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UTⅠ级超声检测 · 第5-8课时
通俗易懂版互动课件
第5课时:A型脉冲反射式探伤仪 —— 工业B超机
第6课时:试块与组合性能测试 —— 砝码和尺子
第7课时:检测方法与耦合技术 —— 超声波怎么进城
第8课时:缺陷定位与定量 —— 超声波破案
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超声检测仪器
认识工业B超机——A型脉冲反射式探伤仪的五大部分、旋钮操作与性能指标
第5课时 · A型探伤仪仪器五大部分总览
用"人体"来理解一台A型脉冲反射式超声探伤仪
| 电路名称 | 人体类比 | 通俗解释 |
|---|---|---|
| 同步电路 | ❤️ 心脏 | "总指挥",每隔固定时间发信号,告诉发射电路"该发射了",同时告诉扫描电路"该画线了"。没有它,各干各的,屏幕上一团乱。 |
| 发射电路 | 👄 嘴巴 | 收到同步信号后,产生几百伏高压电脉冲,加到探头晶片上,晶片振动→超声波发出。就像你张嘴喊了一声。 |
| 接收放大电路 | 👂 耳朵+大脑 | 探头接收到回波后,信号非常微弱(几毫伏),接收电路把它放大几万倍,处理成屏幕上能显示的波形。就像你听到远处有人叫你。 |
| 显示电路(扫描电路) | 👁️ 眼睛 | 产生锯齿波电压,让电子束从左到右匀速扫描,形成水平时基线。回波信号让电子束上下跳动,画出波形。 |
| 电源 | 🩸 血液 | 给所有电路提供稳定工作电压。没有电源,一切归零。 |
第5课时 · A型探伤仪同步电路 + 发射电路详解
同步电路:整个仪器的"节拍器"
同步电路是整个系统的时钟,每秒钟发出几十个到几千个触发脉冲,让发射、扫描、接收三方同步工作。
发射电路:"点火器"
发射强度旋钮控制这个"电压大小"——就像汽车油门,踩深了跑得快,但费油还伤车。
第5课时 · A型探伤仪接收放大 + 显示电路详解
接收放大电路:把微弱信号"放大几万倍"
增益/衰减器就是控制这个"放大倍数"的旋钮。
显示电路(扫描电路):"画图的人"
第5课时 · A型探伤仪电源 + 五大部分一句话总结
电源:给所有电路"供血"
电源给所有电路提供稳定的工作电压。没有电源,一切归零。
五大部分流程图
第5课时 · A型探伤仪旋钮功能总览表
用"玩手机"的经验来理解仪器面板上的旋钮
| 旋钮名称 | 手机类比 | 通俗解释+注意事项 |
|---|---|---|
| 发射强度(发射电压) | 手机外放音量 | 电压越高,超声波能量越大,探得越深。但始脉冲会变宽,影响近表面检测。⚠️ 不是越大越好,够用就行。 |
| 增益/衰减器 | 手机听筒音量 | 增益=放大倍数。增益越大,波形越高,灵敏度越高。衰减器读数越大=衰减越多=灵敏度越低。⚠️ 易错:衰减器读数越大,灵敏度越低! |
| 抑制 | 手机的"降噪"功能 | 把小波(杂波)压下去,屏幕干净。但危险:小缺陷的回波也被压没了!⚠️ 现代仪器已取消此功能。 |
| 深度粗调 | 手机地图的缩放 | 选择显示范围。选200mm,满刻度代表200mm;选500mm,满刻度代表500mm。就像地图zoom out/zoom in。 |
| 深度细调 | 地图的微调 | 在粗调范围内微调扫描速度,让刻度对准实际深度。⚠️ 细调改变的是扫描速度(时基比例),不是延迟! |
| 延迟(水平移位) | 手机屏幕左移右移 | 把整条时基线往左或往右平移。用途:消除盲区、对准试块反射面。⚠️ 延迟≠深度细调!延迟是"整体平移",细调是"拉伸压缩"。 |
| 聚焦 | 手机拍照对焦 | 让电子束聚焦,波形变细变清晰。就像拍照时对焦,对清楚了才看得清。 |
第5课时 · A型探伤仪重点旋钮①:发射强度 + 增益/衰减器
发射强度:手机外放音量
增益/衰减器:手机听筒音量(⚠️ 核心易错点)
增益↑ → 灵敏度↑(波形变高)
衰减器读数↑ → 灵敏度↓(波形变矮)
两者方向相反!
