探伤仪

特性

1、超声波在介质中传播时，在不同质界面上具有反射的特性，如遇到缺陷，缺陷的尺寸等于或大于超声波波长时，则超声波在缺陷上反射回来，探伤仪可将反射波显示出来；如缺陷的尺寸甚至小于波长时，声波将绕过射线而不能反射。

2、波声的方向性好，频率越高，方向性越好，以很窄的波束向介质中辐射，易于确定缺陷的位置。

3、超声波的传播能量大，如频率为1MHZ（1兆赫兹）的超声波所传播的能量，相当于振幅相同而频率为1000HZ（赫兹）的声波的100万倍。

检测原理

探伤仪检测通常是对被测物体（比如工业材料、人体）发射超声，然后利用其反射、多普勒效应、透射等来获取被测物体内部的信息并经过处理形成图像。

探伤仪其中多普勒效应法是利用超声在遇到运动的物体时发生的多普勒频移效应来得出该物体的运动方向和速度等特性；透射法则是通过分析超声穿透过被测物体之后的变化而得出物体的内部特性的，其应用还处于研制阶段；

探伤仪内部缺陷性质的估判及原因和防止措施

气孔：

单个气孔回波高度低，波形为单缝，较稳定。从各个方向探测，反射波大体相同，但稍一动探头就消失，密集气孔会出现一簇反射波，波高随气孔大小而不同，当探头作定点转动时，会出现此起彼落的现象。产生这类缺陷的原因主要是焊材未按规定温度烘干，焊条药皮变质脱落、焊芯锈蚀，焊丝清理不干净，手工焊时电流过大，电弧过长;埋弧焊时电压过高或网络电压波动太大;气体保护焊时保护气体纯度低等。如果焊缝中存在着气孔，既破坏了焊缝金属的致密性，又使得焊缝有效截面积减少，降低了机械性能，特别是存链状气孔时，对弯曲和冲击韧性会有比较明显降低。防止这类缺陷产生的措施有：不使用药皮开裂、剥落、变质及焊芯锈蚀的焊条，生锈的焊丝必须除锈后才能使用。所用焊接材料应按规定温度烘干，坡口及其两侧清理干净，并要选用合适的焊接电流、电弧电压和焊接速度等。

夹渣：

点状夹渣回波信号与点状气孔相似，条状夹渣回波信号多呈锯齿状波幅不高，波形多呈树枝状，主峰边上有小峰，探头平移波幅有变动，从各个方向探测时反射波幅不相同。这类缺陷产生的原因有：焊接电流过小，速度过快，熔渣来不及浮起，被焊边缘和各层焊缝清理不干净，其本金属和焊接材料化学成分不当，含硫、磷较多等。防止措施有：正确选用焊接电流，焊接件的坡口角度不要太小，焊前必须把坡口清理干净，多层焊时必须层层清除焊渣;并合理选择运条角度焊接速度等。

未焊透：

反射率高，波幅也较高，探头平移时，波形较稳定，在焊缝两侧探伤时均能得到大致相同的反射波幅。这类缺陷不仅降低了焊接接头的机械性能，而且在未焊透处的缺口和端部形成应力集中点，承载后往往会引起裂纹，是一种危险性缺陷。其产生原因一般是：坡口纯边间隙太小，焊接电流太小或运条速度过快，坡口角度小，运条角度不对以及电弧偏吹等。防止措施有：合理选用坡口型式、装配间隙和采用正确的焊接工艺等。

未熔合：

探头平移时，波形较稳定，两侧探测时，反射波幅不同，有时只能从一侧探到。其产生的原因：坡口不干净，焊速太快，电流过小或过大，焊条角度不对，电弧偏吹等。防止措施：正确选用坡口和电流，坡口清理干净，正确操作防止焊偏等。

