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(de)連續性分類

 1. 脈沖(chong)波超聲探傷儀

  這種儀(yi)(yi)器(qi)主要是(shi)通過周期性的發(fa)射不連續的脈沖波(bo)來激勵(li)換(huan)能器(qi)產(chan)生超聲波(bo)，根據超聲波(bo)的傳(chuan)播速(su)度或者回波(bo)的幅值等特性判(pan)斷工(gong)件中是(shi)否(fou)有缺陷，這是(shi)目前(qian)最(zui)常(chang)用的探(tan)傷儀(yi)(yi)模式(shi)。

 2. 連(lian)續波超(chao)聲探傷儀

  這種(zhong)儀(yi)器探(tan)(tan)頭向工(gong)(gong)(gong)件(jian)發射連續且(qie)頻(pin)率不(bu)變(bian)的(de)超(chao)聲(sheng)波，主要是(shi)通過(guo)(guo)觀察(cha)透(tou)過(guo)(guo)工(gong)(gong)(gong)件(jian)的(de)超(chao)聲(sheng)波強度(du)的(de)變(bian)化來(lai)判斷工(gong)(gong)(gong)件(jian)中是(shi)否(fou)有(you)缺陷(xian)(xian)。這種(zhong)儀(yi)器通常(chang)情況下(xia)靈(ling)敏(min)度(du)低，而且(qie)難以(yi)確定缺陷(xian)(xian)位置，大多被脈沖探(tan)(tan)傷儀(yi)器取代(dai)，不(bu)過(guo)(guo)仍舊應用在(zai)超(chao)聲(sheng)波顯像及超(chao)聲(sheng)波共振測厚等方面。

3. 調頻波超聲探傷儀(yi)

  這(zhe)種(zhong)(zhong)儀(yi)器發(fa)射的(de)(de)超聲(sheng)波是(shi)周期(qi)性(xing)(xing)連(lian)續且頻率周期(qi)性(xing)(xing)變(bian)化(hua)的(de)(de)超聲(sheng)波，主要是(shi)觀察發(fa)射波與回波的(de)(de)變(bian)化(hua)，判斷(duan)工(gong)件(jian)中有無缺陷(xian)。但其局限性(xing)(xing)是(shi)適用于檢測(ce)與探(tan)測(ce)面(mian)平行的(de)(de)缺陷(xian)，所以(yi)這(zhe)種(zhong)(zhong)儀(yi)器也大(da)多(duo)被脈沖探(tan)傷儀(yi)器取(qu)代。

二、按缺陷顯示方式分類

1. A型顯示

  A型顯(xian)示探傷儀(yi)反(fan)饋的是(shi)波形，它顯(xian)示的是(shi)超(chao)聲波回波的位(wei)置與幅度，回波的位(wei)置反(fan)映的是(shi)超(chao)聲波的傳播(bo)時間，幅度則是(shi)體現出(chu)了缺陷(xian)的特性。

2. B型(xing)顯示

  B型顯示探傷儀反(fan)饋的是圖(tu)像，探傷儀沿熒光屏(ping)橫坐(zuo)標方向(xiang)(xiang)機械掃描形成探頭的掃查軌跡，沿縱坐(zuo)標方向(xiang)(xiang)反(fan)饋處回波(bo)的時(shi)間（或距離），這樣就可以直(zhi)觀地表示出(chu)處于某(mou)一(yi)縱面上的缺(que)陷。

3. C型(xing)顯示(shi)

  C型顯示(shi)探傷儀反饋(kui)的(de)也是(shi)圖像(xiang)，探傷儀在橫坐標和縱(zong)坐標方向(xiang)都是(shi)機械掃描來代表(biao)探頭(tou)在工作表(biao)面(mian)的(de)位置(zhi)。光點輝度表(biao)示(shi)探頭(tou)接收信號幅度，所以當探頭(tou)在工件(jian)表(biao)面(mian)移動反饋(kui)在熒光屏(ping)上便顯示(shi)出工件(jian)內部缺陷的(de)平面(mian)圖像(xiang)，但不能顯示(shi)缺陷深度。