第5课时 · A型探伤仪重点旋钮②:抑制的危害
抑制:手机的"降噪"功能(⚠️ 危险!)
⚠️ 深度调节三兄弟:粗调 · 细调 · 延迟
手机地图的缩放
选择显示范围(200mm/500mm)
决定"满刻度代表多少深度"
地图的微调
微调扫描速度,让刻度对准实际深度
改变"拉伸压缩"比例
手机屏幕左移右移
整条时基线整体平移
不改变刻度比例,只改变起点位置
细调拉比例
延迟移位置
三者完全不同!
第5课时 · A型探伤仪旋钮操作流程图
🔧 开机标准7步操作(必会!)
第5课时 · A型探伤仪仪器性能指标 + 第5课时易错点卡片
仪器好不好,看五个指标——用"买尺子"来理解
| 性能指标 | 通俗解释 | 影响什么 |
|---|---|---|
| 水平线性 | 时基线刻度准不准。就像尺子刻度是否均匀——1cm实际是1.1cm,这把尺子就不准。 | 定位精度(缺陷位置测得准不准) |
| 垂直线性 | 波高和反射体大小是否成正比。就像体重秤——100斤显示100,200斤显示200。 | 定量精度(缺陷大小估得准不准) |
| 动态范围 | 能同时显示的最大信号和最小信号的比值。就像手机屏幕——既能看到最亮白色,又能看到最暗灰色。 | 同时观察大缺陷和小缺陷的能力 |
| 灵敏度余量 | 达到规定灵敏度后还有多少"储备增益"。就像汽车油箱——开到目的地后还剩多少油。 | 仪器和探头的综合灵敏度储备 |
| 分辨力 | 区分两个相邻缺陷的能力。就像视力——能看清两棵靠得很近的树是分开的还是一棵。 | 能否发现紧挨着的两个缺陷 |
❶ 衰减器读数越大,灵敏度越低(和增益相反!)
❷ 深度细调改变的是扫描速度,不是延迟
❸ 抑制会丢失缺陷信息,正式检测要关掉
❹ 发射强度不是越大越好,够用就行
❺ 水平线性影响定位,垂直线性影响定量
试块与性能测试
超声检测的“标尺”——怎么用量具衡量缺陷
第6课时 · 试块测试标准试块认识
试块 = 超声检测的"砝码"和"尺子"
| 试块名称 | 别名 | 主要用途 |
|---|---|---|
| CSK-ⅠA | 国产标准试块(最常用) | ①测斜探头入射点(R100圆弧面)②测K值(φ50孔)③测分辨力(85/91/100阶梯底面)④测声轴偏斜角 → 一个试块干四件事,万能工具 |
| CSK-ⅡA/ⅢA | DAC试块 | 专门绘制DAC曲线(距离-波幅曲线)。有了它,就能根据回波高度判断缺陷当量大小。 |
| IIW试块 | 荷兰试块(国际标准) | 国际通用标准试块,可测盲区大致范围。形状像一块带圆弧和孔的"瑞士军刀"。 |
| 材质要求 | — | ①声速与被检工件相近(否则校准不准)②内部无大于φ2mm平底孔的缺陷(本身要"干净") |
第6课时 · 试块测试CSK-ⅠA速查表(🔥考试必考)
CSK-ⅠA试块各部位用途——考试高频!
