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、 按照超聲波的連續(xu)性分類

 1. 脈(mo)沖波超聲(sheng)探傷儀(yi)

  這種儀(yi)器(qi)主要(yao)是(shi)通(tong)過周期性的(de)發射不連(lian)續的(de)脈沖波(bo)(bo)來(lai)激勵換能器(qi)產生(sheng)超聲(sheng)波(bo)(bo)，根據超聲(sheng)波(bo)(bo)的(de)傳播速度或者回波(bo)(bo)的(de)幅(fu)值等(deng)特性判斷工件中是(shi)否有缺陷(xian)，這是(shi)目前最常用的(de)探(tan)傷儀(yi)模式。

 2. 連續波超聲探傷(shang)儀

  這(zhe)種(zhong)(zhong)儀(yi)器(qi)探頭(tou)向(xiang)工(gong)件(jian)發射連續且頻率(lv)不變的(de)超(chao)(chao)聲波，主要是(shi)通過(guo)觀察透過(guo)工(gong)件(jian)的(de)超(chao)(chao)聲波強度(du)的(de)變化來判斷工(gong)件(jian)中是(shi)否有缺陷(xian)。這(zhe)種(zhong)(zhong)儀(yi)器(qi)通常情況下靈敏度(du)低，而(er)且難以確(que)定缺陷(xian)位置，大多被脈沖探傷儀(yi)器(qi)取代，不過(guo)仍舊應用在(zai)超(chao)(chao)聲波顯像及超(chao)(chao)聲波共振測厚等方面。

3. 調頻波超(chao)聲探傷儀

  這(zhe)種(zhong)儀器發射的超聲波(bo)是(shi)周期性連續且頻率周期性變化(hua)的超聲波(bo)，主要是(shi)觀察(cha)發射波(bo)與回波(bo)的變化(hua)，判斷(duan)工件中有(you)無(wu)缺(que)陷(xian)。但其局限性是(shi)適用于檢測與探測面平行的缺(que)陷(xian)，所(suo)以這(zhe)種(zhong)儀器也大多被脈沖探傷(shang)儀器取代。

二、按(an)缺陷顯(xian)示(shi)方式分類

1. A型(xing)顯(xian)示

  A型顯示探(tan)傷儀反饋的(de)是(shi)(shi)波(bo)(bo)(bo)形(xing)，它顯示的(de)是(shi)(shi)超(chao)聲(sheng)波(bo)(bo)(bo)回波(bo)(bo)(bo)的(de)位置(zhi)與(yu)幅度，回波(bo)(bo)(bo)的(de)位置(zhi)反映的(de)是(shi)(shi)超(chao)聲(sheng)波(bo)(bo)(bo)的(de)傳播時間，幅度則是(shi)(shi)體(ti)現出了缺(que)陷的(de)特性。

2. B型顯示

  B型顯示探(tan)傷儀反(fan)饋(kui)(kui)的(de)(de)是(shi)圖像，探(tan)傷儀沿熒光屏橫坐標(biao)方向機械掃描形(xing)成探(tan)頭(tou)的(de)(de)掃查軌跡(ji)，沿縱坐標(biao)方向反(fan)饋(kui)(kui)處(chu)(chu)回波的(de)(de)時間（或距離(li)），這樣就可以直觀地表示出(chu)處(chu)(chu)于某一縱面上(shang)的(de)(de)缺陷。

3. C型(xing)顯示

  C型顯示(shi)探(tan)傷儀反饋的也是(shi)圖(tu)像，探(tan)傷儀在(zai)橫(heng)坐標和縱坐標方向(xiang)都是(shi)機械(xie)掃描來代(dai)表探(tan)頭(tou)在(zai)工(gong)作表面的位置(zhi)。光點(dian)輝度表示(shi)探(tan)頭(tou)接收信號幅度，所以當探(tan)頭(tou)在(zai)工(gong)件表面移動反饋在(zai)熒光屏上便顯示(shi)出工(gong)件內(nei)部缺(que)陷的平面圖(tu)像，但不能顯示(shi)缺(que)陷深度。

