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、 按照超聲波的連續性(xing)分類

 1. 脈沖波超聲探傷儀

  這種儀器主要是(shi)通過周期性(xing)的(de)(de)發(fa)射不連續的(de)(de)脈沖波來激(ji)勵(li)換能器產生超聲(sheng)波，根(gen)據(ju)超聲(sheng)波的(de)(de)傳播速度或者回波的(de)(de)幅值等特性(xing)判斷(duan)工件(jian)中是(shi)否有缺陷(xian)，這是(shi)目前(qian)最常用(yong)的(de)(de)探傷儀模式。

 2. 連續(xu)波超聲探(tan)傷儀

  這種儀(yi)(yi)(yi)器探(tan)頭向工件(jian)(jian)發射(she)連(lian)續且頻率不(bu)變的超聲波，主(zhu)要是通過(guo)觀察(cha)透過(guo)工件(jian)(jian)的超聲波強度的變化來判(pan)斷工件(jian)(jian)中是否有缺(que)陷。這種儀(yi)(yi)(yi)器通常情況下靈敏度低，而且難以確定(ding)缺(que)陷位(wei)置(zhi)，大(da)多(duo)被脈沖(chong)探(tan)傷儀(yi)(yi)(yi)器取代，不(bu)過(guo)仍舊(jiu)應(ying)用在超聲波顯像及超聲波共振測厚(hou)等方(fang)面。

3. 調頻波超聲探傷儀

  這種(zhong)儀(yi)器發射的(de)(de)超聲波(bo)(bo)是(shi)周期性連續且頻率周期性變化的(de)(de)超聲波(bo)(bo)，主要(yao)是(shi)觀察發射波(bo)(bo)與回波(bo)(bo)的(de)(de)變化，判斷工件中有無缺(que)陷。但(dan)其局限(xian)性是(shi)適用于(yu)檢測與探測面平行(xing)的(de)(de)缺(que)陷，所以這種(zhong)儀(yi)器也大(da)多被脈沖探傷儀(yi)器取代。

二、按(an)缺(que)陷顯示方(fang)式分類

1. A型顯(xian)示

  A型(xing)顯示(shi)探(tan)傷儀反饋的(de)是(shi)波形，它顯示(shi)的(de)是(shi)超聲(sheng)波回(hui)波的(de)位(wei)(wei)置(zhi)與(yu)幅度(du)，回(hui)波的(de)位(wei)(wei)置(zhi)反映(ying)的(de)是(shi)超聲(sheng)波的(de)傳播(bo)時間，幅度(du)則是(shi)體現出了缺陷的(de)特性。

2. B型(xing)顯(xian)示(shi)

  B型顯示探傷儀(yi)反(fan)饋(kui)的是圖像，探傷儀(yi)沿(yan)熒(ying)光屏橫坐標方(fang)向機械掃描形成探頭(tou)的掃查軌跡，沿(yan)縱坐標方(fang)向反(fan)饋(kui)處(chu)回波的時間（或距離），這樣就(jiu)可以直(zhi)觀地表示出(chu)處(chu)于某一縱面上的缺(que)陷。

3. C型顯示

  C型顯示(shi)探(tan)傷儀(yi)反(fan)饋(kui)的(de)也(ye)是圖像(xiang)(xiang)，探(tan)傷儀(yi)在橫坐標和(he)縱坐標方向都是機械掃描來(lai)代表(biao)(biao)(biao)探(tan)頭(tou)在工作表(biao)(biao)(biao)面(mian)的(de)位置。光點(dian)輝(hui)度表(biao)(biao)(biao)示(shi)探(tan)頭(tou)接收信號幅(fu)度，所以當探(tan)頭(tou)在工件表(biao)(biao)(biao)面(mian)移動(dong)反(fan)饋(kui)在熒光屏上便顯示(shi)出工件內部缺陷(xian)的(de)平面(mian)圖像(xiang)(xiang)，但不能顯示(shi)缺陷(xian)深度。

