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、 按照超聲(sheng)波的連續性分類

 1. 脈沖波超聲探傷(shang)儀

  這(zhe)種儀器(qi)主要是(shi)通(tong)過(guo)周期性的(de)發射不連續(xu)的(de)脈沖波來激勵換能器(qi)產生超聲(sheng)波，根據超聲(sheng)波的(de)傳播(bo)速度或(huo)者回(hui)波的(de)幅值等特性判斷工件中是(shi)否有缺陷(xian)，這(zhe)是(shi)目前(qian)最(zui)常用的(de)探傷儀模式。

 2. 連續波(bo)超聲探傷儀

  這種儀器(qi)探頭向(xiang)工(gong)件發射(she)連續且頻率(lv)不變(bian)(bian)的超聲波(bo)(bo)，主要是通(tong)過觀察透過工(gong)件的超聲波(bo)(bo)強度的變(bian)(bian)化來判斷工(gong)件中(zhong)是否有缺陷(xian)。這種儀器(qi)通(tong)常(chang)情況(kuang)下靈(ling)敏度低，而且難以確定缺陷(xian)位置，大多被脈沖探傷(shang)儀器(qi)取代(dai)，不過仍舊應用在超聲波(bo)(bo)顯像及超聲波(bo)(bo)共振測厚等方面。

3. 調(diao)頻波超聲探傷(shang)儀

  這(zhe)(zhe)種儀(yi)器(qi)(qi)發射的超(chao)聲波是周(zhou)期(qi)性連續且頻率周(zhou)期(qi)性變化的超(chao)聲波，主要是觀察發射波與回波的變化，判(pan)斷(duan)工件中有無缺陷。但其局(ju)限性是適用于檢測與探測面(mian)平行(xing)的缺陷，所(suo)以這(zhe)(zhe)種儀(yi)器(qi)(qi)也大(da)多被脈沖(chong)探傷(shang)儀(yi)器(qi)(qi)取代。

二、按缺(que)陷顯(xian)示方(fang)式(shi)分類(lei)

1. A型顯示

  A型(xing)顯示探傷儀反饋的(de)是(shi)波(bo)形(xing)，它顯示的(de)是(shi)超聲波(bo)回(hui)波(bo)的(de)位置與幅度，回(hui)波(bo)的(de)位置反映的(de)是(shi)超聲波(bo)的(de)傳播(bo)時間，幅度則(ze)是(shi)體現出了(le)缺陷(xian)的(de)特性。

2. B型顯(xian)示

  B型顯示探(tan)傷儀(yi)(yi)反(fan)饋的是圖像，探(tan)傷儀(yi)(yi)沿熒(ying)光屏橫坐標方(fang)向(xiang)機械掃(sao)描形成探(tan)頭(tou)的掃(sao)查軌跡，沿縱坐標方(fang)向(xiang)反(fan)饋處(chu)回波的時間（或距離），這樣(yang)就可以直(zhi)觀地表(biao)示出處(chu)于(yu)某一縱面上的缺(que)陷(xian)。

3. C型(xing)顯示

  C型顯(xian)示(shi)(shi)探(tan)傷儀(yi)反饋的也是圖(tu)像，探(tan)傷儀(yi)在(zai)(zai)橫坐(zuo)標(biao)和縱(zong)坐(zuo)標(biao)方(fang)向都是機(ji)械掃描(miao)來代表探(tan)頭(tou)(tou)在(zai)(zai)工作(zuo)表面的位置。光點輝度表示(shi)(shi)探(tan)頭(tou)(tou)接(jie)收信號幅(fu)度，所(suo)以當探(tan)頭(tou)(tou)在(zai)(zai)工件(jian)表面移動反饋在(zai)(zai)熒(ying)光屏上便顯(xian)示(shi)(shi)出工件(jian)內部缺陷(xian)的平面圖(tu)像，但不能(neng)顯(xian)示(shi)(shi)缺陷(xian)深度。

  A型(xing)(xing)、B型(xing)(xing)、C型(xing)(xing)三種顯示分別如圖3.17所示。

三、按(an)超聲波的(de)通道分(fen)類

1. 單通道探(tan)傷(shang)儀(yi)