  A型、B型、C型三種顯示分(fen)別如(ru)圖3.17所示。

三、按(an)超聲(sheng)波的通(tong)道(dao)分類

1. 單(dan)通道(dao)探(tan)傷(shang)儀

   這種(zhong)儀器在目(mu)前的(de)超聲波(bo)檢測中應用比(bi)較廣泛(fan)，一般是使用一個(ge)探頭或一對探頭。

2. 多通(tong)道探傷儀

   在某些場(chang)合(he)中(zhong)，單一的探頭接收(shou)的回波信息較少(shao)，所以采用多(duo)個或多(duo)對(dui)探頭同時工(gong)作，通常應用于自動化檢測(ce)。

四、按工作制(zhi)式分(fen)類

1. 模擬式超聲(sheng)探傷儀

  a. A型脈(mo)沖反射(she)式超(chao)聲波探傷儀

    A型脈沖反射式超聲波探(tan)傷(shang)設備主要(yao)包(bao)含同(tong)步電(dian)路(lu)(lu)(lu)、發射電(dian)路(lu)(lu)(lu)、接收(shou)放(fang)大電(dian)路(lu)(lu)(lu)、掃描電(dian)路(lu)(lu)(lu)、顯示(shi)電(dian)路(lu)(lu)(lu)和電(dian)源電(dian)路(lu)(lu)(lu)等(deng)主要(yao)電(dian)路(lu)(lu)(lu)，其次有延(yan)時電(dian)路(lu)(lu)(lu)、報警電(dian)路(lu)(lu)(lu)、深度補償電(dian)路(lu)(lu)(lu)、標(biao)記電(dian)路(lu)(lu)(lu)、跟蹤及(ji)記錄等(deng)附加裝置(zhi)組成。電(dian)路(lu)(lu)(lu)框圖(tu)如圖(tu)3.18所示(shi)。

  工作原理：電(dian)(dian)路(lu)接通(tong)后，同(tong)步電(dian)(dian)路(lu)產(chan)生(sheng)(sheng)(sheng)周(zhou)期性(xing)(xing)同(tong)步脈(mo)沖信(xin)(xin)號(hao)，一方面同(tong)步脈(mo)沖觸發(fa)掃(sao)描(miao)發(fa)生(sheng)(sheng)(sheng)器產(chan)生(sheng)(sheng)(sheng)線(xian)性(xing)(xing)的(de)(de)鋸齒波，經掃(sao)描(miao)放大(da)加到示(shi)波管水平（x軸）偏(pian)轉(zhuan)(zhuan)板上，產(chan)生(sheng)(sheng)(sheng)一個從左到右(you)的(de)(de)水平掃(sao)描(miao)線(xian)，即時基線(xian)。另一方面觸發(fa)發(fa)射(she)電(dian)(dian)路(lu)產(chan)生(sheng)(sheng)(sheng)高(gao)頻(pin)脈(mo)沖并作用(yong)于探(tan)頭，通(tong)過探(tan)頭的(de)(de)逆壓(ya)電(dian)(dian)效(xiao)應將信(xin)(xin)號(hao)轉(zhuan)(zhuan)換為聲信(xin)(xin)號(hao)，發(fa)射(she)超聲波。超聲波在(zai)(zai)傳播過程中遇到異質界面（缺陷(xian)或底面）產(chan)生(sheng)(sheng)(sheng)反射(she)，反射(she)的(de)(de)回波由(you)探(tan)頭接收。通(tong)過探(tan)頭的(de)(de)正壓(ya)電(dian)(dian)效(xiao)應將聲信(xin)(xin)號(hao)轉(zhuan)(zhuan)換為電(dian)(dian)信(xin)(xin)號(hao)送至放大(da)電(dian)(dian)路(lu)被放大(da)、檢波，信(xin)(xin)號(hao)電(dian)(dian)壓(ya)加到示(shi)波管的(de)(de)垂直（y軸）偏(pian)轉(zhuan)(zhuan)板上，使電(dian)(dian)子束發(fa)生(sheng)(sheng)(sheng)垂直偏(pian)轉(zhuan)(zhuan)，在(zai)(zai)水平掃(sao)描(miao)的(de)(de)相應位(wei)置上產(chan)生(sheng)(sheng)(sheng)缺陷(xian)的(de)(de)回波和(he)底面波。

