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(yi)、 按照超聲波的連續性(xing)分類(lei)
1. 脈沖波超聲(sheng)探傷儀
這種儀器主要是通過周期性的(de)(de)發(fa)射不連(lian)續(xu)的(de)(de)脈沖波(bo)(bo)來(lai)激勵換(huan)能器產生超聲波(bo)(bo)，根據超聲波(bo)(bo)的(de)(de)傳(chuan)播速(su)度或者回波(bo)(bo)的(de)(de)幅值等特(te)性判(pan)斷工件中是否有缺陷(xian)，這是目前最常用的(de)(de)探(tan)傷儀模式。
2. 連續波(bo)超(chao)聲(sheng)探傷儀
這種儀器探(tan)頭向工件發射連(lian)續且頻(pin)率不變的(de)超聲波(bo)，主(zhu)要是(shi)通過觀察(cha)透過工件的(de)超聲波(bo)強度(du)的(de)變化來判斷(duan)工件中是(shi)否有(you)缺陷。這種儀器通常情況下靈敏(min)度(du)低(di)，而且難以確定(ding)缺陷位置，大(da)多被脈沖探(tan)傷儀器取(qu)代(dai)，不過仍舊應(ying)用在超聲波(bo)顯像(xiang)及超聲波(bo)共振(zhen)測厚等方面(mian)。
3. 調頻波超聲(sheng)探傷儀
這種儀(yi)(yi)器發射(she)的超聲波(bo)(bo)是(shi)周(zhou)期性連續且頻率周(zhou)期性變(bian)化的超聲波(bo)(bo)，主要是(shi)觀察發射(she)波(bo)(bo)與回波(bo)(bo)的變(bian)化，判(pan)斷工(gong)件中有無缺(que)陷(xian)。但其局(ju)限性是(shi)適用于檢測與探測面(mian)平行的缺(que)陷(xian)，所(suo)以這種儀(yi)(yi)器也大多被脈沖(chong)探傷(shang)儀(yi)(yi)器取代。
二、按缺陷顯示方式分類
1. A型顯示
A型(xing)顯(xian)示探(tan)傷(shang)儀反(fan)饋的(de)是(shi)波(bo)形，它(ta)顯(xian)示的(de)是(shi)超(chao)聲(sheng)波(bo)回波(bo)的(de)位置(zhi)(zhi)與幅(fu)度，回波(bo)的(de)位置(zhi)(zhi)反(fan)映的(de)是(shi)超(chao)聲(sheng)波(bo)的(de)傳播時間，幅(fu)度則(ze)是(shi)體現出(chu)了缺陷(xian)的(de)特(te)性。
2. B型顯示
B型顯示(shi)(shi)探(tan)傷(shang)儀反(fan)饋的(de)是圖像，探(tan)傷(shang)儀沿(yan)熒(ying)光屏(ping)橫坐(zuo)標方向(xiang)(xiang)機械掃描形成探(tan)頭的(de)掃查軌(gui)跡(ji)，沿(yan)縱(zong)坐(zuo)標方向(xiang)(xiang)反(fan)饋處(chu)回波的(de)時(shi)間(jian)（或距離），這樣(yang)就可(ke)以(yi)直(zhi)觀地表示(shi)(shi)出處(chu)于某一(yi)縱(zong)面上(shang)的(de)缺陷(xian)。
3. C型顯示
C型顯示探(tan)(tan)傷(shang)儀(yi)(yi)反饋的(de)也(ye)是(shi)圖(tu)像，探(tan)(tan)傷(shang)儀(yi)(yi)在橫坐標和縱坐標方向都是(shi)機械掃描來代表(biao)探(tan)(tan)頭在工作表(biao)面的(de)位置(zhi)。光點輝度(du)表(biao)示探(tan)(tan)頭接收信號幅度(du)，所(suo)以當探(tan)(tan)頭在工件表(biao)面移動反饋在熒光屏(ping)上(shang)便顯示出工件內部(bu)缺(que)陷的(de)平面圖(tu)像，但不能(neng)顯示缺(que)陷深度(du)。
