超声波设备的组成——超声波探头

超声波探伤设备一般由超声波探伤仪、探头和试块组成。

超声波探头又称压电超声换能器，是实现电—声能量相互转换的能量转换器件。

1.探头的种类

由于工件形状和材质、探伤目的及探伤条件等不同，因而将使用各种不同形式的探头。

在焊缝探伤中采用的探头有以下几种：

1）直探头

声束垂直于被探工件表面入射的探头称为直探头。它可发射和接受纵波。

组成：压电元件、吸收块、保护膜和壳体等。

a.压电元件

由压电晶片经过极化和涂上电极制成。

在压电晶片上涂上电极的目的：使供给晶片的电压能够均匀分布。

b.吸收块

由环氧树脂和钨粉制成，浇注在晶片背面上。

作用：吸收杂波，并使晶片在激励电脉结束后，将声能很快损耗掉而停止振动，以便接收反射回波。

c.保护膜

使压电元件免于和工件直接接触受磨损、碰坏。

分类：软膜、硬膜

d.壳体

由金属或塑料制成

作用：压电元件的接收极

2）斜探头

利用透声斜楔块使声束倾斜于工件表面射入工件的探头称为斜探头。

它可发射和接收横波。

组成：探头芯、斜楔块和壳体等

斜楔块由有机玻璃制成，与工件组成固定倾斜的异质界面，使探头芯中压电元件发射的纵波通过波形转换，以折射波的形式在工件中传播。

K=tg γ=1.0、1.5、2.0、2.5、3.0

3）水浸聚焦探头

它是一种由超声波探头和声透镜组合而成的探头。

4）双晶探头

双晶探头又称分割式TR探头，主要用探测近表面缺陷和薄工件的测厚。

焊缝超声波探伤常使用斜探头。斜探头的主要性能如下：

1）折射角γ（或探头K值）

γ或K值大小决定了声束入射工作的方向和声波传播途径，是为缺陷定位计算提供的一个有用数据。

2）前沿长度

声束入射点至探头前端面的距离成前沿长度，又称接近长度。它反映了探头对有余高的焊缝可接近的程度。

3）声轴偏离角

探头主声速轴线与晶片中心法线之间的夹角称为声速轴线偏向角。其反应主声束中心线与晶片中心法线的重合程度。

声轴偏离角影响缺陷定位和指示长度测量精度及对缺陷方向性误判，从而影响探伤结果。

探头型号由五部分组成，用一组数字和字母表示，其排序如下：

1）基本频率 单位为MHz。

2）晶片材料 常用的晶片材料（压电材料）及其代号见表4-3所示。

3）晶片尺寸

圆形晶片为晶片直径；方形晶片为晶片长度×宽度；分割探头晶片为分割前的尺寸。

4）探头种类

用汉语拼音缩写字母表示，直探头也可以不标出。

5）探头特征 斜探头为其K值或γ，单位为°。

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