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探头的选择及其工作原理

发布时间:2012-06-08   点击次数:2511次

探头的选择及其工作原理

     超声波探伤中,超声波的发射和接收都是通过探头来实现的。探头的种类很多,结构型式也不一样。探伤前应根据被检对象的形状、衰减和技术要求来选择探头,以下介绍探头晶片尺寸、型式、频率三个方面的选择。

*、探头晶片尺寸的选择
晶片尺寸对探伤也有一定的影响,选择晶片尺寸进要考虑以下因素:
1、晶片尺寸增加,半扩散角减少,波束指向性变好,超声波能量集中,对探伤有利。
2、晶片尺寸增加,近场区长度迅速增加,对探伤不利。
3、晶片尺寸大,辐射的超声波能量大,探头未扩散区扫查范围大,远距离扫查范围相对变小,发现远距离缺陷能力增强。
  以上分析说明晶片大小对声束指向性、近场区长度、近距离扫查范围和远距离缺陷检出能力有较大的影响。实际探伤中,探伤面积范围大的工件时,为了提高探伤效率宜选用大晶片探头;探伤厚度大的工件时,为了有效地发现远距离的缺陷宜选用大晶片探头;探伤小型工件时,为了提高缺陷定位定量精度宜选用小晶片探头;探伤表面不太平整,曲率较低较大的工件时,为了减少耦合损失宜选用小晶片探头。

第二、探头型式的选择
  常用的探头型式有纵波直探头、横波斜探头、表面波探头、双晶探头,聚焦探头等。一般根据工件的形状和可能出现缺陷的部位、方向等条件来选择探头的型式,使声束轴线尽量与缺陷垂直。
  纵波直探头波束轴线垂直于探测面,主要用于探测与探测面平行的缺陷,如锻件、钢板中的夹层、折叠等缺陷。
  横波斜探头主要用于探测与探测面垂直可成一定角度的缺陷,如焊缝中未焊透、夹渣、未溶合等缺陷。
  表面波探头用于探测工件表面缺陷,双晶探头用于探测工件近表面缺陷,聚焦探头用于水浸探测管材或板材。

第三、探头频率的选择
超声波探伤频率0.5~10MHz之间,选择范围大。一般选择频率时应考虑以下因素:
1、由于波的绕射,使超声波探伤灵敏度约为波长的一半,因此提高频率,有利于发现更小的缺陷。
2、频率高,脉冲宽度小,分辨力高,有利于区分相邻缺陷。
3、频率高,波长短,则半扩散角小,声束指向性好,能量集中,有利于发现缺陷并对缺陷定位。
4、频率高,波长短,近场区长度大,对探伤不利。
5、频率增加,衰减急剧增加。
  由以上分析可知,频率的高低对探伤有较大的影响,频率高,灵敏度和分辨力高,指向性好,对探伤有利;但近场区长度大,衰减大,又对探伤不利。实际探伤中要全面分析考虑各方面的因素,合理选择频率。一般在保证探伤灵敏度的前提下尽可能选用较低的频率。
  对于晶粒较细的锻件、轧制件和焊接件等,一般选用较高的频率,常用2.5~5MHz;对晶粒较粗大的铸件、奥氏体钢等宜选用较低的频率,常用0.5~2.5MHz。如果频率过高,就会引起严重衰减,屏幕上出现林状回波,信噪比下降,甚至无法探伤。

探头工作原理
      某些晶体材料在交变拉压应作用下,产生交变电场的效应称为正压电效应。反之当晶体材料在交变电场作用下,产生伸缩变形的效应称为逆压电效应。正、逆压电效应统称为压电效应。
  超声波探头中的压电晶片具有压电效应,当高频电脉冲激励压电晶片时,发生逆压电效应,将电能转换为声能(机械能),探头发射超声波。当探头接收超声波时,发生正压电效应,将声能转换为电能。不难看出超声波探头在工作时实现了电能和声能的相互转换,因此常把探头叫做换能器。

 

A3 超声波探头  探头线
规 格(型号)
单位
参考价
A型护环探头:1.35P 2.5P F40 F50 F60 F70
320
直探头
1.25P 2.5P 5P Φ10 Φ14 Φ20
140
0.5P Φ10 Φ14 Φ20
160
0.5P 1.25P 2.5P 5P Φ28 10P Φ10
180
斜探头
1.25P 2.5P 5P 10×16 K0.8 K1 K1.5 K2 K2.5
140
2.5P 5P 9×9 8×12 13×13 K1 K1.5 K2 K2.5 K3
140
2.5P 5P 6×6 K2 K2.5 K3
180
1.25P 2.5P 5P 18×18 K1 K1.5 K2 K2.5 K3
160
窄脉冲
5W14
160
10W6
240
10W12 5N14
180
表面波
2.5P4×17 62º 72º 5P4×7 62º 72º
160
5P8×12 62º 72º
160
可拆固定式
2.5PΦ14 2º 3º 4º 5º 6º 7º 8º 9º 10º
200
2.5PΦ10 2º 3º 4º 5º 6º 7º 8º 9º 10º
200
5PΦ20 2º 3º 4º 5º 6º 7º 8º 9º 10º
200
2.5PΦ14 30º 6.5º 40º 45º 50º
200
水浸式
2.5PΦ14 5PΦ12
240
2.5PΦ20 5PΦ14 2.5PΦ25 10PΦ5
240
可变式
5PΦ10×16 0º -90º 2.5PΦ10×16 0º -90º
360
水冲式
2.5PΦ14 5PΦ14 2.5PΦ20
300
水套
130
分割式
2.5P14FG 焦距F5 10.15.20.30
240
5P14FG 焦距F5 10.15.20.30
240
2.5P20FG 焦距F5 10.15.20.30
240
5P20FG 焦距F5 10.15.20.30
240
2.5P 5P 8×12 5º -15º
250
2.5P 5P10×16 5º -15º
250
叶片探头
叶片表面波探头
5P6×6
270
5P8×8
270
叶片横波探头
5P6×6
270
5P8×8
270
叶片纵波探头
5P6×6
220
叶片双晶探头
5P8×4×2
280
烟斗微型直探头
5PΦ5
300
5PΦ6
300
5PΦ8
300
微小盲区探头
 
1800
探头线
Q9-Q9
30
Q9-Q6
35
Q9-C6
35
Q6-C6
40

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