  A型(xing)(xing)、B型(xing)(xing)、C型(xing)(xing)三(san)種顯示(shi)分別如圖3.17所(suo)示(shi)。

三、按超聲波的通(tong)道分類

1. 單(dan)通(tong)道探傷儀

   這(zhe)種儀器在目前的超聲波檢測中應用(yong)比較廣泛，一般(ban)是使(shi)用(yong)一個探(tan)頭(tou)或(huo)一對探(tan)頭(tou)。

2. 多通(tong)道探傷儀

   在某些(xie)場合中，單(dan)一的(de)探頭(tou)接收(shou)的(de)回(hui)波(bo)信息較(jiao)少，所以采用多(duo)個或多(duo)對探頭(tou)同(tong)時工作，通常應用于自動化(hua)檢測(ce)。

四、按工作制式分類

1. 模擬(ni)式超(chao)聲探傷儀

  a. A型脈沖反射式超聲(sheng)波探(tan)傷儀

    A型脈沖反(fan)射式超(chao)聲波(bo)探傷設備(bei)主要包含同(tong)步電(dian)(dian)路(lu)、發射電(dian)(dian)路(lu)、接收(shou)放大(da)電(dian)(dian)路(lu)、掃(sao)描電(dian)(dian)路(lu)、顯(xian)示電(dian)(dian)路(lu)和電(dian)(dian)源電(dian)(dian)路(lu)等主要電(dian)(dian)路(lu)，其次有延時電(dian)(dian)路(lu)、報警電(dian)(dian)路(lu)、深度補償電(dian)(dian)路(lu)、標記電(dian)(dian)路(lu)、跟蹤及記錄(lu)等附(fu)加(jia)裝置組(zu)成。電(dian)(dian)路(lu)框(kuang)圖如圖3.18所示。

  工作原(yuan)理：電(dian)路接通后，同(tong)步電(dian)路產生(sheng)(sheng)周(zhou)期性(xing)同(tong)步脈沖信(xin)(xin)號(hao)(hao)，一(yi)方面同(tong)步脈沖觸(chu)(chu)發掃描(miao)發生(sheng)(sheng)器(qi)產生(sheng)(sheng)線(xian)(xian)性(xing)的(de)(de)鋸齒波，經(jing)掃描(miao)放大(da)加到(dao)示波管水(shui)平(ping)（x軸(zhou)）偏轉(zhuan)(zhuan)板上，產生(sheng)(sheng)一(yi)個從(cong)左(zuo)到(dao)右的(de)(de)水(shui)平(ping)掃描(miao)線(xian)(xian)，即時基線(xian)(xian)。另(ling)一(yi)方面觸(chu)(chu)發發射電(dian)路產生(sheng)(sheng)高(gao)頻(pin)脈沖并作用于探頭(tou)，通過(guo)(guo)探頭(tou)的(de)(de)逆壓電(dian)效應(ying)將(jiang)信(xin)(xin)號(hao)(hao)轉(zhuan)(zhuan)換(huan)為(wei)聲信(xin)(xin)號(hao)(hao)，發射超聲波。超聲波在傳播(bo)過(guo)(guo)程中遇到(dao)異質界面（缺(que)陷或底面）產生(sheng)(sheng)反(fan)射，反(fan)射的(de)(de)回(hui)波由探頭(tou)接收。通過(guo)(guo)探頭(tou)的(de)(de)正壓電(dian)效應(ying)將(jiang)聲信(xin)(xin)號(hao)(hao)轉(zhuan)(zhuan)換(huan)為(wei)電(dian)信(xin)(xin)號(hao)(hao)送至(zhi)放大(da)電(dian)路被放大(da)、檢波，信(xin)(xin)號(hao)(hao)電(dian)壓加到(dao)示波管的(de)(de)垂直（y軸(zhou)）偏轉(zhuan)(zhuan)板上，使電(dian)子束發生(sheng)(sheng)垂直偏轉(zhuan)(zhuan)，在水(shui)平(ping)掃描(miao)的(de)(de)相應(ying)位置上產生(sheng)(sheng)缺(que)陷的(de)(de)回(hui)波和底面波。