  A型(xing)、B型(xing)、C型(xing)三(san)種(zhong)顯示分(fen)別如(ru)圖3.17所(suo)示。

三、按(an)超聲波的(de)通(tong)道分(fen)類

1. 單通道探傷儀(yi)

   這(zhe)種儀器在目(mu)前的超(chao)聲波檢測中應(ying)用(yong)比較廣泛，一般是使用(yong)一個探(tan)頭(tou)或一對探(tan)頭(tou)。

2. 多(duo)通道(dao)探(tan)傷儀

   在某些場合中，單一的(de)探頭接收的(de)回(hui)波信息較少，所以采(cai)用多個或多對探頭同時工作，通常(chang)應(ying)用于(yu)自動化檢測。

四、按(an)工(gong)作(zuo)制式分類

1. 模擬(ni)式超聲(sheng)探傷儀

  a. A型脈沖反射式超聲波探傷儀

    A型脈(mo)沖反射(she)式超聲波探傷設備主(zhu)要包含同步電(dian)(dian)路(lu)(lu)(lu)(lu)、發(fa)射(she)電(dian)(dian)路(lu)(lu)(lu)(lu)、接收放大(da)電(dian)(dian)路(lu)(lu)(lu)(lu)、掃(sao)描電(dian)(dian)路(lu)(lu)(lu)(lu)、顯示電(dian)(dian)路(lu)(lu)(lu)(lu)和電(dian)(dian)源電(dian)(dian)路(lu)(lu)(lu)(lu)等主(zhu)要電(dian)(dian)路(lu)(lu)(lu)(lu)，其(qi)次有延時電(dian)(dian)路(lu)(lu)(lu)(lu)、報(bao)警電(dian)(dian)路(lu)(lu)(lu)(lu)、深(shen)度補償電(dian)(dian)路(lu)(lu)(lu)(lu)、標記(ji)電(dian)(dian)路(lu)(lu)(lu)(lu)、跟蹤及記(ji)錄等附加裝置組成。電(dian)(dian)路(lu)(lu)(lu)(lu)框圖如圖3.18所示。

  工作原理(li)：電(dian)路(lu)接通后，同(tong)步電(dian)路(lu)產生周(zhou)期(qi)性(xing)同(tong)步脈(mo)(mo)沖(chong)信(xin)號(hao)(hao)，一(yi)(yi)方面同(tong)步脈(mo)(mo)沖(chong)觸發掃(sao)描發生器產生線(xian)(xian)性(xing)的鋸齒波，經掃(sao)描放大加(jia)到(dao)示波管水(shui)平(ping)（x軸）偏(pian)轉(zhuan)板上(shang)(shang)，產生一(yi)(yi)個從左到(dao)右的水(shui)平(ping)掃(sao)描線(xian)(xian)，即(ji)時基線(xian)(xian)。另一(yi)(yi)方面觸發發射電(dian)路(lu)產生高(gao)頻脈(mo)(mo)沖(chong)并作用于探(tan)(tan)(tan)頭(tou)，通過探(tan)(tan)(tan)頭(tou)的逆壓電(dian)效(xiao)應(ying)將信(xin)號(hao)(hao)轉(zhuan)換(huan)(huan)為聲信(xin)號(hao)(hao)，發射超(chao)聲波。超(chao)聲波在傳播過程中遇(yu)到(dao)異質界面（缺陷或底面）產生反(fan)射，反(fan)射的回(hui)波由探(tan)(tan)(tan)頭(tou)接收(shou)。通過探(tan)(tan)(tan)頭(tou)的正壓電(dian)效(xiao)應(ying)將聲信(xin)號(hao)(hao)轉(zhuan)換(huan)(huan)為電(dian)信(xin)號(hao)(hao)送至(zhi)放大電(dian)路(lu)被(bei)放大、檢波，信(xin)號(hao)(hao)電(dian)壓加(jia)到(dao)示波管的垂直（y軸）偏(pian)轉(zhuan)板上(shang)(shang)，使(shi)電(dian)子(zi)束發生垂直偏(pian)轉(zhuan)，在水(shui)平(ping)掃(sao)描的相應(ying)位置上(shang)(shang)產生缺陷的回(hui)波和底面波。

