de)(de)X分量(liang)與Y分量(liang)分別施(shi)加在水平和垂直偏轉板，偏轉板電(dian)壓(ya)發生(sheng)相(xiang)應變化，使(shi)屏(ping)幕上(shang)的(de)(de)(de)坐標(biao)(biao)與工件探測面上(shang)的(de)(de)(de)坐標(biao)(biao)相(xiang)對(dui)應。

d. 模擬式超聲波探傷儀的構成及其功(gong)能

 模擬(ni)式超聲波探傷儀(yi)的電路框圖如圖3.21所示。

（1)組成部分(fen)及其作用

    ①. 超聲波探傷儀的(de)協調(diao)中心(xin)是同步電(dian)路，它決定(ding)著激勵信號的(de)重(zhong)復頻率。

    ②. 發射(she)電路(lu)主(zhu)要作(zuo)用是(shi)產(chan)生(sheng)高壓(ya)脈(mo)沖作(zuo)用于超聲波換能器(qi)產(chan)生(sheng)超聲波。

    ③. 掃描(miao)電路使顯示(shi)屏(ping)上出現條明(ming)亮(liang)的(de)(de)時(shi)基線，也就是時(shi)間軸(zhou)和水(shui)平掃描(miao)線。它(ta)控(kong)制著(zhu)掃描(miao)速度(du)，決(jue)定著(zhu)儀(yi)器的(de)(de)檢測范圍。

   ④. 接收(shou)放(fang)大電(dian)路(lu)將探頭產生的微(wei)弱回波信(xin)號電(dian)壓放(fang)大到顯示屏(ping)的縱坐標方向，以顯示工作電(dian)壓。它控制著儀器(qi)的增(zeng)益(yi)和衰(shuai)減(jian)。

（2)各主要開關(guan)和旋鈕的(de)作用及其調(diao)整(zheng)方法(fa)。

  在模擬式超聲波探傷儀面板上，合理選用開關和按鈕(niu)可以實現不(bu)同的功能。各(ge)主要開關和旋鈕(niu)的作(zuo)用及其調整方法如(ru)下(xia)：

   ①. 工作方式選擇旋(xuan)鈕

   發(fa)射(she)(she)探(tan)(tan)(tan)頭和(he)接收(shou)探(tan)(tan)(tan)頭分別連(lian)接到發(fa)射(she)(she)插(cha)座(zuo)和(he)接收(shou)插(cha)座(zuo)，工作方式(shi)選擇旋(xuan)鈕的作用(yong)是選擇檢測方式(shi)，即(ji)“雙探(tan)(tan)(tan)”或“單探(tan)(tan)(tan)”方式(shi)。當(dang)選擇“雙探(tan)(tan)(tan)”時(shi)，兩(liang)個探(tan)(tan)(tan)頭的工作模式(shi)為一發(fa)一收(shou)。當(dang)選擇“單探(tan)(tan)(tan)”時(shi)，發(fa)射(she)(she)插(cha)座(zuo)和(he)接收(shou)插(cha)座(zuo)內部連(lian)通，單個探(tan)(tan)(tan)頭自發(fa)自收(shou)。

  ②. 發射強度旋鈕

   此(ci)按鈕主要改變激勵脈沖的強(qiang)度(du)，增(zeng)加或者減小發射(she)功率，增(zeng)大(da)發射(she)強(qiang)度(du)，有助于提(ti)高儀器(qi)靈敏(min)度(du)。但脈沖變寬，分辨力差。因此(ci)，應(ying)根(gen)據實(shi)際情況(kuang)選擇合適的發射(she)強(qiang)度(du)。

 ③. 增(zeng)益(yi)旋(xuan)鈕

   接收信(xin)號(hao)幅值可能會(hui)非常低，這樣不利于信(xin)號(hao)分析，通過調節(jie)增益(yi)旋鈕，可以改變接收放(fang)大器(qi)的(de)放(fang)大倍數。使(shi)用時，將(jiang)回波高度(du)精(jing)確地調節(jie)到某(mou)一(yi)指定高度(du)，將(jiang)儀器(qi)靈敏度(du)確定以后，在檢測(ce)過程中一(yi)般不再調整增益(yi)旋鈕。

  ④. 衰減器

   衰(shuai)(shuai)減器可以調節(jie)檢測(ce)靈敏度(du)和測(ce)量(liang)回波(bo)(bo)振(zhen)幅(fu)。用(yong)來調節(jie)靈敏度(du)時，衰(shuai)(shuai)減讀數大，回波(bo)(bo)幅(fu)度(du)低(di)；反(fan)之，靈敏度(du)高(gao)。用(yong)來調節(jie)回波(bo)(bo)振(zhen)幅(fu)時，衰(shuai)(shuai)減讀數大，回波(bo)(bo)幅(fu)度(du)高(gao)；反(fan)之，回波(bo)(bo)幅(fu)度(du)低(di)。