   這種儀(yi)器在目前(qian)的超聲波檢測中應用(yong)比較廣(guang)泛，一(yi)(yi)般是使(shi)用(yong)一(yi)(yi)個(ge)探頭或一(yi)(yi)對(dui)探頭。

2. 多通道探傷儀

   在(zai)某些場合中，單一的(de)探頭(tou)接(jie)收(shou)的(de)回(hui)波(bo)信(xin)息較少，所以采用多(duo)個或多(duo)對探頭(tou)同時(shi)工作，通(tong)常(chang)應用于自動化檢(jian)測。

四(si)、按(an)工作制式分類

1. 模擬式超(chao)聲探(tan)傷儀(yi)

  a. A型脈沖(chong)反射式超聲波探傷儀

    A型(xing)脈沖反射式超聲(sheng)波(bo)探傷設備主(zhu)要(yao)包含同步電(dian)(dian)路(lu)(lu)、發射電(dian)(dian)路(lu)(lu)、接收放(fang)大電(dian)(dian)路(lu)(lu)、掃描電(dian)(dian)路(lu)(lu)、顯(xian)示(shi)電(dian)(dian)路(lu)(lu)和(he)電(dian)(dian)源電(dian)(dian)路(lu)(lu)等(deng)主(zhu)要(yao)電(dian)(dian)路(lu)(lu)，其(qi)次(ci)有(you)延(yan)時電(dian)(dian)路(lu)(lu)、報警電(dian)(dian)路(lu)(lu)、深度補償電(dian)(dian)路(lu)(lu)、標(biao)記(ji)電(dian)(dian)路(lu)(lu)、跟蹤及記(ji)錄等(deng)附加裝置組成。電(dian)(dian)路(lu)(lu)框(kuang)圖如圖3.18所示(shi)。

  工作(zuo)原理：電(dian)路接通(tong)后，同步電(dian)路產(chan)生(sheng)(sheng)周期性同步脈沖(chong)信(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)，一方面同步脈沖(chong)觸發掃描發生(sheng)(sheng)器產(chan)生(sheng)(sheng)線性的鋸齒波(bo)(bo)(bo)，經(jing)掃描放大(da)加到示波(bo)(bo)(bo)管水平（x軸(zhou)）偏轉(zhuan)板上，產(chan)生(sheng)(sheng)一個從左(zuo)到右的水平掃描線，即時基線。另一方面觸發發射(she)電(dian)路產(chan)生(sheng)(sheng)高頻脈沖(chong)并作(zuo)用于探(tan)頭(tou)(tou)，通(tong)過探(tan)頭(tou)(tou)的逆(ni)壓電(dian)效應將(jiang)信(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)轉(zhuan)換為(wei)聲信(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)，發射(she)超聲波(bo)(bo)(bo)。超聲波(bo)(bo)(bo)在傳播過程(cheng)中遇到異質界面（缺陷(xian)或(huo)底面）產(chan)生(sheng)(sheng)反射(she)，反射(she)的回波(bo)(bo)(bo)由探(tan)頭(tou)(tou)接收。通(tong)過探(tan)頭(tou)(tou)的正壓電(dian)效應將(jiang)聲信(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)轉(zhuan)換為(wei)電(dian)信(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)送至(zhi)放大(da)電(dian)路被放大(da)、檢波(bo)(bo)(bo)，信(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)電(dian)壓加到示波(bo)(bo)(bo)管的垂直（y軸(zhou)）偏轉(zhuan)板上，使電(dian)子束發生(sheng)(sheng)垂直偏轉(zhuan)，在水平掃描的相(xiang)應位置上產(chan)生(sheng)(sheng)缺陷(xian)的回波(bo)(bo)(bo)和(he)底面波(bo)(bo)(bo)。

 b. B型顯示超聲(sheng)波探傷儀(yi)

