一、超声波探伤可靠性的实现

超声波探伤仪的可靠性和稳定性非常重要。开展超声波探伤仪的检定工作时，依据JJG746-2004《超声探伤仪检定规程》，对超声波探伤仪的主要性能:垂直线性、水平线性、衰减误差、动态范围以及最大使用灵敏度等进行检定。另外对比试块材料与受检件的成分，组织声学特性应一致或相似。对比试块材料的内部纯净度利用入射角为0°的直射超声波，在规定的工作频率和灵敏度下进行扫查，不得有大于或等于比受检件材料允许的噪声低6dB的任何信号。对比试块应每5年检定一次。

二、超声波探伤稳定性的实现

1.探伤方法

探伤方法是保证探伤结果准确的前提。因此应根据工件的形状、缺陷特点、材料性质及探伤要求，准确无误地进行探伤。

2.耦合剂的影响

耦合是实现声能传递的必由途径，耦合剂是探头声源与工件这两种固体之间实现声能传递、保证软接触所必需的传声介质，它在二者界面上具有排除空气，填充不平的凹坑和间隙，并兼有防磨损，方便移动的功能。耦合损耗与耦合层厚度d及耦合层中超声波波长λ有关。图1为2.25MHz直探头用锭子油作耦合剂时测得耦合层厚度与回波高度之间关系曲线。从图1中可以看出，在d<λ/4范围内，随d/λ的增大，耦合损耗增大；在d=λ/4时，耦合损耗最大。在d=(2n-1)λ/4时，耦合损耗均较大，声能透过率较小；当d=nλ/2时，声能透过率较大，耦合损耗较小。常用的耦合剂有机油、柴油、变压器油、锭子油、水、甘油、糨糊等。

图1 耦合层厚度与回波高度之间的关系

3.检验面的要求

探测面的粗糙度也是影响耦合损耗的因素。图2为使用不同声阻抗耦合剂时，工件表面粗糙度对回波高度的影响，横坐标为表面粗糙度的平均高度Rz，它决定了耦合层的厚度，即d=Rz。

图2 表面粗糙度、耦合剂声阻抗对耦合损耗的影响

由图2可知，耦合剂声阻抗越大，越接近于晶片和工件的声阻抗，工件表面粗糙度越小即光洁度越高，则耦合损耗越小，透声性能越好。探伤的工件表面加工粗糙度:接触法对于A级检验应等于或优于Ra3.2μm，对于B级检验应等于或优于Ra6.3μm，液浸法粗糙度应等于或优于Ra25μm。

4.工作频率的选择

工作频率的选择是由被测材料的性质和探伤要求决定的，对铸铁、未锻件等可选用较低频率，如1.25MHz；对晶粒度细的材料，如锻钢、拉拔铝制件等则用2.5MHz、5MHz甚至10MHz。工作频率高，则探伤灵敏度高、方向性好、分辨能力强和始波宽度小等，有利于发现和评定缺陷；但频率高，不易穿透晶粒度较粗的工件。而工作频率低，则分辨力也较低，但穿透力强，有利于克服材料的衰减。一般常用工作频率为2.5MHz和5MHz。

5.探头类型的选择

探头类型的选择应根据工件可能产生缺陷的部位和方向、工件的几何形状和探测面情况进行选择。探头晶片尺寸较大时，探头入射至反射体的能量也大，即有p=p0πD2/4λS；又因θ=sin-11.22λ/D，故D大时指向角较小、声束指向性好，能量相对集中，发现远距离小缺陷能力强，即远场检测灵敏度较高，适于厚度工件探伤。反之，晶片尺寸较小时，近场短，且近距离声束较窄，有利于缺陷定位。但远场声束扩散大，故宜用于较小厚度工件探伤，如图3所示。

图3 不同晶片尺寸所产生的声场扩散情况

三、AVG线图的应用

1.通用AVG线图的应用

AVG曲线描述了距离-增益量-缺陷尺寸三者之间的关系，它能方便地用来进行缺陷当量的计算，所以它是一种主要的缺陷定量方法。相对缺陷距离A，是以探头近场长度N为单位来衡量的反射体距离，即A=N/S。通用AVG线图中以A作为横坐标，并用常用对数刻度。相对缺陷尺寸G，是以探头晶片直径D为单位来衡量的反射体直径，即G=Φ/D。通用AVG线图中对应一个G就有一条相应的曲线，相邻G值之间的变化也是常用对数规律。波幅增益量V(dB)表示反射声压相对于起始声压的dB值。通用AVG线图中以V(dB)作为纵坐标，采用十进制常用坐标。由图4可见，在A<1，即近声场内，难以据超声反射幅度判断缺陷当量，而在A>1，即远声场，超声回波幅度随距离单调下降。

2.实用AVG线图的应用

实用AVG线图是在通用AVG线图基础上经坐标变换得到的，它是针对某一确定的探头晶片和探测频率制作的，实用AVG线图的横坐标为反射体实际声程读数，以厘米或毫米作为单位；纵坐标为dB读数，图中每一条曲线直接表示某一相应反射体当量尺寸。下面用图4举例说明实用AVG线图用于校正探测灵敏度和确定缺陷当量的用法。用2.5MHz、Φ20直径探头探测厚度为300mm的锻钢件，要求大于Φ3当量缺陷不漏检，问利用工件底面如何校正探测灵敏度？以此灵敏度探测时发现距探测面200mm处有一缺陷，其波高为19dB，求此缺陷当量？

解:(1)使用相应于2.5MHz，Φ20直径探头的实用AVG线图(见图4)。由题意可知:S=SB=Sf=300mm，Φf=3mm。

图4 2.5MHz、Φ20直径探头实用AVG线图

从图4中横坐标S=300mm处作其垂线交B线于点P，同时交Φf=3mm曲线于Q点，分别从P、Q作纵坐标垂线，得到VB(dB)=57dB，Vf(dB)=22dB。

灵敏度调整量ΔdB=Vf(dB)-VB(dB)=22-57=-35dB。

(2)由题意可知，用300/Φ3灵敏度(Q点为灵敏度基准点)探测的缺陷声程为Sf=200mm，ΔdB=19dB，因此只要从Q点向上平移19dB，并与横坐标Sf=200mm处的横坐标垂线交于Q′，则此Q′点对应的当量曲线值Φf=6mm就是所求缺陷。