 b. B型顯(xian)示超聲波探傷儀

  工作原理(li)：同步電(dian)路(lu)產(chan)生脈沖信號觸(chu)發(fa)探頭(tou)發(fa)射(she)超聲(sheng)波(bo)信號，同時也觸(chu)發(fa)y掃描電(dian)路(lu)，并將(jiang)鋸齒波(bo)電(dian)壓施(shi)(shi)加在示(shi)波(bo)管(guan)y軸偏轉(zhuan)板上(shang)。施(shi)(shi)加在x軸偏轉(zhuan)板上(shang)的(de)是隨探頭(tou)位置變化而(er)變化的(de)直流電(dian)壓，當探頭(tou)在工件上(shang)沿直線移動時，在顯示(shi)器上(shang)顯示(shi)出沿探頭(tou)掃描線所處的(de)截(jie)面(mian)上(shang)的(de)前后表面(mian)，內部反射(she)界(jie)面(mian)的(de)位置、取向(xiang)及深度。電(dian)路(lu)框圖如圖3.19所示(shi)。

 c. C型顯示(shi)超(chao)聲探傷儀

  C型顯示(shi)超聲(sheng)波探(tan)傷儀一般(ban)由同步、發射、放(fang)大、與門(men)、閘門(men)、平面顯示(shi)器與機械(xie)同步組成(cheng)，如(ru)圖3.20所示(shi)。

  工作原理：同(tong)步(bu)電路(lu)(lu)產生(sheng)(sheng)(sheng)同(tong)步(bu)脈沖信號(hao)激勵(li)換(huan)能器(qi)(qi)產生(sheng)(sheng)(sheng)超聲波(bo)信號(hao)，傳遞到工件(jian)中，并同(tong)時(shi)觸發閘(zha)門電路(lu)(lu)以獲(huo)得(de)閘(zha)門信號(hao)。示(shi)波(bo)管(guan)的(de)橫縱坐(zuo)(zuo)標(biao)(biao)分(fen)別(bie)表示(shi)工件(jian)探測面(mian)上的(de)相(xiang)(xiang)應的(de)橫坐(zuo)(zuo)標(biao)(biao)和(he)縱坐(zuo)(zuo)標(biao)(biao)。電位器(qi)(qi)x和(he)y的(de)直流電壓(ya)分(fen)別(bie)作用于控制示(shi)波(bo)管(guan)的(de)水(shui)平和(he)垂直偏轉(zhuan)板(ban)。機械同(tong)步(bu)將探頭與兩個電位器(qi)(qi)實現聯動。探頭移動時(shi)，把移動的(de)X分(fen)量與Y分(fen)量分(fen)別(bie)施(shi)加在(zai)水(shui)平和(he)垂直偏轉(zhuan)板(ban)，偏轉(zhuan)板(ban)電壓(ya)發生(sheng)(sheng)(sheng)相(xiang)(xiang)應變化(hua)，使(shi)屏(ping)幕上的(de)坐(zuo)(zuo)標(biao)(biao)與工件(jian)探測面(mian)上的(de)坐(zuo)(zuo)標(biao)(biao)相(xiang)(xiang)對應。

d. 模擬式超聲(sheng)波(bo)探(tan)傷儀的(de)構(gou)成及(ji)其功能(neng)

 模(mo)擬式超聲(sheng)波探傷(shang)儀的電(dian)路(lu)框圖(tu)如(ru)圖(tu)3.21所示。

（1)組成(cheng)部分及其作用

    ①. 超聲波(bo)探(tan)傷(shang)儀(yi)的協調中心是同步(bu)電(dian)路(lu)，它(ta)決(jue)定(ding)著激勵信(xin)號的重復頻率。

    ②. 發射電路主要作用(yong)是產生高壓(ya)脈沖作用(yong)于超聲(sheng)波(bo)換(huan)能器產生超聲(sheng)波(bo)。

    ③. 掃(sao)描電路使顯(xian)示(shi)屏上出現條明亮的時(shi)基線，也(ye)就是時(shi)間軸(zhou)和水平掃(sao)描線。它控制著掃(sao)描速度，決定(ding)著儀器(qi)的檢測范圍。