A型、B型、C型三種顯示分別如圖3.17所示。
三、按超聲波(bo)的(de)通(tong)道分類(lei)
1. 單通道探傷儀
這種儀器在目前的超聲波檢測中(zhong)應(ying)用比較廣泛，一般(ban)是(shi)使(shi)用一個探(tan)頭或一對探(tan)頭。
2. 多(duo)通道(dao)探傷儀(yi)
在某些場(chang)合中(zhong)，單一的探頭接收的回波信息較少，所(suo)以采用(yong)多(duo)個或多(duo)對探頭同時工(gong)作，通常應用(yong)于自動(dong)化檢測。
四、按(an)工作制式(shi)分類
1. 模擬式超聲探傷儀
a. A型(xing)脈沖反射式超聲波探(tan)傷儀
A型脈(mo)沖(chong)反射(she)式超聲波探傷(shang)設備主要(yao)包(bao)含同步電(dian)(dian)路(lu)(lu)(lu)、發射(she)電(dian)(dian)路(lu)(lu)(lu)、接收放大電(dian)(dian)路(lu)(lu)(lu)、掃描(miao)電(dian)(dian)路(lu)(lu)(lu)、顯示電(dian)(dian)路(lu)(lu)(lu)和電(dian)(dian)源電(dian)(dian)路(lu)(lu)(lu)等主要(yao)電(dian)(dian)路(lu)(lu)(lu)，其(qi)次有(you)延時電(dian)(dian)路(lu)(lu)(lu)、報警電(dian)(dian)路(lu)(lu)(lu)、深度(du)補償電(dian)(dian)路(lu)(lu)(lu)、標(biao)記電(dian)(dian)路(lu)(lu)(lu)、跟(gen)蹤及記錄(lu)等附加裝置組成。電(dian)(dian)路(lu)(lu)(lu)框(kuang)圖如圖3.18所示。
工(gong)作原理：電(dian)(dian)路接(jie)通后，同(tong)(tong)步(bu)電(dian)(dian)路產生(sheng)(sheng)周期性同(tong)(tong)步(bu)脈沖(chong)(chong)信(xin)(xin)號，一方面同(tong)(tong)步(bu)脈沖(chong)(chong)觸發(fa)掃(sao)(sao)描(miao)發(fa)生(sheng)(sheng)器產生(sheng)(sheng)線性的(de)鋸(ju)齒波，經掃(sao)(sao)描(miao)放大(da)加到示波管(guan)水(shui)平(ping)（x軸(zhou)）偏(pian)轉板(ban)上，產生(sheng)(sheng)一個從左到右的(de)水(shui)平(ping)掃(sao)(sao)描(miao)線，即(ji)時基線。另一方面觸發(fa)發(fa)射(she)(she)電(dian)(dian)路產生(sheng)(sheng)高頻脈沖(chong)(chong)并作用(yong)于探(tan)頭(tou)(tou)，通過(guo)探(tan)頭(tou)(tou)的(de)逆(ni)壓電(dian)(dian)效應(ying)將信(xin)(xin)號轉換為聲(sheng)(sheng)信(xin)(xin)號，發(fa)射(she)(she)超(chao)聲(sheng)(sheng)波。超(chao)聲(sheng)(sheng)波在(zai)傳播(bo)過(guo)程中遇到異(yi)質界面（缺陷(xian)或(huo)底(di)面）產生(sheng)(sheng)反射(she)(she)，反射(she)(she)的(de)回(hui)波由探(tan)頭(tou)(tou)接(jie)收。通過(guo)探(tan)頭(tou)(tou)的(de)正壓電(dian)(dian)效應(ying)將聲(sheng)(sheng)信(xin)(xin)號轉換為電(dian)(dian)信(xin)(xin)號送(song)至放大(da)電(dian)(dian)路被放大(da)、檢波，信(xin)(xin)號電(dian)(dian)壓加到示波管(guan)的(de)垂直（y軸(zhou)）偏(pian)轉板(ban)上，使電(dian)(dian)子束發(fa)生(sheng)(sheng)垂直偏(pian)轉，在(zai)水(shui)平(ping)掃(sao)(sao)描(miao)的(de)相應(ying)位(wei)置上產生(sheng)(sheng)缺陷(xian)的(de)回(hui)波和(he)底(di)面波。