裂纹：

回波高度较大，波幅宽，会出现多峰，探头平移时反射波连续出现波幅有变动，探头转时，波峰有上下错动现象。裂纹是一种危险性最大的缺陷，它除降低焊接接头的强度外，还因裂纹的末端呈尖销的缺口，焊件承载后，引起应力集中，成为结构断裂的起源。裂纹分为热裂纹、冷裂纹和再热裂纹三种。热裂纹产生的原因是：焊接时熔池的冷却速度很快，造成偏析;焊缝受热不均匀产生拉应力。防止措施：限制母材和焊接材料中易偏析元素和有害杂质的含量，主要限制硫含量，提高锰含量;提高焊条或焊剂的碱度，以降低杂质含量，改善偏析程度;改进焊接结构形式，采用合理的焊接顺序，提高焊缝收缩时的自由度。

反射法

探伤仪检测这里主要介绍的是应用最多的通过反射法来获取物体内部特性信息的方法。反射法是基于超声在通过不同声阻抗组织界面时会发生较强反射的原理工作的，正如我们所知道，声波在从一种介质传播到另外一种介质的时候在两者之间的界面处会发生反射，而且介质之间的差别越大反射就会越大，所以我们可以对一个物体发射出穿透力强、能够直线传播的超声波，探伤仪然后对反射回来的超声波进行接收并根据这些反射回来的超声波的先后、幅度等情况就可以判断出这个组织中含有的各种介质的大小、分布情况以及各种介质之间的对比差别程度等信息（其中反射回来的超声波的先后可以反映出反射界面离探测表面的距离，幅度则可以反映出介质的大小、对比差别程度等特性），探伤仪从而判断出该被测物体是否有异常。在这个过程中就涉及到很多方面的内容，包括超声波的产生、接收、信号转换和处理等。其中产生超声波的方法是通过电路产生激励电信号传给具有压电效应的晶体（比如石英、硫酸锂等），使其振动从而产生超声波；而接收反射回来的超声波的时候，这个压电晶体又会受到反射回来的声波的压力而产生电信号并传送给信号处理电路进行一系列的处理，探伤仪最后形成图像供人们观察判断。这里根据图像处理方法（也就是将得到的信号转换成什么形式的图像）的种类又可以分为A型显示、M型显示、B型显示、C型显示、F型显示等。其中A型显示是将接收到的超声信号处理成波形图像，根据波形的形状可以看出被测物体里面是否有异常和缺陷在那里、有多大等，探伤仪主要用于工业检测；M型显示是将一条经过辉度处理的探测信息按时间顺序展开形成一维的"空间多点运动时序图"，适于观察内部处于运动状态的物体，探伤仪如运动的脏器、动脉血管等；B型显示是将并排很多条经过辉度处理的探测信息组合成的二维的、反映出被测物体内部断层切面的"解剖图像"（医院里使用的B超就是用这种原理做出来的），探伤仪适于观察内部处于静态的物体；而C型显示、F型显示用得比较少。探伤仪检测不但可以做到非常准确，而且相对其他检测方法来说更为方便、快捷，也不会对检测对象和操作者产生危害，所以受到了人们越来越普遍的欢迎，有着非常广阔的发展前景。

应用

探伤仪的应用有很广泛，比如用超声的反射来测量距离，利用大功率超声的振动来清除附着在锅炉上面的水垢，利用高能超声做成"超声刀"来消灭、击碎人体内的癌变、结石等，探伤仪而利用超声的反射等效应和穿透力强、能够直线传播等的特性来进行检测也是其中一个很大的应用领域。探伤仪的检测应用主要包括在工业上对各种材料的检测和在医疗上对人体的检测诊断，通过它人们可以探测出金属等工业材料中有没有气泡、伤痕、裂缝等缺陷，可以检测出人们身体的软组织、血流等是否正常。

磁粉探伤仪

粉探伤仪适用于零件表面的探伤，主要适用于湿磁粉法检测曲轴、凸轮轴、花键轴等各种中小型零件的表面及近表面因铸造、淬火、加工、疲劳等原因引起的裂纹及细微缺陷，是单件检测，小批抽检，大批量检测的首选机型。

磁粉探伤优点

轻小，可以到现场探伤乃至高空进行探伤作业。包括对大型零部件进行局部磁化探伤。特别适用于平焊缝、角焊缝、压力容器、管道及形状复杂零部件的探伤。对不允许高电压进入设备内探伤的场合更为适合。

