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超聲探頭的命名方式與如何選擇

2021-10-25 13:59:04 admin


   超聲檢測(cè)中使用的探頭,是利用材料的壓電效應(yīng)實(shí)現(xiàn)電能、聲能轉(zhuǎn)換的換能器。一般由壓電晶片、阻尼塊、接頭、電纜線、保護(hù)膜和外殼組成,它是組成超聲檢測(cè)系統(tǒng)最重要的組件之一,探頭的性能直接影響超聲檢測(cè)能力和效果。

探頭的種類很多,根據(jù)波形不同,可分為縱波探頭、橫波探頭、表面波探頭等。根據(jù)耦合方式分為接觸式探頭和液(水)浸探頭。根據(jù)波束分為聚焦探頭與非聚焦探頭。根據(jù)晶片數(shù)量不同又分為單晶單頭、雙晶探頭等。此外還有高溫探頭、微型探頭等特殊用途的探頭。

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我們先了解一下探頭的命名方式。知道探頭上的數(shù)字和字母代表的含義,會(huì)有助于增加對(duì)探頭的認(rèn)識(shí),以便準(zhǔn)確的選擇探頭。

探頭型號(hào)的組成項(xiàng)目

探頭的型號(hào)一般由數(shù)字和字母組成,其排列順序如下: 標(biāo)稱頻率、壓電材料、晶片尺寸、種類、特征

(1)標(biāo)稱頻率:用阿拉伯?dāng)?shù)字表示,單位為兆赫(MHz

(2)壓電材料:用化學(xué)元素縮寫符號(hào)表示

壓電材料

代號(hào)

鋯鈦酸鉛陶瓷

P

鈦酸鋇陶瓷

B

鈦酸鉛陶瓷

T

鈮酸鋰單晶

L

碘酸鋰單晶

I

石英單晶

Q

其他壓電材料

N

注:壓電材料如不采用代號(hào),則用標(biāo)稱頻率數(shù)值表示


(3)晶片尺寸:用阿拉伯?dāng)?shù)字表示,單位為毫米(mm),其中:圓形晶片用直徑表示;方形晶片用長(zhǎng)×寬表示;雙晶探頭用圓形晶片一分為二的,用晶片分割前的直徑表示;方形晶片用長(zhǎng)×寬表示。

(4)種類:用一個(gè)或兩個(gè)字母作為代號(hào),其中直探頭可不標(biāo)注

種類

代號(hào)

直探頭

Z

斜探頭(用K值表示的)

K

斜探頭(用橫波折射角表示的)

X

斜探頭(用縱波折射角表示的)

XL

雙晶探頭

SJ

液浸探頭

YJ

表面波探頭

BM

可變角探頭

KB


(5)特征

a.斜探頭鋼中折射角正切值(K值)用阿拉伯?dāng)?shù)字表示;斜探頭鋼中折射角用阿拉伯?dāng)?shù)字在種類后表示。

b.雙晶探頭鋼中聲束會(huì)聚區(qū)中心深度用阿拉伯?dāng)?shù)字表示,單位為毫米(mm

c.液浸式聚焦探頭的水中聚焦用阿拉伯?dāng)?shù)字表示,單位為毫米(mm);液浸點(diǎn)聚焦探頭用字母DJ作為代號(hào);液浸線聚焦探頭用字母XJ作為代號(hào)。

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在超聲檢測(cè)中最常使用到的探頭就是接觸式縱波直探頭和接觸式斜探頭。

下面就簡(jiǎn)單介紹一下這兩種超聲波探頭及選擇方法。

1.探頭

a.接觸式縱波直探頭


  直探頭由插座、外殼、保護(hù)膜、壓電晶片、吸聲材料等組成,接觸面為可更換的軟膜。用于發(fā)射垂直于探頭表面?zhèn)鞑サ目v波,以探頭直接接觸工件表面的方式進(jìn)行檢測(cè)。主要用于檢測(cè)與檢測(cè)面平行或近似平行的缺陷,如經(jīng)常用在棒材、板材、鍛件、鑄件等材料的檢測(cè)。

b.接觸式斜探頭

超聲探頭的命名方式與如何選擇

    橫波斜探頭是通過波形轉(zhuǎn)換來實(shí)現(xiàn)橫波檢測(cè)的。橫波波長(zhǎng)短,檢測(cè)靈敏度高,主要用于檢測(cè)與檢測(cè)面垂直或成一定角度的缺陷,如焊縫中的未焊透、夾渣、裂紋、未融合等缺陷。