b. B型顯示(shi)超(chao)聲波探傷儀
工作(zuo)原(yuan)理：同(tong)步電路(lu)產生脈沖(chong)信號觸(chu)發探頭(tou)發射(she)超聲波信號，同(tong)時也觸(chu)發y掃(sao)描電路(lu)，并將鋸齒波電壓施(shi)加在(zai)(zai)示(shi)波管y軸(zhou)偏(pian)轉板(ban)上(shang)(shang)。施(shi)加在(zai)(zai)x軸(zhou)偏(pian)轉板(ban)上(shang)(shang)的是隨(sui)探頭(tou)位(wei)置(zhi)變(bian)(bian)化(hua)而變(bian)(bian)化(hua)的直流電壓，當探頭(tou)在(zai)(zai)工件上(shang)(shang)沿直線移動(dong)時，在(zai)(zai)顯(xian)示(shi)器上(shang)(shang)顯(xian)示(shi)出沿探頭(tou)掃(sao)描線所處的截面(mian)上(shang)(shang)的前(qian)后表(biao)面(mian)，內部反(fan)射(she)界面(mian)的位(wei)置(zhi)、取(qu)向及深度(du)。電路(lu)框圖如圖3.19所示(shi)。
c. C型顯示超聲(sheng)探傷(shang)儀(yi)
C型顯示超(chao)聲波探傷儀一般(ban)由同步(bu)、發射、放大(da)、與門、閘(zha)門、平面顯示器與機械同步(bu)組(zu)成(cheng)，如(ru)圖3.20所(suo)示。
工(gong)作(zuo)原理：同步(bu)電(dian)路產(chan)生(sheng)同步(bu)脈沖(chong)信號(hao)激勵換能器產(chan)生(sheng)超聲波信號(hao)，傳遞到工(gong)件(jian)中，并同時(shi)觸(chu)發閘(zha)(zha)門(men)電(dian)路以獲(huo)得閘(zha)(zha)門(men)信號(hao)。示(shi)波管(guan)的(de)橫縱坐標分(fen)別(bie)表示(shi)工(gong)件(jian)探(tan)測面(mian)上的(de)相(xiang)(xiang)應的(de)橫坐標和縱坐標。電(dian)位器x和y的(de)直流電(dian)壓(ya)分(fen)別(bie)作(zuo)用于控制(zhi)示(shi)波管(guan)的(de)水(shui)平和垂直偏(pian)轉(zhuan)板。機械同步(bu)將探(tan)頭與兩個電(dian)位器實現(xian)聯(lian)動。探(tan)頭移(yi)動時(shi)，把移(yi)動的(de)X分(fen)量與Y分(fen)量分(fen)別(bie)施加在(zai)水(shui)平和垂直偏(pian)轉(zhuan)板，偏(pian)轉(zhuan)板電(dian)壓(ya)發生(sheng)相(xiang)(xiang)應變(bian)化，使屏幕上的(de)坐標與工(gong)件(jian)探(tan)測面(mian)上的(de)坐標相(xiang)(xiang)對(dui)應。
d. 模擬式(shi)超(chao)聲波探傷儀的構成及其功能
模擬式超聲波探(tan)傷(shang)儀的電路框圖如圖3.21所(suo)示。
（1)組(zu)成部分及其作(zuo)用
①. 超聲(sheng)波探傷儀的協(xie)調中心是(shi)同(tong)步電路，它決定著激勵信號的重復頻率。