 b. B型顯示超聲波探傷儀

  工作原理：同步電路產生脈沖信號觸發(fa)探(tan)頭發(fa)射超聲(sheng)波信號，同時也觸發(fa)y掃描電路，并將鋸齒(chi)波電壓施(shi)(shi)加(jia)在(zai)(zai)示(shi)波管y軸偏轉(zhuan)板上(shang)(shang)。施(shi)(shi)加(jia)在(zai)(zai)x軸偏轉(zhuan)板上(shang)(shang)的(de)(de)(de)是(shi)隨(sui)探(tan)頭位(wei)(wei)置(zhi)(zhi)變化而變化的(de)(de)(de)直流電壓，當探(tan)頭在(zai)(zai)工件上(shang)(shang)沿直線移動時，在(zai)(zai)顯示(shi)器(qi)上(shang)(shang)顯示(shi)出沿探(tan)頭掃描線所處的(de)(de)(de)截面(mian)上(shang)(shang)的(de)(de)(de)前后表面(mian)，內部反射界(jie)面(mian)的(de)(de)(de)位(wei)(wei)置(zhi)(zhi)、取向(xiang)及深(shen)度。電路框圖如圖3.19所示(shi)。

 c. C型(xing)顯示超聲探傷儀

  C型(xing)顯(xian)示(shi)超聲(sheng)波(bo)探傷儀一般由(you)同步(bu)、發(fa)射、放大(da)、與(yu)門、閘門、平面(mian)顯(xian)示(shi)器(qi)與(yu)機械同步(bu)組成，如圖3.20所(suo)示(shi)。

  工(gong)作(zuo)原(yuan)理：同步(bu)電路產生(sheng)同步(bu)脈沖信號(hao)激(ji)勵換能器(qi)產生(sheng)超聲波(bo)(bo)信號(hao)，傳遞到工(gong)件(jian)中，并同時觸發(fa)閘門電路以(yi)獲得閘門信號(hao)。示波(bo)(bo)管(guan)的(de)(de)橫縱坐(zuo)(zuo)(zuo)標(biao)(biao)分(fen)(fen)別表示工(gong)件(jian)探測面上的(de)(de)相應的(de)(de)橫坐(zuo)(zuo)(zuo)標(biao)(biao)和(he)(he)縱坐(zuo)(zuo)(zuo)標(biao)(biao)。電位(wei)器(qi)x和(he)(he)y的(de)(de)直(zhi)流電壓分(fen)(fen)別作(zuo)用于控制示波(bo)(bo)管(guan)的(de)(de)水平和(he)(he)垂(chui)直(zhi)偏轉板。機械(xie)同步(bu)將探頭與(yu)兩個電位(wei)器(qi)實現聯動(dong)。探頭移動(dong)時，把移動(dong)的(de)(de)X分(fen)(fen)量(liang)與(yu)Y分(fen)(fen)量(liang)分(fen)(fen)別施(shi)加在水平和(he)(he)垂(chui)直(zhi)偏轉板，偏轉板電壓發(fa)生(sheng)相應變(bian)化，使屏幕(mu)上的(de)(de)坐(zuo)(zuo)(zuo)標(biao)(biao)與(yu)工(gong)件(jian)探測面上的(de)(de)坐(zuo)(zuo)(zuo)標(biao)(biao)相對(dui)應。

d. 模擬(ni)式超聲波探傷儀的(de)構(gou)成及其(qi)功能(neng)

 模(mo)擬(ni)式超聲波探(tan)傷(shang)儀的電(dian)路框圖如(ru)圖3.21所(suo)示。

（1)組成部分及(ji)其作用

    ①. 超聲波探(tan)傷儀的協調中心是(shi)同步電路，它決(jue)定著激勵信號的重(zhong)復頻率。

    ②. 發射電路主要作(zuo)用是產生高壓脈(mo)沖作(zuo)用于超聲(sheng)波換(huan)能(neng)器產生超聲(sheng)波。

    ③. 掃描(miao)(miao)電路使顯示屏(ping)上出現(xian)條明亮的時基線(xian)，也就(jiu)是時間軸和水平掃描(miao)(miao)線(xian)。它(ta)控制(zhi)著掃描(miao)(miao)速(su)度，決(jue)定著儀器的檢測范圍(wei)。