   ④. 接收放大(da)電路將探頭(tou)產生的微弱回(hui)波信號電壓(ya)放大(da)到顯示(shi)屏(ping)的縱坐標(biao)方向(xiang)，以顯示(shi)工作電壓(ya)。它控(kong)制著(zhu)儀器的增益(yi)和衰減。

（2)各主(zhu)要開關和旋鈕的作(zuo)用及其(qi)調整方(fang)法。

  在模擬式超聲波(bo)探(tan)傷儀面板上，合理選用(yong)開(kai)(kai)關(guan)和(he)(he)按鈕可以實(shi)現不同的功(gong)能。各主要(yao)開(kai)(kai)關(guan)和(he)(he)旋(xuan)鈕的作用(yong)及其(qi)調整方法如下：

   ①. 工作(zuo)方式(shi)選擇旋鈕

   發射(she)探(tan)(tan)頭和(he)接收(shou)探(tan)(tan)頭分別(bie)連(lian)接到發射(she)插座(zuo)和(he)接收(shou)插座(zuo)，工作(zuo)方(fang)(fang)式(shi)選(xuan)擇旋鈕(niu)的(de)(de)作(zuo)用是選(xuan)擇檢測方(fang)(fang)式(shi)，即“雙探(tan)(tan)”或“單(dan)探(tan)(tan)”方(fang)(fang)式(shi)。當(dang)選(xuan)擇“雙探(tan)(tan)”時(shi)，兩(liang)個(ge)探(tan)(tan)頭的(de)(de)工作(zuo)模式(shi)為一發一收(shou)。當(dang)選(xuan)擇“單(dan)探(tan)(tan)”時(shi)，發射(she)插座(zuo)和(he)接收(shou)插座(zuo)內部(bu)連(lian)通，單(dan)個(ge)探(tan)(tan)頭自發自收(shou)。

  ②. 發(fa)射強度旋鈕

   此按鈕主(zhu)要改變激(ji)勵脈沖的強度，增(zeng)加或者減小發射功(gong)率，增(zeng)大發射強度，有助(zhu)于提高儀器靈敏度。但脈沖變寬(kuan)，分辨力(li)差。因此，應根據實際(ji)情況選擇(ze)合適的發射強度。

 ③. 增(zeng)益旋(xuan)鈕

   接(jie)收(shou)信(xin)號幅值可能會(hui)非常低(di)，這樣(yang)不利于信(xin)號分析，通過調(diao)(diao)節(jie)增益旋鈕，可以改變接(jie)收(shou)放大器的放大倍(bei)數。使用時，將回(hui)波(bo)高(gao)度(du)精(jing)確(que)地(di)調(diao)(diao)節(jie)到(dao)某(mou)一指(zhi)定(ding)高(gao)度(du)，將儀器靈敏(min)度(du)確(que)定(ding)以后，在(zai)檢測過程中一般不再調(diao)(diao)整增益旋鈕。

  ④. 衰減器

   衰(shuai)減(jian)器可以調(diao)節檢測(ce)靈(ling)敏(min)度(du)(du)(du)和測(ce)量回(hui)波(bo)振幅。用(yong)來(lai)調(diao)節靈(ling)敏(min)度(du)(du)(du)時，衰(shuai)減(jian)讀(du)數大，回(hui)波(bo)幅度(du)(du)(du)低；反之(zhi)，靈(ling)敏(min)度(du)(du)(du)高。用(yong)來(lai)調(diao)節回(hui)波(bo)振幅時，衰(shuai)減(jian)讀(du)數大，回(hui)波(bo)幅度(du)(du)(du)高；反之(zhi)，回(hui)波(bo)幅度(du)(du)(du)低。

  ⑤. 深度(du)范圍旋鈕

   此按鈕主要(yao)是調節顯示在屏(ping)(ping)幕上的檢測范圍。可以(yi)將(jiang)顯示在屏(ping)(ping)幕上的回波(bo)信(xin)號間距壓縮或者擴(kuo)展。