縱波斜探頭是利用小角度的縱波進(jìn)行檢測(cè),或者在橫波衰減過大的情況下,利用縱波穿透能力強(qiáng)的特點(diǎn)進(jìn)行斜入射縱波檢測(cè)。

           斜探頭K值與角度的對(duì)應(yīng)關(guān)系

序號(hào)

K值

對(duì)應(yīng)角度

1

K1

對(duì)應(yīng)45度

2

K1.5

對(duì)應(yīng)56.3度

3

K2

對(duì)應(yīng)63.4度

4

K2.5

對(duì)應(yīng)68.2度

5

K3

對(duì)應(yīng)71.6度

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2.選擇方法

(1)探頭頻率的選擇

a.對(duì)于小缺陷、厚度不大的工件,宜選擇較高頻率

b.對(duì)于大厚工件、高衰減材料,應(yīng)選擇較低頻率

   如對(duì)于晶粒較細(xì)的鍛件、軋制件和焊接件等,一般選用較高的頻率,常用2.5~10MHz;對(duì)于晶粒較大的鑄件、奧氏體鋼等宜選用較低的頻率,常用0.5~2.5 MHz。

(2)探頭帶寬的選

      探頭發(fā)射的超聲脈沖頻率都不是單一的,而是有一定帶寬的。

   a.寬帶探頭的脈沖寬度較小,深度分辨力好,盲區(qū)小,但由于探頭使用的阻尼較大,通常靈敏度較低.

   b.窄帶探頭則脈沖較寬,深度分辨力差,盲區(qū)大,但靈敏度較高,穿透能力強(qiáng)。寬帶探頭由于脈沖短,在材料內(nèi)部散射噪聲較高的情況下,具有比窄帶探頭信噪比好的優(yōu)點(diǎn)。對(duì)晶粒較大的鑄件、奧氏體鋼等宜選用寬帶探頭。

(3)探頭晶片尺寸的選擇

a.檢測(cè)面積范圍大的工件時(shí),為了提高檢測(cè)效率宜選用大晶片探頭

b.檢測(cè)厚度大的工件時(shí),為了有效地發(fā)現(xiàn)遠(yuǎn)距離的缺陷宜選用大晶片探頭

c.檢測(cè)小型工件時(shí),為了提高缺陷定位、定量精度宜選用小晶片探頭

d.檢測(cè)表面不太平整或曲率較大的工件時(shí),為了較少耦合損失宜選用小晶片探頭

(4)橫波斜探頭K值的選擇

在橫波檢測(cè)中,探頭的K值對(duì)缺陷檢出率、檢測(cè)靈敏度、聲束軸線的方向、一次聲程(入射點(diǎn)至底面反射點(diǎn)的距離)有較大的影響。

   a.當(dāng)工件厚度較小時(shí),應(yīng)選用較大的K值,以便增加一次波的聲程,避免近場(chǎng)區(qū)檢測(cè)

   b.當(dāng)工件厚度較大時(shí),應(yīng)選用較小的K值,以減少聲程過大引起的衰減,便于發(fā)現(xiàn)深度較大處的缺陷。

在焊縫檢測(cè)中,K值得選擇既要考慮到可能產(chǎn)生缺陷與檢測(cè)面形成的角度,還要保證主聲束能掃查整個(gè)焊縫界面。為了檢測(cè)單面焊根部是否焊透,還應(yīng)考慮端角反射問題,使K=0.7~1.5,因?yàn)镵<0.7或K>1.5,端角反射率低,容易引起漏檢。

             

以上探頭的選擇方式僅供參考,根據(jù)檢測(cè)人員的技術(shù)能力和檢測(cè)產(chǎn)品的具體情況做相應(yīng)調(diào)整。

宇時(shí)先鋒是專業(yè)生產(chǎn)超聲波探頭的廠家,
探頭生產(chǎn)控制嚴(yán)格外殼精美,采用加厚鋼套是同行的1.5倍延長(zhǎng)使用壽命增強(qiáng)靈敏度,探頭外殼采用鐳射技術(shù)調(diào)刻,精美,在市場(chǎng)中絕對(duì)找不到和我們一樣的外殼,有自己獨(dú)立的模具,探頭種類多達(dá)1000多種,頻率范圍覆蓋1MHZ-15MHZ,晶片尺寸覆蓋5㎜-12㎜。特殊型號(hào)可定制。可定制各種規(guī)格探頭。

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