   ④. 接收(shou)放大電路將(jiang)探頭產生的微(wei)弱回(hui)波信號電壓(ya)放大到顯(xian)示(shi)屏的縱(zong)坐標方向，以顯(xian)示(shi)工作電壓(ya)。它(ta)控制著儀(yi)器的增益和衰減。

（2)各主(zhu)要開關和旋鈕的作用(yong)及(ji)其調(diao)整方法。

  在模(mo)擬式超聲波探(tan)傷儀(yi)面板上，合(he)理(li)選(xuan)用開關和(he)(he)按鈕(niu)可以實(shi)現不同的功能(neng)。各主要開關和(he)(he)旋鈕(niu)的作用及其調整(zheng)方法如下(xia)：

   ①. 工作方(fang)式選擇旋鈕(niu)

   發射探(tan)(tan)(tan)頭(tou)(tou)和接(jie)收(shou)(shou)探(tan)(tan)(tan)頭(tou)(tou)分別連接(jie)到發射插(cha)座(zuo)和接(jie)收(shou)(shou)插(cha)座(zuo)，工作(zuo)方(fang)(fang)式選擇(ze)旋鈕的作(zuo)用(yong)是(shi)選擇(ze)檢測方(fang)(fang)式，即“雙(shuang)探(tan)(tan)(tan)”或“單探(tan)(tan)(tan)”方(fang)(fang)式。當(dang)選擇(ze)“雙(shuang)探(tan)(tan)(tan)”時(shi)，兩個探(tan)(tan)(tan)頭(tou)(tou)的工作(zuo)模式為一發一收(shou)(shou)。當(dang)選擇(ze)“單探(tan)(tan)(tan)”時(shi)，發射插(cha)座(zuo)和接(jie)收(shou)(shou)插(cha)座(zuo)內部連通，單個探(tan)(tan)(tan)頭(tou)(tou)自發自收(shou)(shou)。

  ②. 發(fa)射強度旋鈕(niu)

   此按鈕(niu)主要改變(bian)激勵脈(mo)沖的強度(du)，增加或者減小發射功率，增大發射強度(du)，有(you)助(zhu)于提高(gao)儀(yi)器靈敏度(du)。但脈(mo)沖變(bian)寬，分辨(bian)力(li)差(cha)。因此，應根據實際情(qing)況選擇合(he)適(shi)的發射強度(du)。

 ③. 增益旋鈕

   接(jie)收信號幅值可(ke)能(neng)會非常低，這樣不利于信號分析，通過(guo)(guo)調(diao)節增益(yi)旋鈕，可(ke)以(yi)改變接(jie)收放大器(qi)的(de)放大倍數。使用時，將(jiang)回波(bo)高度精確(que)(que)地調(diao)節到某(mou)一指(zhi)定高度，將(jiang)儀器(qi)靈敏度確(que)(que)定以(yi)后，在檢(jian)測(ce)過(guo)(guo)程中(zhong)一般不再調(diao)整增益(yi)旋鈕。

  ④. 衰(shuai)減器

   衰(shuai)減器可以調節檢測(ce)靈敏(min)(min)度(du)(du)和測(ce)量回(hui)(hui)(hui)波振(zhen)幅。用(yong)來(lai)調節靈敏(min)(min)度(du)(du)時，衰(shuai)減讀(du)數(shu)大(da)，回(hui)(hui)(hui)波幅度(du)(du)低；反(fan)之，靈敏(min)(min)度(du)(du)高。用(yong)來(lai)調節回(hui)(hui)(hui)波振(zhen)幅時，衰(shuai)減讀(du)數(shu)大(da)，回(hui)(hui)(hui)波幅度(du)(du)高；反(fan)之，回(hui)(hui)(hui)波幅度(du)(du)低。

  ⑤. 深度范圍旋鈕

   此按鈕主要是(shi)調節顯(xian)示在屏幕(mu)上(shang)的(de)檢測范圍。可以將顯(xian)示在屏幕(mu)上(shang)的(de)回波(bo)信號間距壓縮或者擴展。