 b. B型顯示超聲波探傷儀

  工(gong)作原理：同步電(dian)路(lu)產生(sheng)脈沖(chong)信號(hao)觸發(fa)(fa)探頭發(fa)(fa)射超(chao)聲波(bo)信號(hao)，同時也觸發(fa)(fa)y掃描電(dian)路(lu)，并將(jiang)鋸齒波(bo)電(dian)壓施(shi)加(jia)在示(shi)(shi)波(bo)管(guan)y軸(zhou)偏轉板(ban)上。施(shi)加(jia)在x軸(zhou)偏轉板(ban)上的是隨探頭位(wei)置變化(hua)而變化(hua)的直(zhi)(zhi)流電(dian)壓，當(dang)探頭在工(gong)件上沿(yan)(yan)直(zhi)(zhi)線移(yi)動時，在顯示(shi)(shi)器上顯示(shi)(shi)出沿(yan)(yan)探頭掃描線所處的截(jie)面上的前(qian)后表面，內部(bu)反射界(jie)面的位(wei)置、取向及深度。電(dian)路(lu)框圖(tu)如圖(tu)3.19所示(shi)(shi)。

 c. C型顯示(shi)超聲探傷儀(yi)

  C型顯(xian)示超聲波探傷(shang)儀(yi)一般由(you)同步、發射、放大、與(yu)門(men)、閘門(men)、平面顯(xian)示器與(yu)機(ji)械同步組成，如圖3.20所示。

  工作原理：同(tong)步(bu)(bu)電路產生同(tong)步(bu)(bu)脈(mo)沖信(xin)號(hao)(hao)(hao)激勵換能器(qi)產生超聲波信(xin)號(hao)(hao)(hao)，傳遞到(dao)工件(jian)中，并同(tong)時觸發(fa)閘門電路以獲得閘門信(xin)號(hao)(hao)(hao)。示(shi)波管的(de)(de)橫(heng)縱坐(zuo)(zuo)標(biao)分(fen)(fen)別(bie)表示(shi)工件(jian)探(tan)測面(mian)上(shang)的(de)(de)相(xiang)應的(de)(de)橫(heng)坐(zuo)(zuo)標(biao)和縱坐(zuo)(zuo)標(biao)。電位器(qi)x和y的(de)(de)直流電壓分(fen)(fen)別(bie)作用于控制示(shi)波管的(de)(de)水平和垂直偏轉(zhuan)(zhuan)板(ban)。機(ji)械同(tong)步(bu)(bu)將(jiang)探(tan)頭(tou)與兩個(ge)電位器(qi)實(shi)現聯動(dong)。探(tan)頭(tou)移動(dong)時，把移動(dong)的(de)(de)X分(fen)(fen)量與Y分(fen)(fen)量分(fen)(fen)別(bie)施(shi)加在水平和垂直偏轉(zhuan)(zhuan)板(ban)，偏轉(zhuan)(zhuan)板(ban)電壓發(fa)生相(xiang)應變化，使屏(ping)幕上(shang)的(de)(de)坐(zuo)(zuo)標(biao)與工件(jian)探(tan)測面(mian)上(shang)的(de)(de)坐(zuo)(zuo)標(biao)相(xiang)對應。

d. 模擬式超(chao)聲波(bo)探(tan)傷(shang)儀(yi)的構成及其功能

 模擬式超聲波探傷儀的電(dian)路(lu)框(kuang)圖如圖3.21所(suo)示(shi)。

（1)組成部分及其(qi)作用

    ①. 超聲波探(tan)傷儀(yi)的協調(diao)中心是同步電路，它決(jue)定著(zhu)激勵信號的重復(fu)頻(pin)率。

    ②. 發射電(dian)路主要作用是(shi)產生(sheng)高壓脈沖(chong)作用于(yu)超聲波(bo)換能器產生(sheng)超聲波(bo)。

    ③. 掃描(miao)電(dian)路使(shi)顯示屏(ping)上出現條明亮的時基線，也就是時間軸和水平掃描(miao)線。它(ta)控制著(zhu)掃描(miao)速(su)度，決(jue)定著(zhu)儀器(qi)的檢(jian)測范圍。