  工(gong)作原理：同(tong)步電路產(chan)生脈沖信號(hao)觸發(fa)探頭(tou)(tou)發(fa)射(she)超聲波(bo)信號(hao)，同(tong)時也觸發(fa)y掃描電路，并(bing)將(jiang)鋸齒波(bo)電壓施加在示(shi)(shi)波(bo)管y軸偏(pian)轉(zhuan)板上(shang)。施加在x軸偏(pian)轉(zhuan)板上(shang)的(de)是隨探頭(tou)(tou)位(wei)置變(bian)(bian)化(hua)而變(bian)(bian)化(hua)的(de)直(zhi)流(liu)電壓，當探頭(tou)(tou)在工(gong)件上(shang)沿直(zhi)線移動時，在顯示(shi)(shi)器上(shang)顯示(shi)(shi)出沿探頭(tou)(tou)掃描線所(suo)處的(de)截面(mian)上(shang)的(de)前后表面(mian)，內部反射(she)界(jie)面(mian)的(de)位(wei)置、取向(xiang)及(ji)深度。電路框圖如圖3.19所(suo)示(shi)(shi)。

 c. C型顯示超聲探傷儀

  C型顯(xian)示超(chao)聲波探(tan)傷儀一般由同步、發射、放大、與(yu)門、閘(zha)門、平面顯(xian)示器與(yu)機械同步組(zu)成，如圖(tu)3.20所示。

  工作(zuo)原理：同步電(dian)(dian)路產生(sheng)同步脈沖信(xin)號激勵換能器(qi)產生(sheng)超聲(sheng)波(bo)信(xin)號，傳遞到工件(jian)中，并同時(shi)觸發(fa)閘門電(dian)(dian)路以獲得(de)閘門信(xin)號。示波(bo)管(guan)的(de)(de)(de)橫(heng)縱(zong)(zong)坐(zuo)(zuo)標(biao)(biao)(biao)分別表示工件(jian)探(tan)測面上的(de)(de)(de)相應(ying)的(de)(de)(de)橫(heng)坐(zuo)(zuo)標(biao)(biao)(biao)和(he)縱(zong)(zong)坐(zuo)(zuo)標(biao)(biao)(biao)。電(dian)(dian)位(wei)器(qi)x和(he)y的(de)(de)(de)直(zhi)流電(dian)(dian)壓(ya)分別作(zuo)用于控制示波(bo)管(guan)的(de)(de)(de)水(shui)平和(he)垂直(zhi)偏轉(zhuan)板(ban)。機(ji)械同步將探(tan)頭(tou)與兩個(ge)電(dian)(dian)位(wei)器(qi)實現聯動。探(tan)頭(tou)移(yi)動時(shi)，把移(yi)動的(de)(de)(de)X分量(liang)與Y分量(liang)分別施加在(zai)水(shui)平和(he)垂直(zhi)偏轉(zhuan)板(ban)，偏轉(zhuan)板(ban)電(dian)(dian)壓(ya)發(fa)生(sheng)相應(ying)變化，使屏(ping)幕上的(de)(de)(de)坐(zuo)(zuo)標(biao)(biao)(biao)與工件(jian)探(tan)測面上的(de)(de)(de)坐(zuo)(zuo)標(biao)(biao)(biao)相對應(ying)。

d. 模擬式超聲(sheng)波探傷儀的構成及其功(gong)能(neng)

 模擬式超聲(sheng)波探傷儀的電路框圖(tu)如圖(tu)3.21所示。

（1)組成部(bu)分及其(qi)作用

    ①. 超聲波探(tan)傷(shang)儀的協調中心是同步電路，它決定著(zhu)激勵信號的重復(fu)頻(pin)率。

    ②. 發射電路主要(yao)作(zuo)用是(shi)產生高壓脈沖作(zuo)用于超聲波換能(neng)器產生超聲波。

    ③. 掃描(miao)電路使顯示屏上出(chu)現條明亮的時(shi)基線，也(ye)就是(shi)時(shi)間軸(zhou)和(he)水平掃描(miao)線。它控制著掃描(miao)速度，決定(ding)著儀(yi)器(qi)的檢測(ce)范圍(wei)。