  ⑥. 深度(du)細調(diao)旋鈕

   深(shen)度(du)細(xi)(xi)調(diao)旋(xuan)鈕(niu)(niu)的(de)作用是(shi)精確調(diao)整檢(jian)測范圍(wei)。調(diao)節深(shen)度(du)細(xi)(xi)調(diao)旋(xuan)鈕(niu)(niu)，可連(lian)續(xu)(xu)改(gai)變掃描線的(de)掃描速度(du)，從而(er)使(shi)顯(xian)示屏上的(de)回波間距(ju)在一定范圍(wei)內連(lian)續(xu)(xu)變化。調(diao)整檢(jian)測范圍(wei)時，應(ying)先將深(shen)度(du)粗(cu)調(diao)旋(xuan)鈕(niu)(niu)置(zhi)于合適(shi)的(de)檔級(ji)，然后調(diao)節深(shen)度(du)細(xi)(xi)調(diao)旋(xuan)鈕(niu)(niu)，使(shi)反射(she)波的(de)間距(ju)與(yu)反射(she)體的(de)距(ju)離成(cheng)一定比例。

  ⑦. 延遲旋鈕(niu)

  此按(an)鈕可以使(shi)顯示在(zai)屏幕上的(de)回(hui)波(bo)信(xin)號大(da)幅(fu)度地(di)左右(you)移動而不改變回(hui)波(bo)之間的(de)距離。調(diao)(diao)節(jie)檢測范圍時，先用(yong)深度粗調(diao)(diao)旋鈕和深度細(xi)調(diao)(diao)旋鈕調(diao)(diao)節(jie)好回(hui)波(bo)間距，再用(yong)延遲旋鈕將反射波(bo)調(diao)(diao)至正確(que)位置，通(tong)過(guo)延遲旋鈕進行零(ling)位校正，使(shi)聲(sheng)程原點與水平(ping)刻度的(de)零(ling)點重合。

 ⑧. 聚(ju)焦旋鈕(niu)

  聚焦(jiao)旋鈕(niu)可以(yi)調(diao)節電子束的粗細(xi)程度，可以(yi)根據實(shi)際情況調(diao)節，使顯(xian)示屏(ping)波形(xing)清晰。

 ⑨. 水平旋鈕

  水平旋(xuan)(xuan)鈕也稱為零位調(diao)(diao)節(jie)旋(xuan)(xuan)鈕。通過調(diao)(diao)節(jie)水平旋(xuan)(xuan)鈕使掃描線連同回波一起左右移動一段距離，回波之間的距離不發生改變。

 ⑩. 重復頻率旋鈕

  此(ci)按鈕調節的(de)是激勵脈(mo)沖的(de)重(zhong)復(fu)(fu)頻(pin)率，即(ji)激勵脈(mo)沖的(de)發射間隔。當屏幕上顯(xian)示(shi)的(de)圖案比較暗淡(dan)時，可(ke)以提(ti)高重(zhong)復(fu)(fu)頻(pin)率，就(jiu)會使圖案變得更(geng)加清晰。

 ?. 垂(chui)直旋鈕

  通過(guo)調節垂直旋鈕使掃(sao)描(miao)線連同回(hui)波(bo)一起上(shang)下移動一段距離，回(hui)波(bo)之間的(de)距離不(bu)發生改變(bian)。

 ?. 深度(du)補(bu)償開關

  此旋鈕的(de)作用是調節(jie)回波(bo)(bo)增(zeng)益，減小相同(tong)形狀但不(bu)同(tong)深度(du)的(de)缺陷的(de)回波(bo)(bo)高度(du)差。

2. 數(shu)字(zi)式超(chao)聲(sheng)探傷(shang)儀

 數(shu)字(zi)式(shi)超(chao)聲探傷儀整(zheng)機(ji)由微(wei)處理器系統同步和控制，由發射、接收、數(shu)控放大器單元(yuan)，數(shu)據調整(zheng)實時(shi)采集、存儲(chu)和分(fen)析、處理單元(yuan)以及回波顯示和打(da)印輸出(chu)等(deng)組成(cheng)。

a. 數(shu)字式(shi)超聲(sheng)(sheng)探傷儀與模擬(ni)式(shi)超聲(sheng)(sheng)探傷儀的異同(tong)點對(dui)比(bi)

  ①. 基本組成(cheng)