②. 發射電路主要作(zuo)用是產生高壓(ya)脈沖作(zuo)用于超聲波換能器產生超聲波。
③. 掃描(miao)電路使顯示屏上出現條明亮的(de)時基(ji)線，也就是時間軸和水(shui)平掃描(miao)線。它控制著(zhu)掃描(miao)速度(du)，決定(ding)著(zhu)儀器的(de)檢測范圍。
④. 接(jie)收放(fang)(fang)大(da)電(dian)路將探頭產生(sheng)的微弱回波信(xin)號電(dian)壓放(fang)(fang)大(da)到顯(xian)(xian)示(shi)屏(ping)的縱坐(zuo)標方向，以顯(xian)(xian)示(shi)工(gong)作電(dian)壓。它控制著儀器的增益和衰(shuai)減。
（2)各主要(yao)開關和旋(xuan)鈕的作用及其調(diao)整方法。
在模擬(ni)式超聲波(bo)探(tan)傷儀面(mian)板(ban)上，合理選(xuan)用開(kai)關和(he)按鈕可以實現(xian)不(bu)同的(de)功能。各主要(yao)開(kai)關和(he)旋鈕的(de)作用及其調(diao)整方法(fa)如下：
①. 工作(zuo)方(fang)式(shi)選擇旋鈕
發(fa)射(she)探頭(tou)和(he)接(jie)收(shou)(shou)探頭(tou)分別連接(jie)到發(fa)射(she)插(cha)(cha)(cha)座和(he)接(jie)收(shou)(shou)插(cha)(cha)(cha)座，工作(zuo)方(fang)式選(xuan)擇(ze)旋鈕的作(zuo)用(yong)是選(xuan)擇(ze)檢測方(fang)式，即“雙探”或“單探”方(fang)式。當(dang)選(xuan)擇(ze)“雙探”時，兩個探頭(tou)的工作(zuo)模式為一(yi)(yi)發(fa)一(yi)(yi)收(shou)(shou)。當(dang)選(xuan)擇(ze)“單探”時，發(fa)射(she)插(cha)(cha)(cha)座和(he)接(jie)收(shou)(shou)插(cha)(cha)(cha)座內部連通，單個探頭(tou)自(zi)發(fa)自(zi)收(shou)(shou)。
②. 發射強度旋(xuan)鈕
此按鈕主要改變激勵脈沖(chong)的(de)強度，增加或者減小(xiao)發射功率，增大發射強度，有助于提高儀器靈敏(min)度。但脈沖(chong)變寬，分辨(bian)力差。因此，應(ying)根據(ju)實際情(qing)況選擇合適的(de)發射強度。
③. 增益旋鈕(niu)
接(jie)收信號幅值可能會非常低，這樣不(bu)利于信號分析，通過(guo)調(diao)(diao)節(jie)增益旋鈕，可以(yi)改變接(jie)收放(fang)大器的(de)放(fang)大倍數。使用時，將回波高(gao)度精確(que)地(di)調(diao)(diao)節(jie)到某(mou)一(yi)指(zhi)定高(gao)度，將儀器靈(ling)敏度確(que)定以(yi)后，在檢測(ce)過(guo)程中一(yi)般不(bu)再調(diao)(diao)整增益旋鈕。
④. 衰減器
衰減器可以調(diao)(diao)節檢測靈敏(min)度(du)(du)和測量(liang)回(hui)波(bo)振(zhen)幅。用來(lai)調(diao)(diao)節靈敏(min)度(du)(du)時，衰減讀數大，回(hui)波(bo)幅度(du)(du)低(di)；反之，靈敏(min)度(du)(du)高。用來(lai)調(diao)(diao)節回(hui)波(bo)振(zhen)幅時，衰減讀數大，回(hui)波(bo)幅度(du)(du)高；反之，回(hui)波(bo)幅度(du)(du)低(di)。
⑤. 深度范圍旋鈕(niu)
此按鈕主要是調節顯(xian)示在屏幕上的檢測范圍(wei)。可以將顯(xian)示在屏幕上的回波(bo)信號間距壓縮或者擴展(zhan)。