| 试块部位 | 用途 | 通俗理解 |
|---|---|---|
| R100圆弧面 | 测斜探头入射点 | 找到最高回波时,探头前沿对应的刻度就是入射点。就像用手电筒照圆弧面,最亮的时候就是正对着。 |
| φ50圆孔 | 测K值(折射角正切) | 在φ50孔上找到最高回波,根据几何关系算出K值。K值 = tan(折射角),K2就是折射角约63.4°。 |
| 85/91/100mm阶梯底面 | 测直探头分辨力 | 三个底面只差5~9mm,能分清说明分辨力好。就像视力表——能看清多小的字。 |
| φ1.5横孔 | 测斜探头分辨力 | 原理同上,只是用横孔代替阶梯底面。 |
第6课时 · 试块测试入射点测定 + K值测定
入射点测定:找到超声波的"出发点"
K值测定:量"斜度"
第6课时 · 试块测试分辨力测试 + 盲区测试
分辨力测试:能不能分清两个靠得很近的东西
直探头:在CSK-ⅠA上区分85mm、91mm、100mm三个阶梯底面。
斜探头:区分φ50圆弧面。
盲区测试:仪器"近视眼的模糊区"
第6课时 · 试块测试⚠️ 盲区 vs 近场区辨析(核心考点)
两个完全不同的概念——考试最爱考这个!
本质:声波在靠近探头的区域里"打架"(声压起伏)
原因:声波自己的事——波源各点发出的声波互相干涉
比喻:你站在一个大喇叭旁边,声音太大听不清别人说话(物理现象)
解决:用双晶探头、聚焦探头,或避开近场区检测
本质:始脉冲太宽+接收电路还没"缓过来"(阻塞)
原因:仪器还没准备好接收回波
比喻:你刚喊完一句话,耳朵还在"嗡嗡响",听不到别人的回应(仪器问题)
解决:用双晶探头、延迟块探头,或调低发射强度
盲区 = 喊完耳朵还在嗡嗡响(仪器问题)
两者有重叠区域,但本质完全不同!
第6课时 · 试块测试灵敏度余量 + 始脉冲宽度
灵敏度余量:"还有多少余力"
灵敏度余量一般用dB表示,比如"余量30dB"——意思是还能再衰减30dB才看不到缺陷,余量越大,检测能力越强。
始脉冲宽度:调至规定灵敏度!不是最大!
第6课时 · 试块测试AVG/DGS曲线:“查表法”
AVG曲线(德国叫DGS):不用算,直接查
通用AVG曲线:以近场长度为单位归一化
横坐标:归一化距离 A = 实际距离 / 近场长度
纵坐标:归一化增益 V = 实际增益 / 参考增益
参数:归一化缺陷大小 G = 缺陷直径 / 晶片直径
📐 公式推导:AVG归一化公式
V = 实际增益 / 参考增益
G = 缺陷直径 / 晶片直径
实际声程 = A × 近场长度
第6课时 · 试块测试第6课时小结 + 易错点卡片
第6课时核心脉络
❶ 盲区 ≠ 近场区(两个完全不同的概念!)
