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[技术交流] 如何选择超声波探伤仪探头

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    发表于 2017-3-29 16:13:20 | 显示全部楼层 |阅读模式
    超声波探伤仪探头主要由压电晶片组成。探头可发射及接收超声波。探头由于其结构的不同可分为直探头(纵波)、斜探头(横波)、表面波探头(表面波)、兰姆波探头(兰姆波)、可变角探头(纵波、横波、表面波、兰姆波)、双探头(一个探头发射,另一个探头接收)、聚焦探头(将声波聚集为一细束)、水浸探头(可浸在液体中)以及其它专用探头(如探高压瓷瓶的S型或扁平探头或探人体用的医用探头)等。5 }' v1 e; p4 N& }: Z
    1.超声波探伤仪探头之一:直探头7 g4 j$ l" j! x% o. N
    直探头也称平探头,可发射及接受纵波。
    8 e" i8 A( L5 l' @2 j' |  H: y直探头主要由压电晶片、阻尼块(吸收块)及保护膜组成。# \4 E5 E9 d, f  ]; _
    (1)压电晶片 压电晶片的厚度与超声频率成反比。沧州欧谱例如锆钛酸铅(PZT-5)的频率厚度常数为1890千赫/毫米, 晶片厚度为1毫米时,自然频率为1.89兆赫,厚度为0.7毫米时,自然频率约2.5兆赫。电压晶片的直径与扩散角成反比。电压晶片两面敷有银层,作为导电的极板,晶片底面接地线,晶片上面接导线引至电路上。
    ) h3 a- M3 ?+ W1 e" |/ z(2)保护膜 直探头为避免晶片与工件直接接触而磨损晶片,在晶片下粘合一层保护膜,有软性保护和硬性保护 两种。软性的可用塑料薄膜(厚约0.3毫米),与表面粗糙的工件接触较好。硬性可用不锈钢片或陶瓷片。保护膜的厚度为二分之一波长的整数倍,声波穿透率最大。厚度为四分之一波长的奇数倍时,穿透率最小。晶片与保护膜粘合后,探头的谐振频率将降低。保护膜与晶片粘合时,粘合层应尽可能的薄,不得渗入空气。粘合剂的配方为 618环氧树脂:二乙烯三胺:邻苯二甲酸二丁酯=100:8:10 粘合后加一定的压力,放置24小时,再在60℃~80℃温度下烘干4小时。+ Y2 w6 r; ^. A
    (3)阻尼块 阻尼块又名吸收块,其作用为降低降低晶片的机械品质系数,吸收声能量。如果没有阻尼块,电振荡脉冲停止时,压电晶片因惯性作用,仍继续振动,加长了超声波的脉冲宽度,使盲区增大,分辨力差。吸收块的声阻抗等于晶片的声阻抗时,效果最佳,常用的吸收快配方如下 钨粉:环氧树脂:二乙烯三胺(硬化剂):邻苯二甲酸二丁酯(增塑剂)=35克:10克:0.5克:1克 为使晶片和阻尼块粘合良好,在灌浇前先用丙酮清洗晶片和晶片座表面,并加热至60℃~80℃再行灌浇。环氧树脂和钨粉应充分混合均匀。灌浇后把探头倾斜,使阻尼块上表面倾斜20°左右,这样可消除声波在吸收块上的发射,使荧光屏上杂波减少。' p, ]( f* m; F" W9 o; Q/ V4 N
    2.超声波探伤仪探头之二:斜探头
    1 Q" n6 D" I! t) V" m7 ^5 x超声波探伤仪斜探头可发射及接收横波。 斜探头主要由压电晶片、阻尼块和斜楔块组成。晶片产生纵波,经斜楔倾斜入射到被测工件中,转换为横波。斜楔为有机玻璃,被测工件为钢,斜探头的角度(即入射角)在28°~61°之间时,在钢中可产生横波。斜楔的形状应使声波在斜楔中传播时不得返回晶片,以免出现杂波。直探头在液体中倾斜入射工件时,也能产生横波。7 T' W( w0 o6 S5 t: D- G5 s7 }/ ?
    3.超声波探伤仪探头之三:表面波探头
    # X2 d7 \+ p% R8 O' R表面探头波可发射和接收表面波。0 I8 e. U/ u3 Q& M! f' C5 u  O5 t
    表面波探头是斜探头的一个特例。当入射角增大到某一角度,使在工件中横波的折射角为90°时,在工件中可产生表面波,直探头在液体中倾斜入射工件时,也能产生表面波。
    2 D$ W' L+ }- I9 |& F4.超声波探伤仪探头之四:兰姆波探头
    5 G3 l3 B, D+ W% L  o/ d可发射和接收兰姆波,也是斜探头的一个特例。当入射角达到一定角度时,在工件中产生兰姆波,直探头在液体中倾斜入射工件时,也能产生兰姆波。
    ) H  k$ |- v* I$ t$ f3 s& R" {5.超声波探伤仪探头之五:可变角探头
    8 ]9 x/ \- R) S3 A可变角探头可连续改变入射角,以产生纵波,横波,表面波和兰姆波。压电晶片固定在半圆楔块上,半圆楔快又置于大楔块的圆洞内,空隙处注有油,以作导声耦合剂。半圆楔块转动时,入射角即改变。
    . L7 \$ O4 n: K8 ]5 e; ]0 X! ^, J6.超声波探伤仪探头之六:双晶探头  L" M$ P$ f( ~6 O8 A) Y3 Q! n9 z
    超声波探伤仪双双晶探头,又称组合探头,两块压电晶片装在一个探头架内,一个晶片发射,另一个接收。双探头发射及接收纵波,晶片下的延迟块使声波延迟一段时间后射入工件,这样可探测近表面的缺陷并可提高分辨力。两块晶片有一倾角(一般约3°~18°),两晶片声场重合部分(阴影部分),是探伤灵敏度较高的部位。/ ^6 r( M2 D! a: o
    7.超声波探伤仪探头之七:水浸探头2 \  z9 H  c& i, V
    可在水中探伤,其结构与直探头相似,只是探头较长,以便浸在水中,保护膜也可去掉。
    1 L7 \$ E  N( T% w0 l0 w1 S8.超声波探伤仪探头之八:聚焦探头
    5 g, f8 t3 s+ _0 W1 }# [可将超声波聚集成一细束(线状或点状),在焦点处声能集中,可提高探伤灵敏度及分辨力。聚焦探头多用于液浸法自动化探伤。探头发射纵波,但在液体中倾斜入射到工件时,由于入射角的不同,在工件中可产生横波、表面波或兰姆波,根据需要而定。超声聚焦有二种方法:一种是将压电晶片做成凹面,发射的声波直接聚焦
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