⑥. 深度細(xi)調旋(xuan)鈕
深(shen)度(du)細調旋(xuan)鈕(niu)的作用(yong)是精確調整檢(jian)測范(fan)(fan)圍。調節深(shen)度(du)細調旋(xuan)鈕(niu)，可連(lian)續改(gai)變掃描線的掃描速度(du)，從而使(shi)顯示屏上的回波(bo)(bo)間(jian)(jian)距在一定(ding)范(fan)(fan)圍內連(lian)續變化。調整檢(jian)測范(fan)(fan)圍時，應(ying)先(xian)將深(shen)度(du)粗調旋(xuan)鈕(niu)置(zhi)于合適(shi)的檔級，然后調節深(shen)度(du)細調旋(xuan)鈕(niu)，使(shi)反射(she)波(bo)(bo)的間(jian)(jian)距與反射(she)體(ti)的距離成一定(ding)比例。
⑦. 延遲旋鈕
此按鈕可以使顯(xian)示在屏幕上的回波(bo)信號大幅度(du)地左(zuo)右移動(dong)而不改變回波(bo)之間的距(ju)離。調節檢測范(fan)圍時，先(xian)用深度(du)粗調旋鈕和深度(du)細(xi)調旋鈕調節好回波(bo)間距(ju)，再用延(yan)遲(chi)旋鈕將反射波(bo)調至正確(que)位置(zhi)，通過延(yan)遲(chi)旋鈕進行零(ling)位校正，使聲(sheng)程原點(dian)與(yu)水(shui)平(ping)刻度(du)的零(ling)點(dian)重(zhong)合。
⑧. 聚焦(jiao)旋鈕
聚焦旋鈕可(ke)以調(diao)節電子束的(de)粗細(xi)程(cheng)度，可(ke)以根據實際(ji)情(qing)況調(diao)節，使顯示屏波形清(qing)晰。
⑨. 水平旋鈕
水平旋(xuan)(xuan)鈕也稱為零位調(diao)節旋(xuan)(xuan)鈕。通過調(diao)節水平旋(xuan)(xuan)鈕使掃描線連同回(hui)波(bo)一起(qi)左右移動(dong)一段距離(li)，回(hui)波(bo)之間的距離(li)不發生改(gai)變。
⑩. 重(zhong)復頻率(lv)旋(xuan)鈕
此按鈕調節的(de)是(shi)激勵脈沖(chong)(chong)的(de)重復頻(pin)率，即激勵脈沖(chong)(chong)的(de)發射(she)間(jian)隔。當屏幕上顯示的(de)圖(tu)案比較暗淡時，可以提(ti)高重復頻(pin)率，就會使圖(tu)案變得更加清晰。
?. 垂直旋鈕
通過(guo)調節垂直旋鈕使掃描線連同回(hui)波一起(qi)上(shang)下移動一段(duan)距離，回(hui)波之間的距離不發生改(gai)變。
?. 深度(du)補償開關(guan)
此(ci)旋鈕的作用(yong)是調節回波增益，減小(xiao)相同形狀(zhuang)但(dan)不(bu)同深度(du)的缺陷的回波高度(du)差。
2. 數字(zi)式(shi)超聲探傷儀
數字式超(chao)聲(sheng)探傷儀整機由微處理(li)器系統同(tong)步和控(kong)(kong)制，由發射、接收(shou)、數控(kong)(kong)放(fang)大器單(dan)元(yuan)，數據調整實時(shi)采集、存儲和分(fen)析(xi)、處理(li)單(dan)元(yuan)以及回(hui)波顯(xian)示(shi)和打印輸出(chu)等組成。
a. 數字式超(chao)聲(sheng)(sheng)探(tan)傷儀與模擬式超(chao)聲(sheng)(sheng)探(tan)傷儀的異同(tong)點對比
①. 基本(ben)組(zu)成