   ④. 接收放大(da)電(dian)路將探(tan)頭產(chan)生的微(wei)弱(ruo)回波信號電(dian)壓(ya)放大(da)到顯示屏(ping)的縱(zong)坐標方向(xiang)，以顯示工作電(dian)壓(ya)。它控制著儀器(qi)的增益和衰減。

（2)各主要開關和旋(xuan)鈕的作(zuo)用及其調整方法。

  在模擬式超聲波探傷儀面(mian)板上(shang)，合理選用(yong)開(kai)關(guan)和(he)按鈕可(ke)以實(shi)現不同的(de)(de)功(gong)能。各主(zhu)要(yao)開(kai)關(guan)和(he)旋鈕的(de)(de)作(zuo)用(yong)及(ji)其(qi)調整方法如下(xia)：

   ①. 工作方式選(xuan)擇旋鈕(niu)

   發射(she)(she)探頭(tou)和(he)接(jie)收探頭(tou)分別(bie)連接(jie)到發射(she)(she)插(cha)座和(he)接(jie)收插(cha)座，工(gong)作(zuo)(zuo)方式(shi)選(xuan)擇旋鈕(niu)的作(zuo)(zuo)用是(shi)選(xuan)擇檢測方式(shi)，即(ji)“雙探”或“單(dan)(dan)探”方式(shi)。當選(xuan)擇“雙探”時，兩個(ge)探頭(tou)的工(gong)作(zuo)(zuo)模式(shi)為一發一收。當選(xuan)擇“單(dan)(dan)探”時，發射(she)(she)插(cha)座和(he)接(jie)收插(cha)座內部連通(tong)，單(dan)(dan)個(ge)探頭(tou)自(zi)發自(zi)收。

  ②. 發射(she)強度旋鈕(niu)

   此(ci)(ci)按(an)鈕主要改變(bian)激(ji)勵脈(mo)沖的(de)強(qiang)度(du)(du)(du)，增加或(huo)者(zhe)減小發射功率(lv)，增大發射強(qiang)度(du)(du)(du)，有助于提高儀器靈敏度(du)(du)(du)。但脈(mo)沖變(bian)寬，分(fen)辨力(li)差(cha)。因(yin)此(ci)(ci)，應根(gen)據實際情況選擇合適的(de)發射強(qiang)度(du)(du)(du)。

 ③. 增(zeng)益旋鈕

   接收信號(hao)幅值可能會非常低，這(zhe)樣不(bu)利于信號(hao)分析，通過調節增益旋鈕，可以改變接收放大器(qi)(qi)的放大倍數(shu)。使用時，將回波高度(du)(du)精確地調節到某一(yi)指定高度(du)(du)，將儀(yi)器(qi)(qi)靈敏度(du)(du)確定以后，在檢測過程(cheng)中一(yi)般不(bu)再調整增益旋鈕。

  ④. 衰(shuai)減器

   衰(shuai)減(jian)器可以調節(jie)檢測(ce)靈(ling)敏度和(he)測(ce)量(liang)回(hui)(hui)波(bo)振幅(fu)。用(yong)(yong)來調節(jie)靈(ling)敏度時，衰(shuai)減(jian)讀數大(da)，回(hui)(hui)波(bo)幅(fu)度低；反(fan)之，靈(ling)敏度高。用(yong)(yong)來調節(jie)回(hui)(hui)波(bo)振幅(fu)時，衰(shuai)減(jian)讀數大(da)，回(hui)(hui)波(bo)幅(fu)度高；反(fan)之，回(hui)(hui)波(bo)幅(fu)度低。

  ⑤. 深度(du)范圍旋鈕(niu)

   此按鈕主要是調節顯(xian)示(shi)在屏(ping)幕上(shang)的檢測范(fan)圍。可(ke)以(yi)將顯(xian)示(shi)在屏(ping)幕上(shang)的回波信號間距(ju)壓(ya)縮或者擴(kuo)展。

