超聲波探傷常用的探頭該如何選擇？

     常用超聲波探頭的選擇方法

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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我們先來(lái)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

（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

（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

    橫波斜探頭是通過(guò)波形轉(zhuǎn)換來(lái)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(guò)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

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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）探頭帶寬的選擇

       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(guò)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(wèn)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。

              焊縫探傷超聲波探頭的選擇方案參考

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。