  ⑥. 深度細(xi)調旋鈕

   深度細調(diao)旋(xuan)鈕的(de)作用是(shi)精確調(diao)整(zheng)檢測范圍。調(diao)節(jie)深度細調(diao)旋(xuan)鈕，可連(lian)續改變掃(sao)(sao)描(miao)線的(de)掃(sao)(sao)描(miao)速度，從而使顯示屏上的(de)回波(bo)間(jian)距在一定范圍內連(lian)續變化。調(diao)整(zheng)檢測范圍時(shi)，應先將深度粗調(diao)旋(xuan)鈕置于合適的(de)檔級，然后調(diao)節(jie)深度細調(diao)旋(xuan)鈕，使反(fan)射(she)波(bo)的(de)間(jian)距與反(fan)射(she)體的(de)距離成一定比例。

  ⑦. 延遲旋鈕(niu)

  此(ci)按鈕(niu)(niu)可以(yi)使顯示在(zai)屏幕上的回波信號大幅(fu)度(du)(du)地左(zuo)右移動(dong)而不改(gai)變回波之間的距離。調(diao)(diao)節檢測范圍時，先(xian)用深度(du)(du)粗調(diao)(diao)旋(xuan)鈕(niu)(niu)和深度(du)(du)細調(diao)(diao)旋(xuan)鈕(niu)(niu)調(diao)(diao)節好(hao)回波間距，再(zai)用延遲(chi)旋(xuan)鈕(niu)(niu)將反(fan)射波調(diao)(diao)至正(zheng)確位(wei)置(zhi)，通過延遲(chi)旋(xuan)鈕(niu)(niu)進行零位(wei)校(xiao)正(zheng)，使聲程原(yuan)點(dian)與水平刻度(du)(du)的零點(dian)重合。

 ⑧. 聚焦旋鈕

  聚(ju)焦旋鈕可以調(diao)節(jie)(jie)電子束(shu)的粗(cu)細(xi)程度，可以根據實際(ji)情況調(diao)節(jie)(jie)，使顯示(shi)屏(ping)波(bo)形清晰。

 ⑨. 水平旋鈕

  水平旋鈕也稱為(wei)零位調(diao)節旋鈕。通過(guo)調(diao)節水平旋鈕使掃描線連同回波一起(qi)左(zuo)右移動(dong)一段距離，回波之間的距離不發(fa)生改變。

 ⑩. 重(zhong)復頻(pin)率旋鈕

  此按鈕調(diao)節的是(shi)激(ji)勵(li)脈(mo)沖(chong)的重復頻率(lv)(lv)，即激(ji)勵(li)脈(mo)沖(chong)的發(fa)射間隔。當屏幕(mu)上顯示的圖案比較暗淡(dan)時，可(ke)以提高重復頻率(lv)(lv)，就會使圖案變得更加清(qing)晰。

 ?. 垂直旋鈕

  通過調節(jie)垂直旋(xuan)鈕使掃(sao)描線連同回(hui)波(bo)(bo)一起上下移(yi)動(dong)一段距(ju)離(li)，回(hui)波(bo)(bo)之間(jian)的距(ju)離(li)不發生改變。

 ?. 深度補(bu)償(chang)開關

  此(ci)旋鈕的作用是(shi)調節回波(bo)增益(yi)，減小相同形狀但不同深(shen)度(du)(du)的缺陷的回波(bo)高度(du)(du)差。

2. 數字式超聲探傷儀(yi)

 數字式超(chao)聲(sheng)探傷儀整機由(you)微處理(li)器(qi)系統同(tong)步和(he)控(kong)制，由(you)發射(she)、接收、數控(kong)放大器(qi)單元，數據調(diao)整實(shi)時采集、存(cun)儲和(he)分析、處理(li)單元以及回波顯示和(he)打印輸出等(deng)組成。

a. 數(shu)字式超(chao)聲探(tan)傷儀(yi)(yi)與模擬式超(chao)聲探(tan)傷儀(yi)(yi)的(de)異(yi)同點(dian)對比