 如(ru)圖3.22所示(shi)(shi)(shi)為數(shu)字(zi)式超聲探傷(shang)儀(yi)的(de)電路(lu)框圖，其(qi)發射(she)電路(lu)與(yu)模(mo)(mo)擬(ni)式超聲探傷(shang)儀(yi)相同，接收放(fang)大電路(lu)的(de)衰減器與(yu)高頻放(fang)大器等也與(yu)模(mo)(mo)擬(ni)式超聲探傷(shang)儀(yi)相同，信(xin)(xin)號放(fang)大后由(you)A/D轉換器轉換成數(shu)字(zi)信(xin)(xin)號，輸(shu)送到(dao)微處(chu)理(li)器進行處(chu)理(li)，顯示(shi)(shi)(shi)器進行處(chu)理(li)，模(mo)(mo)擬(ni)式超聲探傷(shang)儀(yi)上的(de)檢波(bo)、濾波(bo)、抑制(zhi)等功能可(ke)以通(tong)過(guo)對數(shu)字(zi)信(xin)(xin)號的(de)處(chu)理(li)來完成。數(shu)字(zi)式儀(yi)器的(de)顯示(shi)(shi)(shi)是由(you)微處(chu)理(li)器控制(zhi)實現逐(zhu)步逐(zhu)點(dian)掃描，在顯示(shi)(shi)(shi)器上顯示(shi)(shi)(shi)二維點(dian)陣圖。發射(she)電路(lu)與(yu)模(mo)(mo)數(shu)轉換由(you)微處(chu)理(li)器協(xie)調(diao)各部(bu)分的(de)工作，不再需要同步電路(lu)。

 ②. 儀器(qi)功能

  數(shu)字(zi)式(shi)超(chao)(chao)聲探傷儀(yi)(yi)(yi)的(de)基本(ben)功(gong)能與模擬式(shi)超(chao)(chao)聲探傷儀(yi)(yi)(yi)相同(tong)，各部分功(gong)能的(de)控(kong)制(zhi)方式(shi)不(bu)同(tong)。模擬式(shi)超(chao)(chao)聲探傷儀(yi)(yi)(yi)直接通過開關對儀(yi)(yi)(yi)器(qi)的(de)電(dian)路進行調(diao)整；數(shu)字(zi)式(shi)超(chao)(chao)聲探傷儀(yi)(yi)(yi)采用人機對話，將控(kong)制(zhi)數(shu)據輸人微處(chu)理(li)器(qi)，由(you)微處(chu)理(li)器(qi)控(kong)制(zhi)各電(dian)路的(de)工作，有利于自動檢查。

 ③. 儀器性能

 兩(liang)類(lei)儀(yi)器的(de)發(fa)射(she)電(dian)路、接收電(dian)路相同，因(yin)此儀(yi)器的(de)靈敏度(du)、分辨率基本(ben)相同。差別主要是信(xin)號的(de)模數轉換、處理及顯示部分，這部分功能直接影響對缺陷的(de)判斷。

 b. 數(shu)字式超聲探傷儀的優缺(que)點(dian)

 ①. 優點

 接收信號數字化，使(shi)(shi)(shi)超聲信號的(de)存儲、記(ji)錄、再現、處理、分(fen)析都很方(fang)便(bian)，可(ke)以使(shi)(shi)(shi)超聲信號永久記(ji)錄，使(shi)(shi)(shi)檢測過(guo)程中(zhong)重現更方(fang)便(bian)，同(tong)時也能(neng)從超聲信號中(zhong)得到更多的(de)量化信息；顯(xian)示器(qi)不(bu)需要(yao)傳統的(de)示波(bo)器(qi)，使(shi)(shi)(shi)得儀器(qi)更便(bian)于小型化；軟件功能(neng)可(ke)以擴展，有利于滿足不(bu)同(tong)使(shi)(shi)(shi)用場合(he)的(de)要(yao)求；為自動檢測系統的(de)實現提供條(tiao)件。

②. 缺點

 模數轉(zhuan)換器的(de)采樣頻率、數據長度、顯示器的(de)分辨率等直接(jie)影響信(xin)號的(de)質(zhi)量，如果(guo)信(xin)號失(shi)真，會造成漏(lou)檢(jian)誤檢(jian)等，因此在使用過(guo)程中應引起重(zhong)視。