  ⑤. 深度范圍旋(xuan)鈕

   此按鈕主(zhu)要是調節顯示在(zai)屏幕上的(de)(de)檢測范圍。可以(yi)將顯示在(zai)屏幕上的(de)(de)回波(bo)信號間距壓縮或者擴展。

  ⑥. 深度細調旋鈕

   深(shen)度細調旋鈕的(de)(de)(de)(de)作用是(shi)精(jing)確(que)調整(zheng)檢(jian)測范圍。調節(jie)(jie)深(shen)度細調旋鈕，可(ke)連續改(gai)變掃描線的(de)(de)(de)(de)掃描速度，從而使顯示屏上(shang)的(de)(de)(de)(de)回(hui)波(bo)間(jian)距在一定范圍內連續變化。調整(zheng)檢(jian)測范圍時，應先將深(shen)度粗(cu)調旋鈕置于(yu)合適(shi)的(de)(de)(de)(de)檔級，然后調節(jie)(jie)深(shen)度細調旋鈕，使反射(she)波(bo)的(de)(de)(de)(de)間(jian)距與反射(she)體的(de)(de)(de)(de)距離成一定比例。

  ⑦. 延(yan)遲(chi)旋鈕

  此按鈕可(ke)以(yi)使(shi)顯(xian)示在屏(ping)幕上的回波(bo)信號大幅度地(di)左(zuo)右移(yi)動(dong)而不改變(bian)回波(bo)之(zhi)間的距(ju)離。調(diao)(diao)(diao)節(jie)檢測范圍(wei)時，先用(yong)深度粗調(diao)(diao)(diao)旋(xuan)鈕和深度細(xi)調(diao)(diao)(diao)旋(xuan)鈕調(diao)(diao)(diao)節(jie)好回波(bo)間距(ju)，再用(yong)延(yan)遲(chi)旋(xuan)鈕將反射波(bo)調(diao)(diao)(diao)至正(zheng)確位置，通過延(yan)遲(chi)旋(xuan)鈕進行零位校(xiao)正(zheng)，使(shi)聲程(cheng)原點(dian)與水平刻度的零點(dian)重合。

 ⑧. 聚焦(jiao)旋鈕

  聚焦旋鈕(niu)可(ke)以(yi)調節(jie)電子束的粗細程度，可(ke)以(yi)根據實(shi)際情況調節(jie)，使顯(xian)示屏波形清晰。

 ⑨. 水平旋鈕(niu)

  水平旋(xuan)(xuan)鈕也稱為零位調(diao)節旋(xuan)(xuan)鈕。通(tong)過調(diao)節水平旋(xuan)(xuan)鈕使(shi)掃描(miao)線連同(tong)回波一起(qi)左右移動一段距離(li)，回波之間(jian)的(de)距離(li)不發生改變。

 ⑩. 重復頻率旋鈕

  此按鈕調節的(de)是激(ji)勵(li)脈沖的(de)重復頻率，即(ji)激(ji)勵(li)脈沖的(de)發射間隔。當屏幕上顯示的(de)圖案比(bi)較暗淡時(shi)，可以提(ti)高重復頻率，就會(hui)使圖案變得更(geng)加(jia)清(qing)晰(xi)。

 ?. 垂直旋鈕

  通過調節(jie)垂直(zhi)旋鈕使掃描線連同回波(bo)一起(qi)上下移動一段距離(li)，回波(bo)之間(jian)的距離(li)不發生改變。

 ?. 深度補償開(kai)關

  此旋鈕的作用(yong)是調節回波(bo)增益，減小相同形狀但不(bu)同深(shen)度的缺陷(xian)的回波(bo)高度差。

2. 數字式超聲探傷儀

 數字式超聲探傷(shang)儀整機由微處理器系統同步和(he)(he)控制，由發射、接收、數控放大器單(dan)元(yuan)，數據調整實時采集(ji)、存儲和(he)(he)分析、處理單(dan)元(yuan)以(yi)及回(hui)波(bo)顯示和(he)(he)打印輸出等(deng)組成(cheng)。