  ①. 基本組成

 如(ru)圖3.22所示(shi)為數(shu)字式(shi)超聲(sheng)探傷(shang)儀(yi)的電(dian)路(lu)框圖，其發射電(dian)路(lu)與模(mo)(mo)(mo)擬(ni)式(shi)超聲(sheng)探傷(shang)儀(yi)相(xiang)同，接收放大電(dian)路(lu)的衰(shuai)減器(qi)(qi)(qi)與高頻放大器(qi)(qi)(qi)等也與模(mo)(mo)(mo)擬(ni)式(shi)超聲(sheng)探傷(shang)儀(yi)相(xiang)同，信(xin)(xin)號放大后由(you)(you)A/D轉換器(qi)(qi)(qi)轉換成數(shu)字信(xin)(xin)號，輸送(song)到微(wei)處(chu)理(li)器(qi)(qi)(qi)進(jin)行處(chu)理(li)，顯(xian)示(shi)器(qi)(qi)(qi)進(jin)行處(chu)理(li)，模(mo)(mo)(mo)擬(ni)式(shi)超聲(sheng)探傷(shang)儀(yi)上的檢波、濾(lv)波、抑(yi)制等功(gong)能可以(yi)通過對(dui)數(shu)字信(xin)(xin)號的處(chu)理(li)來(lai)完成。數(shu)字式(shi)儀(yi)器(qi)(qi)(qi)的顯(xian)示(shi)是由(you)(you)微(wei)處(chu)理(li)器(qi)(qi)(qi)控制實現逐(zhu)步逐(zhu)點掃描，在顯(xian)示(shi)器(qi)(qi)(qi)上顯(xian)示(shi)二維點陣圖。發射電(dian)路(lu)與模(mo)(mo)(mo)數(shu)轉換由(you)(you)微(wei)處(chu)理(li)器(qi)(qi)(qi)協(xie)調(diao)各(ge)部分的工作，不(bu)再(zai)需要同步電(dian)路(lu)。

 ②. 儀(yi)器功能

  數字式(shi)超聲(sheng)(sheng)探(tan)傷儀(yi)(yi)的(de)基本功能(neng)與模擬式(shi)超聲(sheng)(sheng)探(tan)傷儀(yi)(yi)相(xiang)同，各部分功能(neng)的(de)控(kong)制(zhi)(zhi)方式(shi)不同。模擬式(shi)超聲(sheng)(sheng)探(tan)傷儀(yi)(yi)直(zhi)接(jie)通過開關對儀(yi)(yi)器(qi)的(de)電路進行調整；數字式(shi)超聲(sheng)(sheng)探(tan)傷儀(yi)(yi)采用人(ren)機對話，將(jiang)控(kong)制(zhi)(zhi)數據(ju)輸人(ren)微處(chu)理器(qi)，由微處(chu)理器(qi)控(kong)制(zhi)(zhi)各電路的(de)工作，有利于自動檢查。

 ③. 儀(yi)器性能(neng)

 兩(liang)類儀器(qi)的(de)發(fa)射電路(lu)、接收電路(lu)相同，因此儀器(qi)的(de)靈敏度、分(fen)辨率基本相同。差別(bie)主要(yao)是信號(hao)的(de)模數(shu)轉換、處(chu)理及顯(xian)示部分(fen)，這(zhe)部分(fen)功能直接影響對缺陷的(de)判斷。

 b. 數字式超(chao)聲探(tan)傷儀的優(you)缺點

 ①. 優(you)點

 接收信(xin)號數字(zi)化，使超聲(sheng)信(xin)號的存儲、記(ji)錄、再現、處理(li)、分析都很方(fang)便(bian)，可(ke)以(yi)使超聲(sheng)信(xin)號永久記(ji)錄，使檢測過程中重現更方(fang)便(bian)，同(tong)(tong)時也能(neng)從超聲(sheng)信(xin)號中得到更多的量化信(xin)息；顯(xian)示器不(bu)需要(yao)傳統的示波器，使得儀(yi)器更便(bian)于小型化；軟(ruan)件(jian)功能(neng)可(ke)以(yi)擴(kuo)展，有利于滿足不(bu)同(tong)(tong)使用場合的要(yao)求；為自動(dong)檢測系統的實現提供條件(jian)。

②. 缺點

 模數轉換器的采(cai)樣頻率(lv)、數據長度、顯(xian)示器的分辨(bian)率(lv)等直接(jie)影響信號的質量(liang)，如果(guo)信號失(shi)真，會造成漏檢誤檢等，因此在使用(yong)過程中(zhong)應引起重(zhong)視。