   ④. 接(jie)收放(fang)(fang)大電路將探(tan)頭產生的微弱回波(bo)信號電壓放(fang)(fang)大到顯(xian)示屏(ping)的縱(zong)坐標方(fang)向(xiang)，以(yi)顯(xian)示工作電壓。它(ta)控制著儀(yi)器的增益和衰(shuai)減。

（2)各主要開(kai)關和旋鈕(niu)的作用及其調整方法(fa)。

  在模擬式(shi)超聲波(bo)探傷儀面板上(shang)，合理(li)選用開關(guan)和按(an)鈕可以實現不同的(de)功能。各主要開關(guan)和旋(xuan)鈕的(de)作用及(ji)其調整方法如下(xia)：

   ①. 工作方式(shi)選(xuan)擇旋(xuan)鈕

   發(fa)射(she)探(tan)(tan)(tan)(tan)頭和接收探(tan)(tan)(tan)(tan)頭分別連(lian)接到發(fa)射(she)插(cha)座(zuo)和接收插(cha)座(zuo)，工作方(fang)(fang)式選(xuan)擇旋鈕的作用(yong)是選(xuan)擇檢測方(fang)(fang)式，即“雙探(tan)(tan)(tan)(tan)”或“單(dan)(dan)探(tan)(tan)(tan)(tan)”方(fang)(fang)式。當選(xuan)擇“雙探(tan)(tan)(tan)(tan)”時(shi)，兩個探(tan)(tan)(tan)(tan)頭的工作模式為一發(fa)一收。當選(xuan)擇“單(dan)(dan)探(tan)(tan)(tan)(tan)”時(shi)，發(fa)射(she)插(cha)座(zuo)和接收插(cha)座(zuo)內部(bu)連(lian)通，單(dan)(dan)個探(tan)(tan)(tan)(tan)頭自(zi)發(fa)自(zi)收。

  ②. 發射(she)強度(du)旋(xuan)鈕

   此按鈕主要改變激勵脈沖(chong)的(de)強度，增加(jia)或者減小發(fa)射功率，增大發(fa)射強度，有助于提高儀器(qi)靈(ling)敏度。但脈沖(chong)變寬，分辨(bian)力差。因此，應根據實際(ji)情況選擇(ze)合適的(de)發(fa)射強度。

 ③. 增益旋鈕(niu)

   接收信(xin)號(hao)幅值(zhi)可能會非常低，這樣不(bu)利于信(xin)號(hao)分析，通過調(diao)節增益旋(xuan)鈕，可以改變接收放大器的放大倍數。使用時，將回波高度精確(que)地調(diao)節到(dao)某一指定(ding)高度，將儀(yi)器靈(ling)敏度確(que)定(ding)以后，在檢(jian)測過程中一般不(bu)再調(diao)整(zheng)增益旋(xuan)鈕。

  ④. 衰(shuai)減器

   衰(shuai)(shuai)減(jian)器可以調節(jie)檢測(ce)靈(ling)敏(min)度(du)(du)(du)(du)和測(ce)量回(hui)波(bo)振(zhen)幅(fu)(fu)。用來調節(jie)靈(ling)敏(min)度(du)(du)(du)(du)時，衰(shuai)(shuai)減(jian)讀(du)數(shu)大，回(hui)波(bo)幅(fu)(fu)度(du)(du)(du)(du)低；反之(zhi)，靈(ling)敏(min)度(du)(du)(du)(du)高(gao)。用來調節(jie)回(hui)波(bo)振(zhen)幅(fu)(fu)時，衰(shuai)(shuai)減(jian)讀(du)數(shu)大，回(hui)波(bo)幅(fu)(fu)度(du)(du)(du)(du)高(gao)；反之(zhi)，回(hui)波(bo)幅(fu)(fu)度(du)(du)(du)(du)低。

  ⑤. 深度(du)范圍旋鈕

   此按(an)鈕主要是調節顯(xian)(xian)示(shi)在屏幕(mu)上的(de)檢測范(fan)圍。可(ke)以將顯(xian)(xian)示(shi)在屏幕(mu)上的(de)回波信號間距(ju)壓(ya)縮或者擴展。