a. 數字式超(chao)聲探傷儀與模(mo)擬式超(chao)聲探傷儀的異(yi)同(tong)點對比

  ①. 基本(ben)組成

 如圖(tu)3.22所示(shi)為數字(zi)(zi)式超(chao)聲(sheng)探(tan)傷儀(yi)(yi)的(de)電(dian)路(lu)框(kuang)圖(tu)，其發射電(dian)路(lu)與模(mo)擬(ni)(ni)(ni)式超(chao)聲(sheng)探(tan)傷儀(yi)(yi)相(xiang)同，接(jie)收放(fang)大電(dian)路(lu)的(de)衰減器(qi)(qi)與高頻放(fang)大器(qi)(qi)等也與模(mo)擬(ni)(ni)(ni)式超(chao)聲(sheng)探(tan)傷儀(yi)(yi)相(xiang)同，信號放(fang)大后由A/D轉換(huan)器(qi)(qi)轉換(huan)成數字(zi)(zi)信號，輸送到微(wei)處(chu)理器(qi)(qi)進行(xing)處(chu)理，顯示(shi)器(qi)(qi)進行(xing)處(chu)理，模(mo)擬(ni)(ni)(ni)式超(chao)聲(sheng)探(tan)傷儀(yi)(yi)上的(de)檢波、濾(lv)波、抑(yi)制(zhi)等功能可以通過(guo)對數字(zi)(zi)信號的(de)處(chu)理來完(wan)成。數字(zi)(zi)式儀(yi)(yi)器(qi)(qi)的(de)顯示(shi)是由微(wei)處(chu)理器(qi)(qi)控制(zhi)實現逐步(bu)逐點掃描，在顯示(shi)器(qi)(qi)上顯示(shi)二(er)維點陣圖(tu)。發射電(dian)路(lu)與模(mo)數轉換(huan)由微(wei)處(chu)理器(qi)(qi)協(xie)調各部分的(de)工作，不再需要同步(bu)電(dian)路(lu)。

 ②. 儀(yi)器功(gong)能(neng)

  數(shu)(shu)字(zi)式(shi)超(chao)聲(sheng)探傷儀(yi)(yi)的(de)基本功能與模(mo)擬式(shi)超(chao)聲(sheng)探傷儀(yi)(yi)相同，各(ge)部分功能的(de)控制方(fang)式(shi)不(bu)同。模(mo)擬式(shi)超(chao)聲(sheng)探傷儀(yi)(yi)直(zhi)接(jie)通過開關(guan)對(dui)儀(yi)(yi)器的(de)電路進行調整(zheng)；數(shu)(shu)字(zi)式(shi)超(chao)聲(sheng)探傷儀(yi)(yi)采用人機對(dui)話(hua)，將控制數(shu)(shu)據輸人微處(chu)理(li)器，由微處(chu)理(li)器控制各(ge)電路的(de)工作(zuo)，有(you)利(li)于自動檢查。

 ③. 儀器(qi)性能

 兩類儀器的(de)發射電路、接收電路相(xiang)同(tong)，因(yin)此儀器的(de)靈(ling)敏(min)度、分(fen)辨率(lv)基本(ben)相(xiang)同(tong)。差別主要是信號的(de)模數轉換、處理及顯示部分(fen)，這部分(fen)功能直接影響對(dui)缺陷的(de)判斷。

 b. 數字式(shi)超聲探(tan)傷儀的優缺點

 ①. 優點

 接收信(xin)(xin)號數字(zi)化(hua)，使超聲(sheng)信(xin)(xin)號的(de)(de)存儲、記錄、再(zai)現(xian)(xian)、處理(li)、分(fen)析都很方(fang)便，可以(yi)使超聲(sheng)信(xin)(xin)號永久記錄，使檢(jian)測過程中重現(xian)(xian)更(geng)方(fang)便，同時也能從超聲(sheng)信(xin)(xin)號中得到更(geng)多的(de)(de)量化(hua)信(xin)(xin)息(xi)；顯示(shi)器不需要傳(chuan)統的(de)(de)示(shi)波器，使得儀(yi)器更(geng)便于(yu)小型化(hua)；軟件功能可以(yi)擴展，有利于(yu)滿(man)足不同使用場合的(de)(de)要求；為自動檢(jian)測系統的(de)(de)實現(xian)(xian)提供條件。

②. 缺點

 模(mo)數(shu)轉(zhuan)換器(qi)的(de)采樣頻率、數(shu)據(ju)長(chang)度、顯(xian)示器(qi)的(de)分辨(bian)率等(deng)直接影響信號的(de)質量，如(ru)果信號失真，會造成漏(lou)檢誤檢等(deng)，因此在使用過(guo)程中應引起重視。