❷ 始脉冲宽度测定需将灵敏度调至规定值,不是最大
❸ CSK-ⅠA的R100测入射点,φ50测K值,85/91/100测分辨力
❹ AVG曲线不能直接读实际声程,需要归一化换算
❺ 试块材质要和被检工件声速相近,否则校准不准
检测方法与耦合技术
超声波怎么“进”工件——给超声波铺条高速公路
第7课时 · 检测方法四大检测方法对比表
超声检测有四种主要方法,各有绝招
| 方法 | 原理(一句话) | 优点 | 缺点 | 通俗理解 |
|---|---|---|---|---|
| 脉冲反射法 | 发一个脉冲,听回音。有缺陷就有额外回波。 | 灵敏度高、可定位定量、操作灵活 | 有盲区、对近表面缺陷不敏感 | 喊山听回音 |
| 穿透法 | 一边发,另一边收。有缺陷就收不到(或变弱)。 | 无盲区、对平行表面的缺陷敏感 | 不能定位、小缺陷易漏检、灵敏度低 | 隔墙听音 |
| 液浸法 | 探头和工件都泡在水里(或喷水),用水做耦合剂。 | 耦合稳定、重复性好、适合自动化 | 设备复杂、需要水槽或喷水系统 | 泡在水里测 |
| 串列法 | 两个探头一前一后,一发一收,夹击缺陷。 | 适合检测垂直于探测面的平面缺陷 | 需要两个探头配合,操作复杂 | 两面夹击 |
第7课时 · 检测方法脉冲反射法详解
脉冲反射法——"喊山听回音"(最常用)
三种具体做法
缺陷回波法:看有没有额外的回波(有 = 有缺陷)
底波高度法:看底波有没有变矮(变矮 = 有缺陷挡住了)
多次底波法:看底波能来回反射几次(次数变少 = 有缺陷吸收能量)
第7课时 · 检测方法穿透法 + 液浸法详解
穿透法——"隔墙听音"
液浸法——"泡在水里测"
第7课时 · 检测方法串列法详解 + 耦合剂"护手霜"
串列法——"两面夹击"
特别适合:垂直于探测面的裂纹、未焊透等平面缺陷。
耦合剂——"抹护手霜"的学问
第7课时 · 检测方法耦合剂详解 + 扫查方式
耦合剂四个要求
① 声阻抗大(接近工件,声能传得进去)
② 粘度适当(太稀容易流走,太稠涂不开)
③ 无腐蚀性(不能腐蚀工件)
④ 易清洗(检测完要能洗干净)
曲面 → 接触面积小 → 需要高粘度耦合剂防止流失
光滑平面 → 接触好 → 机油就够了
自动化 → 需要大量、便宜、易获取 → 水最合适
扫查方式——"地毯式搜索"
常用方式:前后、左右、转角、环绕、锯齿形、平行、斜平行
扫查速度:手工检测 ≤ 150mm/s(太快会漏掉缺陷)
覆盖率:相邻扫查重叠 ≥ 探头直径的15%(就像刷墙,每刷子要重叠一点)
第7课时 · 检测方法第7课时小结 + 易错点卡片
第7课时核心脉络
❶ 脉冲反射法能定位定量,但穿透法不能定位
❷ 液浸法水层厚度 > 钢中横波全声程的1/2
❸ 串列法适合垂直于探测面的平面缺陷
❹ 耦合剂声阻抗越大越好(越接近工件越好)
❺ 粗糙表面用高粘度耦合剂(浆糊),光滑表面用机油
❻ 扫查速度≤150mm/s,覆盖率≥探头直径15%
缺陷定位与定量
“超声波破案”——知道罪犯在哪里、有多大
第8课时 · 定位定量扫描速度三种方法对比
发现缺陷后,怎么知道它在哪?
| 方法 | 时基线刻度代表 | 适用场景 | 通俗理解 |
|---|---|---|---|
| 声程法 | 声波走过的实际距离 | 通用 | 刻度 = 超声波实际走了多远(斜边长度) |
| 深度法 | 缺陷的垂直深度 | 厚焊缝常用 | 刻度 = 缺陷离表面有多深(直角边)。厚焊缝关心深度。 |
| 水平法 | 缺陷的水平距离 | 中薄板焊缝常用 | 刻度 = 缺陷离探头前沿的水平距离(另一条直角边)。中薄板关心水平位置。 |
第8课时 · 定位定量定位计算三步法
不管用哪种方法,定位就三步
📐 公式推导:斜探头定位计算公式
水平距离 = 声程 × sin(折射角)
K值 = tan(折射角) = 水平距离 / 深度
声程² = 深度² + 水平距离²(勾股定理)
第8课时 · 定位定量曲面工件定位修正
在圆柱面上探测,声束路径会变弯
外圆面周向横波探测:声束向外发散,缺陷显示位置比实际偏外。
内圆面周向横波探测:声束向内汇聚,缺陷显示位置比实际偏内。
第8课时 · 定位定量当量法详解
当量法:缺陷比声束小,怎么估大小?