  ⑥. 深度細調旋鈕

   深(shen)(shen)度細調(diao)旋鈕(niu)的(de)(de)(de)作(zuo)用(yong)是精(jing)確(que)調(diao)整檢測(ce)范圍(wei)(wei)。調(diao)節深(shen)(shen)度細調(diao)旋鈕(niu)，可連續改變掃(sao)描線的(de)(de)(de)掃(sao)描速度，從而使顯示屏上的(de)(de)(de)回波(bo)間距(ju)(ju)在一定范圍(wei)(wei)內(nei)連續變化。調(diao)整檢測(ce)范圍(wei)(wei)時，應先(xian)將深(shen)(shen)度粗調(diao)旋鈕(niu)置(zhi)于合(he)適的(de)(de)(de)檔級，然后(hou)調(diao)節深(shen)(shen)度細調(diao)旋鈕(niu)，使反(fan)射(she)波(bo)的(de)(de)(de)間距(ju)(ju)與反(fan)射(she)體的(de)(de)(de)距(ju)(ju)離成(cheng)一定比例(li)。

  ⑦. 延遲(chi)旋(xuan)鈕

  此按鈕(niu)(niu)可以使顯示在屏幕上的(de)回波信號大(da)幅度(du)(du)(du)(du)地左右移動而不改變回波之間的(de)距(ju)離。調(diao)節(jie)檢測范圍時，先用(yong)深度(du)(du)(du)(du)粗調(diao)旋(xuan)鈕(niu)(niu)和深度(du)(du)(du)(du)細調(diao)旋(xuan)鈕(niu)(niu)調(diao)節(jie)好回波間距(ju)，再用(yong)延遲旋(xuan)鈕(niu)(niu)將反射波調(diao)至正(zheng)確(que)位置，通過(guo)延遲旋(xuan)鈕(niu)(niu)進行零位校正(zheng)，使聲程原(yuan)點與水平刻度(du)(du)(du)(du)的(de)零點重合。

 ⑧. 聚焦旋鈕

  聚焦(jiao)旋鈕可(ke)(ke)以調節電子束的(de)粗細程度，可(ke)(ke)以根據實(shi)際情(qing)況調節，使(shi)顯示屏波形(xing)清晰。

 ⑨. 水(shui)平旋鈕

  水(shui)平(ping)旋鈕也稱(cheng)為(wei)零(ling)位調(diao)節旋鈕。通(tong)過調(diao)節水(shui)平(ping)旋鈕使掃描(miao)線連同回(hui)波(bo)一起(qi)左右移動一段距(ju)離(li)，回(hui)波(bo)之間的距(ju)離(li)不發生(sheng)改變。

 ⑩. 重復頻率旋鈕

  此按鈕調節的是激(ji)勵脈(mo)沖的重復頻率(lv)，即激(ji)勵脈(mo)沖的發射間隔。當屏幕上顯示的圖案比較暗淡時，可以(yi)提高重復頻率(lv)，就會使圖案變得更(geng)加清(qing)晰。

 ?. 垂(chui)直旋鈕(niu)

  通過調節垂直(zhi)旋鈕(niu)使掃描線連同回波(bo)一起上下(xia)移動(dong)一段距離，回波(bo)之(zhi)間的距離不發生改變。

 ?. 深度(du)補償開關

  此(ci)旋鈕的(de)作用是調(diao)節回(hui)波(bo)增益，減小相同形狀(zhuang)但不同深(shen)度的(de)缺陷(xian)的(de)回(hui)波(bo)高度差。

2. 數(shu)字式超聲(sheng)探傷儀

 數(shu)(shu)字式(shi)超聲(sheng)探傷儀(yi)整機由(you)(you)微處理器(qi)系(xi)統同步和(he)控制，由(you)(you)發射、接收、數(shu)(shu)控放大器(qi)單元，數(shu)(shu)據調整實時采集(ji)、存儲和(he)分析(xi)、處理單元以(yi)及(ji)回波(bo)顯(xian)示(shi)和(he)打印輸出(chu)等組(zu)成。