磁粉探伤缺点

磁粉探伤仪只能对大型工件分段探伤，不能一次性检测出全方位的裂纹，所以其探伤效率较低。

主要特点

该设备操作简便，工作效率高，采用工业PLC控制，既可手动单步操作，亦可自动循环工作，周、纵向电流分别可调，具有断电相位控制功能。可分别进行周向、纵向、复合磁化。工件可以转动，检测时机器可按工艺要求设定的程序自动完成除上下料及观察外（如夹紧、喷液、磁化、退磁、转动等等）的自动化工作。

主要技术指标

1、周向磁化电流：AC0－4000A连续可调驶带断电相位控制；

2、纵向磁化电流：DC0－20000AT连续可调带断电相位控制；

3、退磁磁势：AC20000－0AT连续可调自动衰减；

4、退磁效果：≤0.2mT；

5、夹紧方式：气动或电动夹紧；

6、电极间距：0－1000mm由夹具确定；

7、夹紧行程：0－50mm；

8、夹头转速：10rpm；

超声波探伤仪

工业用超声波探伤仪

（1）超声波探伤仪PD-F1仪器特点：

高分辨率TFTLCD，独特的遮阳设计，符合人体工程学。

采用高端ARM处理器，系统响应速度快，实时性好。

采用性能先进的前置放大器，大大减小检测盲区。

简洁易用的人机交互，仪器操控性强。

高达4GB海量存储，能够进行长时间的探伤波形动态记录，存储大量波形信息。

具有丰富的通信接口，强大的数据备份和数据转储能力。

防水等级IP64。

键盘背光功能。

探头接口采用瑞士原装进口的LEMO接头，美观大方，耐用性好。

增加Ethernet网口，可接入以太网。

增加了大量的操作提示信息，人机交互界面更加友好。

用户可根据自己喜好来选择不同的屏幕颜色。

内置AWS、API5UE等多种标准。

（2）超声波探伤仪主要性能指标：

探测范围：(09999)mm

工作频率：(0.2520)MHz

各频段等效输入噪声：<15%

发射脉冲：负脉冲s

能量可选择，适用探头范围广。

脉冲宽度在(0.10.5)μs范围内连续调节，以匹配不同频率的探头。

脉冲幅度：低（300伏）、中（500伏）、高（700伏）分级选择，适用探头范围广。

脉冲宽度：在（0.10.5）μs范围内连续调节，以匹配不同频率的探头。

超声波探伤仪探头阻尼：50Ω，150Ω、300Ω、400Ω可选，满足灵敏度及分辨率的不同工作。

动态范围：≥36dB

数字抑制：(080)%，不影响线性与增益。

垂直线性误差：≤2.6%。

水平线性误差：≤0.1%。

分辨力：>38dB。

灵敏度余量：60dB。

电噪声电平：≤10%。

滤波频带：（0.2520）MHz，根据探头频率全自动匹配，无需手动设置。

探伤通道：200组探伤工作通道。

探头接口：LEMO接口，ERA.1S。

探头类型：直探头、斜探头、双晶探头、穿透探头。

报*：蜂鸣器报*，键盘背光灯报*。

电源：直流（DC）9V；锂电池连续工作68小时以上。

外型尺寸：220×156×58(mm)结构待定。

环境温度：(-1050)℃。

相对湿度：(2095)%RH。

注：以上指标是在探头频率为2.5MHz、检波方式为全波的情况下所测得的。

（3）超声波探伤仪PD-F1主要功能参数：

数据采集：

硬件实时采样：10位AD转换器，采样速度125MHz，波形高度保真。

检波方式：正半波、负半波、全波、射频检波。

闸门读数：单闸门和双闸门读数方式可选；闸门内峰值读数、边缘检测可选。

增益：0-110dB，最小增益调节量0.1dB，独特的全自动增益调节及扫查增益功能。

超声波探伤仪探伤功能

波峰记忆：实时检索缺陷最高波，记录缺陷最大值。