三种做法
① 试块比较法:拿一个带已知平底孔的试块,比较回波高度
② AVG曲线法:查AVG曲线直接读当量
③ 当量计算法:用公式计算
第8课时 · 定位定量6dB法(半波高度法)详解
6dB法:手电筒照污点
端点6dB法:更精确
先找到缺陷的两个端点回波 → 对每个端点做6dB法 → 精度更高。比普通6dB法更精确,因为直接对准端点操作。
第8课时 · 定位定量其他测长法 + DAC曲线
其他测长方法
绝对灵敏度法:在规定的灵敏度下,移动探头找到缺陷回波消失的两个边界。灵敏度调得越高,测得的长度越大。
回波高度法:直接测缺陷波的高度,和基准波高比较。只能做相对评估。
底波高度法(F/B):用缺陷回波高度F与底波高度B的比值评估缺陷大小。F/B越大,缺陷越大。
DAC曲线——"及格线"
第8课时 · 定位定量非缺陷回波识别①
屏幕上出现的回波不一定都是缺陷!有些是"假信号"
迟到波
61°反射
三角反射(轴类锻件)
第8课时 · 定位定量非缺陷回波识别② + 真假回波找茬
幻像回波
侧壁干涉
草状回波(林状回波)
屏幕上显示5个回波波形,其中3个是真实缺陷,2个是假信号。让学生当"侦探",找出哪些是真的、哪些是假的,并说明判断依据。
第8课时 · 定位定量第8课时重点与难点总攻
定位 vs 定量 对比卡片
目的:知道缺陷的深度和水平位置
方法:声程法 / 深度法 / 水平法
工具:三角函数(深度=声程×cos折射角)
难点:曲面工件需要修正
目的:知道缺陷的大小和严重程度
方法:当量法(小缺陷)/ 测长法(大缺陷)
工具:6dB法 / DAC曲线 / F/B比值
难点:当量尺寸≠实际尺寸
❶ 当量法给出的是当量尺寸,不是实际尺寸(一般偏小)
❷ 扫查灵敏度 ≠ 基准灵敏度(扫查灵敏度通常高6dB)
❸ 深度法适合厚焊缝,水平法适合中薄板
❹ 迟到波、幻像回波、草状回波都是假信号,不是缺陷
❺ 幻像回波可以通过降低重复频率消除
知识脉络四课时知识脉络图
课时5→8完整知识流程
认识仪器
校准仪器
怎么检测
缺陷在哪多大
第5课时互动判断题小测①
🎯 判断题小测(第5课时 · A型探伤仪)
第6-7课时互动判断题小测②
🎯 判断题小测(第6-7课时)
第8课时互动判断题小测③
🎯 判断题小测(第8课时 · 定位定量)
考试技巧考试技巧 + 结束页
📝 判断题技巧
❶ 看到"越大越好""越小越好"要警惕——往往是陷阱
❷ "盲区=近场区"——99%是错的
❸ "衰减器读数越大灵敏度越高"——必错
❹ "抑制可以屏蔽缺陷"——虽然是真的,但正式检测要关掉
📝 选择题技巧
❶ 脉冲反射法 = 灵敏度高+能定位 → 最常见答案
❷ 穿透法 = 不能定位 → 看到"定位"别选它
❸ 液浸法 = 自动化+稳定 → 流水线场景选它
❹ 串列法 = 垂直平面缺陷 → 未焊透/垂直裂纹选它
📝 公式记忆法
深度 = 声程 × cos(折射角) → "深=声×cos"
水平 = 声程 × sin(折射角) → "水=声×sin"
K = tan(折射角) = 水平/深度 → "K=tan=水/深"
6dB = 波高减半 → "6dB=一半"
课件结束
42页 · 4课时 · 互动丰富 · 考试必胜
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