超声波探头的频率选择

超声波探头的频率一般只有2种,40KHz和25KHz,这使它们拥有高灵敏度、稳定可靠、耗电少、声压级高等特点,虽然只有这2种频率,但一点也不影响超声波测距探头的使用范围,它的用途非常广泛,包括各种测距传感器、计数传感器、报警传感器、近接开关、自动门传感器、工业遥控传感器等。

超声波测距探头连接方式有插脚和导线两种,外壳颜色也分白黑两色,功能类型分三种:T表示发射型、R表示接收型、T/R表示组合一体型。

超声波测距探头的直径一般有10MM、12MM、14MM、16MM、18MM这五种,这五种探头几乎都有40KHz和25KHz两种频率,如此看来,已经有10款产品可供选择了,但其实若再按功能型号来分的话,3种功能型号就能让超声波测距探头变成15款产品,这在用户选购时更加方便快捷。

超声波测距探头频率等参数在产品规格书中都会有所参考,如果想要选择更适用的超声波测距探头,咨询专业人士很重要,而要做到专业,非厂家莫属。

1.直探头:单晶纵波直探头双晶纵波直探头

2.斜探头:单晶横波斜探头a1《aL《aⅡ,双晶横波斜探头

单晶纵波斜探头aL《a1为小角度纵波斜探头

aL在a1附近为爬波探头爬波探头;沿工件表面传输的纵波,速度快、能量大、波长长、探测深度较表面波深,对工件表面光洁度要求较表面波松。(频率2.5MHZ波长约2.4mm,讲义附件11、12、17题部分答案)。

3.带曲率探头:周向曲率径向曲率。

周向曲率探头适合---无缝钢管、直缝焊管、筒型锻件、轴类工件等轴向缺陷的检测。工件直径小于2000mm时为保证耦合良好探头都需磨轴向曲率。

径向曲率探头适合---无缝钢管、钢管对接焊缝、筒型锻件、轴类工件等径向缺陷的检测。工件直径小于600mm时为保证耦合良好探头都需磨径向曲率。

4.聚焦探头:点聚焦线聚焦。

5.表面波探头:(当纵波入射角大于或等于第二临界角,既横波折射角度等于90形成表面波)。

沿工件表面传输的横波,速度慢、能量低、波长短探测深度较爬波浅,对工件表面光洁度要求较爬波严格。

超声波探头的类型很多,性能各异,因此根据超声波探伤对象的形状、对超声波的衰减和技术要求,合理选用探头是保证探伤结果正确可靠的基础。对超声波探头的选择主要体现在:探头型式、探头频率、探头晶片尺寸和探头角度等。

1.探头型式

一般根据工件的形状和可能出现缺陷的部位、方向等条件来选择探头的形式,尽量使超声波声束轴线与缺陷垂直。具体可参考上述常见典型探头作用部分。

2.探头频率

超声波探伤频率在0.5一15MHz之间,选择范围较大。一般选择频率时应考虑以下几个因素。

1)由于超声波的绕射,使超声波探伤灵敏度约为二分之一波长。在同一材料内超声波波速是一定的,因此提高频率,超声波波长变短,探伤灵敏度提高,有利于发现更小的缺陷。

2)频率高,脉冲宽度小,分辨率高,有利于区分相邻缺陷,分辨力提高。

3)由扩散公式可知,频率高,超声波长短,则半扩散角小,声束指向性好,超声波能量集中,有利于发现缺陷并对缺陷定位,定量精度高。

4)由近场区长度公式可知,频率高,超声波长短,近场区长度大,对探伤不利。

5)由衰减、吸收公式可知,超声波的衰减随超声波频率、介质晶粒度增加而急剧增加。

通过上面分析可知超声波探伤时频率的影响较大,频率高,探伤灵敏度和分辨率高,波束指向性好,对探伤有利。但是频率高,近场区长,介质衰减大,对探伤不利,所以在选择探头频率时,应综合考虑,全面分析各方面因素,合理选取。一般说来,在满足探伤灵敏度要求的前提下,尽可能选取频率较低的探头;对于晶粒较细的锻件、轧制件和焊接件等,一般选用较高频率的探头,常用2.5—5.0MHz。对于晶粒较粗大的铸件、奥氏体钢等工件,宜选用软低频率的探头,常用0.5~2.5MHz,否则若选用频率过高,就会引起超声波能量严重衰减。

2.探头晶片尺寸

探头晶片的形状一般为圆形和方形。探头的晶片尺寸对超声波探伤结果有一定影响,选择时主要考虑以下因素

1)半扩散角。由扩散角公式可知,晶片尺寸增加,半扩散角减小,波束指向性好,超声波能量集中,对探伤有利。

2)探伤近场区。由近场区长度公式可知,晶片尺寸增加,近场区长度增大,对探伤不利。

3)晶片尺寸大,辐射的超声波能量强,探头未扩散区扫查范围大,发现远距离缺陷能力增强。

在探伤面积范围大的工件时,为提高探伤效率,宜选用大晶片探头;探伤厚度大的工件时,为了有效地发现远距离的缺陷宜选用大晶片探头;对小型工件,为了提高缺陷的定位定量精度,宜选用小晶片探头;对表面不太平整、曲率较大的工工件,为了减少耦合损失,宜选用小晶片探头。

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