论当下数字超声波的应用现状及发展趋势

　　摘要：数字超声波探伤扫描技术能得到断面上的二维信息及被检测物体缺陷三维空间结构，因此断层图像的三维重建在工业无损探伤的领域有着极其重要的实用价值和研究意义。随着电子技术和软件的进一步发展。数字化超声探伤仪在锅炉检测中有着广阔的发展前景。

　　1 数字超声波探伤的原理

　　数字超声波探伤扫描技术是同X射线技术并列的两大检测技术，数字超声波探伤扫描技术由于其自身特殊特点在锅炉检测中起着重要作用。首先数字超声波探伤扫描技术由于自高科技性受到了以徽电脑为代表的新技术的影响。计算机应用的主要形式是以传统的模拟超声泣探伤仪通过某种接口与小型或微型计算机联机。完成某种特定工件的自动化探伤或探伤波形进行一些简单处理(信号处理)。通常超声技探伤需去掉信号中的杂音。然后是将已经去掉杂音的信号进行再处理。包括增益控制、数据分析及图像显示等。超声波信号经过接收后，被放大后由AD模数转换器变为数字信号传给电脑，按能器的位置可受编码电机控制或由人工操作。由转换器将位置变为数字传给电脑。电脑会随时间和位置变化的超声波形进行复杂的处理。这样就得到了探伤扫描后的各种数据，最后进行处理得到有关结果。

　　1.1 A型超声渡探伤扫描技术

　　A型超声波探伤的回声显示采用幅度调制在阴极射线管荧光屏上，以横坐标代表被探洲物体的探度。纵坐标代表回波脉冲的幅度，故由换能器定点发射获得的回波所在的位置可测得工件的厚度、缺陷在工件中的谦度以及缺陷的大小。根据回波的其它一些特征。如波幅和渡密度等。还可在一定程度上对其缺陷进行定性分析。这种波形只能反映局部的回波信息。不能获得在工件上需要的解剖图形，且缺酷的准确性与操作者的试图认图关系很大。

　　1.2 B型数字超声波探伤扫描技术

　　B型超声波探伤的成像方式采用辉度调制。它的图像所显示的是工件的二维超声断层面。B型超声渡探伤采用辉度调制方式显示深度方向所有界面反射回波。但探头发射的超声声束在水平方向上却是以快速电子扫描的方法然后慢慢依次获得不同位置的深度方向的反射波。当一帧扫描完成，便可得到一幅由超声声柬扫描方向央定的垂直平面二维超声断层图像。

　　1.3 D型数字超声波探伤扫描拄术

　　D型超声波探伤扫描与B型超声波探伤方式相同。不同点就是D型超声波探伤得到的是是侧面图。而B型超声波探伤却是主视图。D型超声波探伤深度方向所有界面反射回波。与探头发射的超声束在垂直方用电子扫描的方法。逐次取得不同位置的方向所有界面的反射回度，当N帧扫描完成后。便可得到一幅由超声声柬扫描方向决定的垂直平面二维超声断层图像

　　1.4 C型数字超声波探伤扫描技术

　　C型超声波探伤采用多元线阵探头实现水平面上的纵横方向的全面扫描。也就是在水平方向采用和B型一样的电子扫描方式。而在相对方向上用机械的方法让探头移动。如想得到某一探测深度的C型声像图。就要在接收回路设计一个距离选择开关，并通过控制该开关的开通时间，来控制同一深度的回波信号被接收显示(图1)。

　　1.5 ToFD数字超声波探伪扫描技术

　　衍射时差法主要依靠翘声脉冲正向散射的衍射和反射信号，从工件内部结构中的端角检测到缺陷。若工件比较干净，那么缺陷信号就会相对明显一些，这是因为干净内壁反射作用很强。扫描之后得到的图像可以清楚地看到直通波。如图2所示。

　　1.6 相控阵数字超声波探伤扫描技术

　　应用相控阵技术。对施加于线阵探头的所有振元的激励脉冲进行相位控制。也能实现合成波束的图像扫描。如果对线阵排列的各振元不同时给于电激励。而是使施加到各振元的激励脉冲有一个等值的时间，那么合成波束与振元排列平面之间就会有一个位差。

　　2 数字超声波在锅炉检测中的应用

　　目前锅炉超声检测执行JB/T4730―2005《承压设备无损检测》标准。锅炉检测中常见的缺陷有：气孔、夹渣、未焊透、未熔合和裂纹等。超声波探伤用于锅炉制造(现场组装)以及在用锅炉的原材料、焊缝的检测，其探伤比例、合格级别、扩探要求等都有相应的规定。对于探伤时机，碳素结构钢应在焊缝冷却到环境温度后、低合金结构钢在焊接完成24h以后方可进行焊缝探伤检验。另外还应该知道待测工件母材厚度、接头形式及坡口形式[3]。在每次探伤操作前，都必须利用标准试块(C SK―IA、C SK―llIA)校准仪器的综合性能，校准面板曲线，以保证探伤结果的准确性。具体步骤为：其一，探测面的修整，应清除工件表面飞溅物、氧化皮、凹坑及锈蚀等，光洁度一般低于4。对接焊缝两侧探伤面的修整宽度一般为大于等于2K T+50Iilli1，(K为探头值，丁为工件厚度);其二，耦合剂的选择应考虑到粘度、流动性、附着力、对工件表面无腐蚀、易清洗。而且经济：其三，根据母材厚度选择探测方向;其四，根据板材厚度调节仪器的扫描速度;其五，在探伤操作过程中采用粗探伤和精探伤。为了确定缺陷的有无和分布状态，定量、定位就是精探伤。使用锯齿形扫查、左右扫查、前后扫查、转角扫查、环绕扫查等几种扫查方式以便于发现各种不同的缺陷并且判断缺陷性质;其六，对探测结果进行记录，如发现内部缺陷对其进行评定并找出补救或解决的措施。

　　3 超声波探伤的主要特性

　　3.1 数字超声波探伤扫描的主要特点

　　(1)超声波在介质中传播时，在各种各样的质界面都具有上具有很好的反射 特性。利用这一点，如果有缺陷，缺陷的尺寸等于或大于超声波波长时，那么超声波在缺陷上反射回来，探伤仪可将反射波显示出来;如果缺陷的尺寸小于波长时。声波就会绕过缺陷反射回来。(2)超声波对方向比较敏感，方向感极强。一般来说，超声波的频率越高，那么它的方向性就相应的越好，因为它能够以很窄的波束向介质进行集中辐射，这样就很容易确定缺陷的位置。(3)超声波的传播能量大。如频率为1MHz(1兆赫兹)的超声波所传播的能量，相当于振幅相同而频率为1000Hz(赫兹)的声波的100万倍。

　　3.2 数字超声波探伤扫描的优缺点

　　(1)优点：数字超声波探伤扫描灵敏度比较好、周期比较短、成本也相对较低、而且灵活方便、检测效率也很高、对人体伤害小;(2)缺点：超声波对待检测物件要求很高，表面必须平滑，而且还需要那些特别有经验懂技术的检验人员才能具体辨别缺陷类别，这样对缺陷就没有了直观性。除此之外，适合数字超声波进行探伤的零件都要求厚度比较大。

　　4 结语

　　数字超声波探伤扫描是锅炉检测的重要技术手段，目前数字超声波探伤扫描在锅炉检测中有有优势也有一定缺陷，随着数字及超声波扫描技术的发展完善，数字超声波探伤扫描中发挥着日益重要的作用。

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文章名称： 论当下数字超声波的应用现状及发展趋势

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