  ⑥. 深度細調旋鈕

   深度(du)(du)(du)細(xi)調(diao)(diao)旋(xuan)鈕(niu)(niu)的(de)作用是(shi)精(jing)確調(diao)(diao)整(zheng)檢測范(fan)圍(wei)。調(diao)(diao)節深度(du)(du)(du)細(xi)調(diao)(diao)旋(xuan)鈕(niu)(niu)，可(ke)連續改變(bian)掃(sao)描線(xian)的(de)掃(sao)描速度(du)(du)(du)，從而使顯示(shi)屏上的(de)回波(bo)間距在一定范(fan)圍(wei)內連續變(bian)化(hua)。調(diao)(diao)整(zheng)檢測范(fan)圍(wei)時，應先將深度(du)(du)(du)粗調(diao)(diao)旋(xuan)鈕(niu)(niu)置于合適的(de)檔級，然后調(diao)(diao)節深度(du)(du)(du)細(xi)調(diao)(diao)旋(xuan)鈕(niu)(niu)，使反(fan)射波(bo)的(de)間距與反(fan)射體的(de)距離成一定比例(li)。

  ⑦. 延遲旋鈕

  此按鈕可以使顯示(shi)在屏幕上的回波(bo)信號大幅度地(di)左右(you)移動而(er)不改變回波(bo)之間(jian)(jian)的距離。調節檢測(ce)范圍時，先用深(shen)度粗調旋鈕和(he)深(shen)度細調旋鈕調節好回波(bo)間(jian)(jian)距，再用延遲(chi)(chi)旋鈕將反射波(bo)調至正確位置，通過延遲(chi)(chi)旋鈕進行零位校正，使聲程原點(dian)與水平刻度的零點(dian)重合。

 ⑧. 聚(ju)焦旋(xuan)鈕

  聚焦旋鈕可以調節電子束的(de)粗細程度，可以根據(ju)實際情(qing)況調節，使顯(xian)示(shi)屏波形清晰(xi)。

 ⑨. 水平旋鈕

  水(shui)平旋(xuan)鈕也稱為零位(wei)調(diao)節旋(xuan)鈕。通(tong)過(guo)調(diao)節水(shui)平旋(xuan)鈕使掃描線連(lian)同回(hui)波一(yi)起(qi)左右(you)移(yi)動一(yi)段距離(li)，回(hui)波之間的距離(li)不(bu)發(fa)生(sheng)改變。

 ⑩. 重復(fu)頻率(lv)旋鈕

  此(ci)按(an)鈕調節的是激(ji)勵脈(mo)沖的重(zhong)復頻(pin)率(lv)，即激(ji)勵脈(mo)沖的發射(she)間隔。當屏幕(mu)上顯示的圖案(an)比較暗淡時，可以提(ti)高(gao)重(zhong)復頻(pin)率(lv)，就會使圖案(an)變(bian)得更加清晰(xi)。

 ?. 垂直旋(xuan)鈕

  通(tong)過調節垂直旋(xuan)鈕使掃描線連同回波一起上下移動一段距(ju)離，回波之間的(de)距(ju)離不發生改變。

 ?. 深度補償(chang)開(kai)關

  此(ci)旋鈕的(de)作用是調(diao)節回(hui)波增益，減小(xiao)相同(tong)形狀但不同(tong)深(shen)度(du)的(de)缺陷的(de)回(hui)波高度(du)差。

2. 數字(zi)式超聲探傷儀

 數字式超聲探傷儀整機由微(wei)處理(li)器系統同步(bu)和控(kong)制(zhi)，由發射、接收、數控(kong)放大器單(dan)元(yuan)，數據調整實時采集、存儲和分析、處理(li)單(dan)元(yuan)以及回(hui)波(bo)顯示和打印輸出等(deng)組(zu)成(cheng)。