Φ值计算：直探头锻件探伤找准缺陷最高波后自动计算、显示缺陷当量尺寸。

缺陷定位：实时显示缺陷水平、深度（垂直）、声程位置。

缺陷定量：缺陷当量dB值实时显示；

缺陷定性：通过回波包络波形，方便人工经验判断；

探头频率检测：通过抓取回波，准确检测出探头的中心频率，500mm范围内任意波幅回波，一键轻松完成检测；

曲面修正：修正斜探头圆管检测时的深度和水平距离；

超声波探伤仪修正模式：内弧/外弧；

DAC/AVG：曲线自动生成，取样点不受限制，并可进行补偿与修正。曲线随增益自动浮动、随声程自动扩展、随延时自动移动。能显示任意孔径的AVG曲线。

裂纹测高：利用端点衍射波自动测量、计算裂纹高度。

B型扫描：采用定时扫描方式形成B型图像。

门内展宽：放大回波细节，便于回波分析。

动态记录：检测实时动态记录、存储、回放波形，每段记录可达8分钟。

波形冻结：冻结屏幕上显示的波形，便于缺陷分析。

焊缝图示：显示焊缝坡口形式和声束走向，直观显示缺陷位置。

内置标准：可自由设置各行业探伤工艺标准。

回波编码：输入工件厚度，仪器根据一次波、二次波及多次波的区域能生成不同的背景色彩。

工作方式：直探头、斜探头、双晶探头、穿透探伤。

闸门报*：门位、门宽、门高任意可调；B闸门可选择设置进波报*或失波报*；数据存储：200组探伤参数通道，可预先调校好各类探头和仪器的组合参数，自由设置各行业探伤标准；可存储10000幅探伤回波信号及参数，实现存储、读出及通过USB接口传输。

实时时钟：实时探伤日期、时间的跟踪记录，并记录存储。

通讯接口：USB主机接口和从机接口，既能与PC机通信，又能方便地访问U盘。蓝牙无线通信模块。

电池模块：高容量锂电池模块，在线充电和脱机充电两种充电方式，方便探伤。

医用超声波探伤仪

超声波探伤仪工作原理与声纳有一定的相似性，即将超声波发射到人体内，当它在体内遇到界面时会发生反射及折射，并且在人体组织中可能被吸收而衰减。因为人体各种组织的形态与结构是不相同的，因此其反射与折射以及吸收超声波的程度也就不同，医生们正是通过仪器所反映出的波型、曲线，或影象的特征来辨别它们。此外再结合解剖学知识、正常与病理的改变，便可诊断所检查的器官是否有病。医生们应用的超声诊断方法有不同的形式，可分为A型、B型、M型及D型四大类:

A型：是以波形来显示组织特征的方法，主要用于测量器官的径线，以判定其大小。可用来鉴别病变组织的一些物理特性，如实质性、液体或是气体是否存在等。

B型：用平面图形的形式来显示被探查组织的具体情况。检查时，将人体界面的反射信号转变为强弱不同的光点，这些光点可通过荧光屏显现出来，这种方法直观性好，重复性强，可供前后对比，所以广泛用于妇产科、泌尿、消化及心血管等系统疾病的诊断。

M型：是用于观察活动界面时间变化的一种方法。最适用于检查心脏的活动情况，其曲线的动态改变称为超声心动图，可以用来观察心脏各层结构的位置、活动状态、结构的状况等，多用于辅助心脏及大血管疫病的诊断。

D型：是专门用来检测血液流动和器官活动的一种超声诊断方法，又称为多普勒超声诊断法。可确定血管是否通畅、管腔有否狭窄、闭塞以及病变部位。新一代的D型超声波还能定量地测定管腔内血液的流量。科学家又发展了彩色编码多普勒系统，可在超声心动图解剖标志的指示下，以不同颜色显示血流的方向，色泽的深浅代表血流的流速。还有立体超声显象、超声CT、超声内窥镜等超声技术不断涌现出来，并且还可以与其他检查仪器结合使用，使疾病的诊断准确率大大提高。超声波技术正在医学界发挥着巨大的作用，随着科学的进步，它将更加完善，将更好地造福于人类。