如圖(tu)3.22所示為(wei)數字(zi)式超聲探(tan)傷儀(yi)的(de)電路(lu)框圖(tu)，其發(fa)射電路(lu)與(yu)(yu)模(mo)(mo)擬(ni)式超聲探(tan)傷儀(yi)相(xiang)同，接收放(fang)大(da)電路(lu)的(de)衰減器(qi)與(yu)(yu)高頻放(fang)大(da)器(qi)等(deng)也與(yu)(yu)模(mo)(mo)擬(ni)式超聲探(tan)傷儀(yi)相(xiang)同，信號(hao)放(fang)大(da)后由(you)A/D轉(zhuan)換(huan)(huan)器(qi)轉(zhuan)換(huan)(huan)成數字(zi)信號(hao)，輸(shu)送到微處理(li)(li)器(qi)進(jin)行處理(li)(li)，顯(xian)示器(qi)進(jin)行處理(li)(li)，模(mo)(mo)擬(ni)式超聲探(tan)傷儀(yi)上的(de)檢(jian)波、濾(lv)波、抑(yi)制等(deng)功能(neng)可以通過對(dui)數字(zi)信號(hao)的(de)處理(li)(li)來(lai)完(wan)成。數字(zi)式儀(yi)器(qi)的(de)顯(xian)示是由(you)微處理(li)(li)器(qi)控制實現逐(zhu)步(bu)逐(zhu)點(dian)掃描，在(zai)顯(xian)示器(qi)上顯(xian)示二(er)維點(dian)陣圖(tu)。發(fa)射電路(lu)與(yu)(yu)模(mo)(mo)數轉(zhuan)換(huan)(huan)由(you)微處理(li)(li)器(qi)協調各部(bu)分(fen)的(de)工作，不再需要同步(bu)電路(lu)。
②. 儀器功(gong)能
數字式(shi)(shi)超(chao)(chao)聲探(tan)傷儀(yi)的(de)基本功(gong)能與(yu)模擬式(shi)(shi)超(chao)(chao)聲探(tan)傷儀(yi)相(xiang)同，各部分功(gong)能的(de)控(kong)制(zhi)方式(shi)(shi)不同。模擬式(shi)(shi)超(chao)(chao)聲探(tan)傷儀(yi)直接(jie)通過開(kai)關對儀(yi)器的(de)電(dian)路進行調整(zheng)；數字式(shi)(shi)超(chao)(chao)聲探(tan)傷儀(yi)采用人機對話，將控(kong)制(zhi)數據(ju)輸人微處理(li)器，由微處理(li)器控(kong)制(zhi)各電(dian)路的(de)工作，有利于自動檢查。
③. 儀器性(xing)能
兩類儀器的(de)發射(she)電路、接收電路相(xiang)同(tong)，因此儀器的(de)靈敏度、分辨率基(ji)本相(xiang)同(tong)。差別主要是信號的(de)模數轉換、處理及顯示部分，這部分功能(neng)直接影響對缺陷的(de)判斷。
b. 數字式(shi)超聲探傷儀的優缺點
①. 優點
接收信(xin)號數(shu)字化(hua)，使超聲(sheng)信(xin)號的存儲、記(ji)錄(lu)、再現、處理、分析都很方便，可(ke)以使超聲(sheng)信(xin)號永久記(ji)錄(lu)，使檢(jian)測(ce)過程(cheng)中重現更(geng)(geng)方便，同時也能從超聲(sheng)信(xin)號中得(de)到更(geng)(geng)多的量化(hua)信(xin)息；顯示(shi)器(qi)不(bu)需要(yao)傳統(tong)的示(shi)波器(qi)，使得(de)儀器(qi)更(geng)(geng)便于小(xiao)型(xing)化(hua)；軟件功能可(ke)以擴展，有(you)利于滿足不(bu)同使用(yong)場(chang)合的要(yao)求；為自動檢(jian)測(ce)系(xi)統(tong)的實現提供條件。
②. 缺(que)點(dian)
模數(shu)轉(zhuan)換器的采樣(yang)頻率、數(shu)據長度(du)、顯示器的分辨率等直接影(ying)響信(xin)號的質量，如果信(xin)號失真，會(hui)造成漏(lou)檢誤(wu)檢等，因(yin)此在使(shi)用(yong)過程(cheng)中應引起重視。