a. 數(shu)字(zi)式(shi)超聲探(tan)傷儀與模擬式(shi)超聲探(tan)傷儀的異同點對(dui)比

  ①. 基(ji)本組成

 如圖3.22所示(shi)為數字(zi)式(shi)超(chao)聲(sheng)(sheng)探(tan)(tan)傷(shang)儀(yi)(yi)的(de)電路(lu)框圖，其發射(she)電路(lu)與(yu)模擬(ni)(ni)式(shi)超(chao)聲(sheng)(sheng)探(tan)(tan)傷(shang)儀(yi)(yi)相同，接收放(fang)大電路(lu)的(de)衰減(jian)器(qi)(qi)(qi)與(yu)高頻放(fang)大器(qi)(qi)(qi)等也與(yu)模擬(ni)(ni)式(shi)超(chao)聲(sheng)(sheng)探(tan)(tan)傷(shang)儀(yi)(yi)相同，信(xin)號放(fang)大后由A/D轉換(huan)器(qi)(qi)(qi)轉換(huan)成(cheng)數字(zi)信(xin)號，輸送到微處(chu)理器(qi)(qi)(qi)進(jin)行處(chu)理，顯(xian)(xian)示(shi)器(qi)(qi)(qi)進(jin)行處(chu)理，模擬(ni)(ni)式(shi)超(chao)聲(sheng)(sheng)探(tan)(tan)傷(shang)儀(yi)(yi)上(shang)(shang)的(de)檢波、濾波、抑(yi)制等功能可以(yi)通過(guo)對數字(zi)信(xin)號的(de)處(chu)理來完成(cheng)。數字(zi)式(shi)儀(yi)(yi)器(qi)(qi)(qi)的(de)顯(xian)(xian)示(shi)是由微處(chu)理器(qi)(qi)(qi)控制實現逐(zhu)步逐(zhu)點掃描(miao)，在顯(xian)(xian)示(shi)器(qi)(qi)(qi)上(shang)(shang)顯(xian)(xian)示(shi)二維點陣圖。發射(she)電路(lu)與(yu)模數轉換(huan)由微處(chu)理器(qi)(qi)(qi)協調各(ge)部分的(de)工作，不再(zai)需要同步電路(lu)。

 ②. 儀器功能(neng)

  數字(zi)式超聲探傷(shang)儀(yi)的(de)基本功(gong)能與模擬式超聲探傷(shang)儀(yi)相同(tong)，各部分功(gong)能的(de)控制方式不同(tong)。模擬式超聲探傷(shang)儀(yi)直接通過(guo)開關對儀(yi)器(qi)的(de)電路(lu)進行調整；數字(zi)式超聲探傷(shang)儀(yi)采用人機對話，將控制數據(ju)輸人微處理器(qi)，由微處理器(qi)控制各電路(lu)的(de)工作，有利(li)于自動(dong)檢查。

 ③. 儀器性能

 兩(liang)類儀(yi)器的(de)發射(she)電路、接收電路相同(tong)，因此(ci)儀(yi)器的(de)靈(ling)敏度、分(fen)辨(bian)率基本相同(tong)。差別主(zhu)要是信號的(de)模數轉(zhuan)換(huan)、處理(li)及顯示(shi)部分(fen)，這部分(fen)功能直(zhi)接影響對缺(que)陷(xian)的(de)判斷。

 b. 數字式超(chao)聲探(tan)傷(shang)儀的優(you)缺點(dian)

 ①. 優點

 接收信號數字(zi)化，使(shi)超聲(sheng)(sheng)信號的(de)存儲、記錄、再現、處理、分析都很方便，可(ke)(ke)以使(shi)超聲(sheng)(sheng)信號永久(jiu)記錄，使(shi)檢測(ce)過程中重現更方便，同時也能從超聲(sheng)(sheng)信號中得到更多(duo)的(de)量化信息；顯(xian)示器不需要(yao)傳統的(de)示波(bo)器，使(shi)得儀器更便于小型化；軟件(jian)功能可(ke)(ke)以擴展，有利于滿足不同使(shi)用場(chang)合的(de)要(yao)求；為自動檢測(ce)系(xi)統的(de)實(shi)現提供條件(jian)。

②. 缺點

 模數轉換器(qi)(qi)的采樣頻率、數據長度、顯示器(qi)(qi)的分辨率等直(zhi)接(jie)影響信號的質量，如(ru)果信號失真，會造成(cheng)漏檢誤檢等，因此在使(shi)用過程中應引起重視。