超声波探伤时应该如何选择适合的探头？

    超声检测中，超声波的发射和接收都是通过探头来实现的。探头的种类很多，结构型式也不一样。超声波探伤时应该如何选择适合的探头？检测前应根据被检对象的形状、超声波的衰减、技术要求等来选择探头。探头选择包括探头型式、频率、晶片尺寸和斜探头K值(或折射角)的选择等。

一、探头型式的选择

常用的探头型式有纵波直探头、横波斜探头、表面波探头、双晶探头、聚焦探头等.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型式，使声束轴线尽量与缺陷垂直。

二、 探头频率的选择

超声波检测频率在0. 5~10MHz之间，选择范围大。一般选择频率时应考虑以下因素。

1.由于波的绕射，使超声波检测极限灵敏度约为λ/2，因此提高频率，有利于发现更小的缺陷。

2.频率高，脉冲宽度小，分辨力高，有利于区分相邻缺陷。

3、由公式扩散角公式可知，频率高，波长短，则半扩散角小，声束指向性好，能量集中，有利于发现缺陷并对缺陷定位。

4、由公式近场区公式可知，晶片尺寸增加，近场区长度迅速增加，对检测不利。

5、由衰减公式 可知，频率增加，衰减急剧增加。

   由以上分析可知，频率的高低对检测有很大影响。频率高，灵敏度和分辨率高，指向性好，对检测有利。但频率高，近场区长度大，衰减大，又对检测不利。实际检测中要全面分析考虑各方面的因素，合理选择频率。一般在保证检测灵敏度的前提下尽可能选用较低的频率。

   对于晶粒较细的锻件、轧制件和焊接件等，一般选用较高的频率，常用2.5-5.0MHz。对晶粒粗大铸件、奥氏体钢等宜选用较低的频率,穿透力好，常用0. 5-2.5MHz。如果频率过高，就会引起严重衰减，示波屏上出现林状回波，信噪比下降，甚至无法检测。

三、探头晶片尺寸的选择

  探头圆晶片尺寸一般为φ 10--φ 30mm，晶片大小对检测也有一定影响， 选择晶片尺寸时要考虑以下因素。

1、由    可知，晶片尺寸增加，半扩散角减少，波束指向性变好，超声波能量集中，对检测有利。

2、由 可知，晶片尺寸增加，近场区长度迅速增加，对检测不利。

3、晶片尺寸大，辐射的超声波能量大，发现远距离缺陷能力增强，探头未扩散区扫查范围大，远距离扫查范围相对变小。

    以上分析说明晶片大小对声束指向性，近场区长度、近距离扫查范围和远距离缺陷检出能力有较大的影响。实际检测中，检测面积范围大的工件时，为了提高检测效率宜选用大晶片探头。检测厚度大的工件时，为了有效的发现远距离的缺陷宜选用大晶片探头。检测小型工件时，为了提高缺陷定位定量精度宜选用小晶片探头。检测表面不太平整，曲率较大的工件时，为了减少耦合损失宜选用小晶片探头。

四、横波斜探头K值(或折射角)的选择

    在横波检测中，探头的K值(或折射角)对检测灵敏度、声束轴线的方向，一次波的声程有较大影响。对于用有机玻璃斜探头检测钢制工件,β=400 (K=0. 84)左右时，声压往复透射率最高，即检测灵敏度最高。由k = Tanβ,可知，K值大，βs大，一次波的声程大。因此在实际检测中，当工件厚度较小时，应选用较大K值的以减少声程过大引起的衰减，便于发现深度较大处的缺陷。在焊缝检测中，还要保证主声束能扫查整个焊缝截面。对于单面焊根部未焊透，还要考虑端角反射问题，应使K=0.7-1.5，因为K<0.7或K>1.5，端角反射率很低，容易引起漏检。

        以上是针对超声波探伤时应该如何选择适合的探头的解答，请结合实际检测工件情况及要求进行对应适合的超声波探头。

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