超声检测方法按原理分类
超声检测是根据超声波在介质中的传播特性,用超声波检测仪对超声回波、直通波或衍射波等波形显示及相关参数的测试来进行缺陷检测的方法。
按原理分类
超声检测方法依其原理,可分为脉冲反射法、衍射试差法、穿透法和共振法。目前主要应用脉冲反射法。
脉冲反射法
脉冲反射法简称反射法,它是把超声脉冲发射到被检工件内,检测来自内部或底面的反射波,根据反射波的情况来判断缺陷及其分布的方法。主要包括缺陷反射法、底面反射波高度法、底面多次反射波法等。
1.缺陷反射法
根据仪器显示屏上是否有缺陷显示进行判断的方法,称为缺陷反射法。该方法以缺陷回波传播时间对缺陷定位,以缺陷回波幅度对缺陷定量,它是脉冲反射法中的主要方法,应用广泛,灵敏度高,但受工件中缺陷的大小、方位及内含介质影响,如图4-1所示。
2.底波高度法
纵波检测中常用的一种方法。当工件的材质和厚度不变时,底面反射波高度应是基本不变的。如果工件内存在缺陷,底面反射波高度会下降甚至消失。据此来判断工件质量好坏的超声检测方法,称底波高度法。如图 4-2 所示。
底波高度法,主要适用于检测面与底面相平行的较厚工件。该法灵敏度低,并且要求耦合等操作条件一致,检出缺陷定位、定量不便,因而很少作为一种独立的检测方法使用,经常作为一种辅助手段配合缺陷反射波法发现某些倾斜和小而密集的缺陷。
3.多次底波法
其原理与底波反射高度法基本相同。当超声波在较薄的均匀介质中传播时,在显示屏上将出现按一定规律衰减的多次底波B1、B?、B3……。当工件中存在缺陷时,底面反射波的次数和幅度都将发生变化,这种用完好工件与有缺陷工件的底面反射波次数和幅度进行比较,来判断工件质量的方法称为多次底波法。
多次底波法,适用于厚度较小、形状简单、检测面与底面平行、表面粗糙度高的工件检测,该方法灵敏度较低。
衍射时差法
衍射时差法(Time of Flight Diffraction,简称TOFD),是利用缺陷部位的衍射波信号来检测和测定缺陷尺寸的一种超声检测方法,通常使用纵波斜探头,采用一收一发模式,该方法是在20世纪70年代首次提出的,如图4-3所示。
TOFD法也叫“裂纹端点衍射法”或“尖端反射法”,它使用一对同尺寸、同频率和同角度的纵波斜探头,按一定距离相向放置于被检测焊接接头两侧,一发一收,利用缺陷端点的超声衍射波传播时间差等信息,进行定量、定位或定性评价缺陷的方法。它不同于传统超声检测利用反射波的幅值来测定的方法,而是依赖于超声波与缺陷端部的相互作用。其相互作用的结果会在较大角度范围内发射衍射波,检出衍射波就能确定缺陷的存在。它是一种基于超声波衍射原理进行检测的无损检测方法。
穿透法
穿透法是采用一发一收双探头分别放置在工件相对的两端面,根据脉冲波或连续波穿透工件之后的能量变化来检测工件缺陷的方法。穿透法如图4-4所示。
共振法
根据工件共振特性来测量工件厚度变化情况的方法称为共振法。共振法测厚的原理见图4-5,目前已经很少采用此法。