作用

主要用于探测机加工件内部有无缺陷（裂纹、砂眼、气孔、白点、夹杂等），焊缝是否合格，查找有无暗伤，从而判定工件合格与否。

全数字

真彩显示器：五种颜色可选、亮度可调

高性能锂电池，连续工作7小时

与计算机通讯，可自动生成探伤报告

实时显示SL、EL、GL、RL定量值

自动化功能

自动校准：自动测试“探头零点”、“K值”、“前沿”及“材料声速”；

自动显示缺陷回波位置（深度d、水平p、距离s、波幅、当量dB、孔径ф值）；

自由切换三种标尺（深度d、水平p、距离s），满足不同的探伤标准要求和探伤工程师的标尺使用习惯；

自动增益：自动将波形调至屏高的80%，大大提高了探伤效率；

自动录制探伤过程并可以进行动态回放；

自动φ值计算：直探头锻件探伤，找准缺陷最高波自动换算孔径ф值；

自动DAC、AVG曲线自动生成并可以分段制作，取样点不受限制，并可进行修正与补偿，满足任意探伤标准；阻尼自动。

放大接收

硬件实时采样：150MHz，波形高度保真

闸门信号：单闸门、双闸门，峰值或边缘读数

增益调节：手动调节110dB（0.2dB、0.5dB、1dB、2dB、6dB、12dB步进）或自动调节至屏高的80%

探伤功能

曲线包络和波峰记忆：实时检索并记录缺陷最高波

φ值计算：直探头锻件探伤找准缺陷最高波自动换算

动态录制：实时动态录制波形，并可存储、回放

缺陷定位：实时显示水平值L、深度值H、声程值S

缺陷定量：实时显示SL、EL、GL、RL定量值

实时显示孔状缺陷Φ值

缺陷定性：通过波形，人工经验判断

曲面修正：曲面工件探伤，修正曲率换算

B型扫描：实时扫查，描述缺陷横切面

声光报*

闸门报*：进波报*、失波报*

DAC报*：自由设置SL、EL、GL、RL报*

使用方法

五大常规方法是指射线探伤法、超声波探伤法、磁粉探伤法、涡流探伤法和渗透探伤法。

1、射线探伤方法

射线探伤是利用射线的穿透性和直线性来探伤的方法。这些射线虽然不会像可见光那样凭肉眼就能直接察知，但它可使照相底片感光，也可用特殊的接收器来接收。常用于探伤的射线有x光和同位素发出的γ射线，分别称为x光探伤和γ射线探伤。当这些射线穿过（照射）物质时，该物质的密度越大，射线强度减弱得越多，即射线能穿透过该物质的强度就越小。此时，若用照相底片接收，则底片的感光量就小；若用仪器来接收，获得的信号就弱。因此，用射线来照射待探伤的零部件时，若其内部有气孔、夹渣等缺陷，射线穿过有缺陷的路径比没有缺陷的路径所透过的物质密度要小得多，其强度就减弱得少些，即透过的强度就大些，若用底片接收，则感光量就大些，就可以从底片上反映出缺陷垂直于射线方向的平面投影；若用其它接收器也同样可以用仪表来反映缺陷垂直于射线方向的平面投影和射线的透过量。由此可见，一般情况下，射线探伤是不易发现裂纹的，或者说，射线探伤对裂纹是不敏感的。因此，射线探伤对气孔、夹渣、未焊透等体积型缺陷最敏感。即射线探伤适宜用于体积型缺陷探伤，而不适宜面积型缺陷探伤。

