超声波探伤仪探头的分类

超声波探伤仪探头的分类
超声波探伤仪探头主要由压电晶片组成。探头可发射及接收超声波。探头由于其结构的不同可分为直探头（纵波）、斜探头（横波）、表面波探头（表面波）、兰姆波探头（兰姆波）、可变角探头（纵波、横波、表面波、兰姆波）、双探头（一个探头发射，另一个探头接收）、聚焦探头（将声波聚集为一细束）、水浸探头（可浸在液体中）以及其它专用探头（如探高压瓷瓶的S型或扁平探头或探人体用的医用探头）等。
1.超声波探伤仪探头之一：直探头  
直探头也称平探头，可发射及接受纵波。
直探头主要由压电晶片、阻尼块（吸收块）及保护膜组成。
  （1）压电晶片 压电晶片的厚度与超声频率成反比。例如锆钛酸铅（PZT-5）的频率厚度常数为1890千赫/毫米， 晶片厚度为1毫米时，自然频率为1.89兆赫，厚度为0.7毫米时，自然频率约2.5兆赫。电压晶片的直径与扩散角成反比。电压晶片两面敷有银层，作为导电的极板，晶片底面接地线，晶片上面接导线引至电路上。
  （2）保护膜 直探头为避免晶片与工件直接接触而磨损晶片，在晶片下粘合一层保护膜，有软性保护和硬性保护 两种。软性的可用塑料薄膜（厚约0.3毫米），与表面粗糙的工件接触较好。硬性可用不锈钢片或陶瓷片。保护膜的厚度为二分之一波长的整数倍，声波穿透率最大。厚度为四分之一波长的奇数倍时，穿透率最小。晶片与保护膜粘合后，探头的谐振频率将降低。保护膜与晶片粘合时，粘合层应尽可能的薄，不得渗入空气。粘合剂的配方为 618环氧树脂：二乙烯三胺：邻苯二甲酸二丁酯=100：8：10 粘合后加一定的压力，放置24小时，再在60℃~80℃温度下烘干4小时。
  （3）阻尼块 阻尼块又名吸收块，其作用为降低降低晶片的机械品质系数，吸收声能量。如果没有阻尼块，电振荡脉冲停止时，压电晶片因惯性作用，仍继续振动，加长了超声波的脉冲宽度，使盲区增大，分辨力差。吸收块的声阻抗等于晶片的声阻抗时，效果最佳，常用的吸收快配方如下 钨粉：环氧树脂：二乙烯三胺（硬化剂）：邻苯二甲酸二丁酯（增塑剂）=35克：10克：0.5克：1克 为使晶片和阻尼块粘合良好，在灌浇前先用丙酮清洗晶片和晶片座表面，并加热至60℃~80℃再行灌浇。环氧树脂和钨粉应充分混合均匀。灌浇后把探头倾斜，使阻尼块上表面倾斜20°左右，这样可消除声波在吸收块上的发射，使荧光屏上杂波减少。
2.超声波探伤仪探头之二：斜探头
  超声波探伤仪斜探头可发射及接收横波。 斜探头主要由压电晶片、阻尼块和斜楔块组成。晶片产生纵波，经斜楔倾斜入射到被测工件中，转换为横波。斜楔为有机玻璃，被测工件为钢，斜探头的角度（即入射角）在28°~61°之间时，在钢中可产生横波。斜楔的形状应使声波在斜楔中传播时不得返回晶片，以免出现杂波。直探头在液体中倾斜入射工件时，也能产生横波。
3.超声波探伤仪探头之三：表面波探头
表面探头波可发射和接收表面波。
表面波探头是斜探头的一个特例。当入射角增大到某一角度，使在工件中横波的折射角为90°时，在工件中可产生表面波，直探头在液体中倾斜入射工件时，也能产生表面波。
4.超声波探伤仪探头之四：兰姆波探头
可发射和接收兰姆波，也是斜探头的一个特例。当入射角达到一定角度时，在工件中产生兰姆波，直探头在液体中倾斜入射工件时，也能产生兰姆波。
5.超声波探伤仪探头之五：可变角探头
可变角探头可连续改变入射角，以产生纵波，横波，表面波和兰姆波。压电晶片固定在半圆楔块上，半圆楔快又置于大楔块的圆洞内，空隙处注有油，以作导声耦合剂。半圆楔块转动时，入射角即改变。
6.超声波探伤仪探头之六：双晶探头
超声波探伤仪双双晶探头，又称组合探头，两块压电晶片装在一个探头架内，一个晶片发射，另一个接收。双探头发射及接收纵波，晶片下的延迟块使声波延迟一段时间后射入工件，这样可探测近表面的缺陷并可提高分辨力。两块晶片有一倾角（一般约3°~18°），两晶片声场重合部分（阴影部分），是探伤灵敏度较高的部位。
7.超声波探伤仪探头之七：水浸探头
可在水中探伤，其结构与直探头相似，只是探头较长，以便浸在水中，保护膜也可去掉。
8.超声波探伤仪探头之八：聚焦探头
可将超声波聚集成一细束（线状或点状），在焦点处声能集中，可提高探伤灵敏度及分辨力。聚焦探头多用于液浸法自动化探伤。探头发射纵波，但在液体中倾斜入射到工件时，由于入射角的不同，在工件中可产生横波、表面波或兰姆波，根据需要而定。超声聚焦有二种方法：一种是将压电晶片做成凹面，发射的声波直接聚焦。

中国无损检测论坛（China NDT Forum）
2014年7月25日