a. 數(shu)字式超聲探(tan)傷(shang)儀與模擬式超聲探(tan)傷(shang)儀的異(yi)同點對(dui)比

  ①. 基本組成

 如(ru)圖3.22所(suo)示為數字式(shi)(shi)超(chao)(chao)聲(sheng)探傷(shang)儀(yi)的(de)電路(lu)框圖，其發射(she)電路(lu)與模擬式(shi)(shi)超(chao)(chao)聲(sheng)探傷(shang)儀(yi)相同(tong)，接收放大電路(lu)的(de)衰減器與高(gao)頻(pin)放大器等(deng)也(ye)與模擬式(shi)(shi)超(chao)(chao)聲(sheng)探傷(shang)儀(yi)相同(tong)，信號放大后由A/D轉換器轉換成(cheng)數字信號，輸送到微處(chu)(chu)理(li)(li)器進(jin)行處(chu)(chu)理(li)(li)，顯(xian)示器進(jin)行處(chu)(chu)理(li)(li)，模擬式(shi)(shi)超(chao)(chao)聲(sheng)探傷(shang)儀(yi)上的(de)檢波、濾波、抑制等(deng)功能可以(yi)通過對數字信號的(de)處(chu)(chu)理(li)(li)來完成(cheng)。數字式(shi)(shi)儀(yi)器的(de)顯(xian)示是由微處(chu)(chu)理(li)(li)器控制實現(xian)逐步(bu)逐點(dian)掃描，在顯(xian)示器上顯(xian)示二維(wei)點(dian)陣圖。發射(she)電路(lu)與模數轉換由微處(chu)(chu)理(li)(li)器協調各部分(fen)的(de)工作，不再需要同(tong)步(bu)電路(lu)。

 ②. 儀器功能

  數(shu)字式超聲(sheng)(sheng)探(tan)傷儀(yi)(yi)的(de)基(ji)本功(gong)能(neng)與模(mo)擬(ni)式超聲(sheng)(sheng)探(tan)傷儀(yi)(yi)相同，各部分(fen)功(gong)能(neng)的(de)控制方式不(bu)同。模(mo)擬(ni)式超聲(sheng)(sheng)探(tan)傷儀(yi)(yi)直接通過開(kai)關對(dui)儀(yi)(yi)器(qi)的(de)電路進行(xing)調整(zheng)；數(shu)字式超聲(sheng)(sheng)探(tan)傷儀(yi)(yi)采用人機對(dui)話，將(jiang)控制數(shu)據輸人微處(chu)理器(qi)，由微處(chu)理器(qi)控制各電路的(de)工作，有利于自動檢查。

 ③. 儀器性能

 兩類(lei)儀器(qi)(qi)的發射電路、接收電路相(xiang)同(tong)，因此(ci)儀器(qi)(qi)的靈敏(min)度、分(fen)(fen)辨(bian)率(lv)基本相(xiang)同(tong)。差別(bie)主要是信號的模數轉換、處理及顯示部(bu)分(fen)(fen)，這部(bu)分(fen)(fen)功(gong)能直接影(ying)響對(dui)缺陷的判斷。

 b. 數字式超聲探傷儀的優缺點

 ①. 優(you)點

 接收信(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)數字(zi)化，使超聲信(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)的存儲、記錄(lu)、再(zai)現、處理、分析都很方(fang)便(bian)，可以使超聲信(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)永(yong)久記錄(lu)，使檢(jian)測(ce)過(guo)程中重現更方(fang)便(bian)，同時(shi)也能從超聲信(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)中得(de)到(dao)更多(duo)的量(liang)化信(xin)(xin)(xin)息(xi)；顯示器不需要(yao)傳統的示波(bo)器，使得(de)儀器更便(bian)于小型化；軟件(jian)功能可以擴展，有利于滿足不同使用場合的要(yao)求；為自動(dong)檢(jian)測(ce)系統的實(shi)現提供條件(jian)。

②. 缺(que)點

 模數轉換器的(de)采樣(yang)頻率(lv)、數據長度(du)、顯示(shi)器的(de)分辨率(lv)等直接影響信(xin)號(hao)的(de)質量，如果信(xin)號(hao)失真(zhen)，會(hui)造成漏檢(jian)誤檢(jian)等，因此在(zai)使用過程中(zhong)應引(yin)起(qi)重視(shi)。