2、超声波探伤方法

人们的耳朵能直接接收到的声波的频率范围通常是20Hz到20kHz，即音（声）频。频率低于20Hz的称为次声波，高于20kHz的称为超声波。工业上常用数兆赫兹超声波来探伤。超声波频率高，则传播的直线性强，又易于在固体中传播，并且遇到两种不同介质形成的界面时易于反射，这样就可以用它来探伤。通常用超声波探头与待探工件表面良好的接触，探头则可有效地向工件发射超声波，并能接收（缺陷）界面反射来的超声波，同时转换成电信号，再传输给仪器进行处理。根据超声波在介质中传播的速度（常称声速）和传播的时间，就可知道缺陷的位置。当缺陷越大，反射面则越大，其反射的能量也就越大，故可根据反射能量的大小来查知各缺陷（当量）的大小。常用的探伤波形有纵波、横波、表面波等，前二者适用于探测内部缺陷，后者适宜于探测表面缺陷，但对表面的条件要求高。

3、磁粉探伤方法

磁粉探伤是建立在漏磁原理基础上的一种磁力探伤方法。当磁力线穿过铁磁材料及其制品时，在其（磁性）不连续处将产生漏磁场，形成磁极。此时撒上干磁粉或浇上磁悬液，磁极就会吸附磁粉，产生用肉眼能直接观察的明显磁痕。因此，可借助于该磁痕来显示铁磁材料及其制品的缺陷情况。磁粉探伤法可探测露出表面，用肉眼或借助于放大镜也不能直接观察到的微小缺陷，也可探测未露出表面，而是埋藏在表面下几毫米的近表面缺陷。用这种方法虽然也能探查气孔、夹杂、未焊透等体积型缺陷，但对面积型缺陷更灵敏，更适于检查因淬火、轧制、锻造、铸造、焊接、电镀、磨削、疲劳等引起的裂纹。

磁力探伤中对缺陷的显示方法有多种，有用磁粉显示的，也有不用磁粉显示的。用磁粉显示的称为磁粉探伤，因它显示直观、操作简单、人们乐于使用，故它是最常用的方法之一。不用磁粉显示的，习惯上称为漏磁探伤，它常借助于感应线圈、磁敏管、霍尔元件等来反映缺陷，它比磁粉探伤更卫生，但不如前者直观。由于磁力探伤主要用磁粉来显示缺陷，因此，人们有时把磁粉探伤直接称为磁力探伤，其设备称为磁力探伤设备。

4、涡流探伤方法

涡流探伤是由交流电流产生的交变磁场作用于待探伤的导电材料，感应出电涡流。如果材料中有缺陷，它将干扰所产生的电涡流，即形成干扰信号。用涡流探伤仪检测出其干扰信号，就可知道缺陷的状况。影响涡流的因素很多，即是说涡流中载有丰富的信号，这些信号与材料的很多因素有关，如何将其中有用的信号从诸多的信号中一一分离出来，是涡流研究工作者的难题，多年来已经取得了一些进展，在一定条件下可解决一些问题，但还远不能满足现场的要求，有待于大力发展。

涡流探伤的显著特点是对导电材料就能起作用，而不一定是铁磁材料，但对铁磁材料的效果较差。其次，待探工件表面的光洁度、平整度、边介等对涡流探伤都有较大影响，因此常将涡流探伤用于形状较规则、表面较光洁的铜管等非铁磁性工件探伤。

5、渗透探伤方法

渗透探伤是利用毛细现象来进行探伤的方法。对于表面光滑而清洁的零部件，用一种带色（常为红色）或带有荧光的、渗透性很强的液体，涂覆于待探零部件的表面。若表面有肉眼不能直接察知的微裂纹，由于该液体的渗透性很强，它将沿着裂纹渗透到其根部。然后将表面的渗透液洗去，再涂上对比度较大的显示液（常为白色）。放置片刻后，由于裂纹很窄，毛细现象作用显著，原渗透到裂纹内的渗透液将上升到表面并扩散，在白色的衬底上显出较粗的红线，从而显示出裂纹露于表面的形状，因此，常称为着色探伤。若渗透液采用的是带荧光的液体，由毛细现象上升到表面的液体，则会在紫外灯照射下发出荧光，从而更能显示出裂纹露于表面的形状，故常常又将此时的渗透探伤直接称为荧光探伤。此探伤方法也可用于金属和非金属表面探伤。其使用的探伤液剂有较大气味，常有一定毒性。

除以上五大常规方法外，近年来又有了红外、声发射等一些新的探伤方法。