实验二 超声波探伤与测厚
【实验目的】
1、通过实验了解超声波探伤的基本原理，并掌握超声波探伤仪的使用及基本探伤方法。
2、探测不同样块的厚度及不同材料中超声波的传播速度。
【实验仪器】
游标卡尺或螺旋测微器（测试块中的声速用）
【实验仪器介绍】
CTS-22A超声探伤仪的性能：CTS-22A型超声探伤仪是按有关标准设计制造的产品，其衰减器采用衰减型。仪器灵敏度高，分辨力好，功耗低，体积小，使用方便，稳定可靠的便携式超声探伤仪，可用于各种钢板焊缝及锻件探伤，尤其适用于机械、能源、交通、石化等工业部门中流动性大的野外或高架空探伤作业；同时也可作为无损检测人员资格考核鉴定用标准化仪器。
【实验原理】
超声波探伤原理：
1．超声波的传播特性
声波是由物体的机械振动所发出的波动，它在均匀弹性介质中匀速传播，其传播距离与时间成正比。当声波的频率超过20000赫时，人耳已不能感受，即为超声波。声波的频率、波长和声速间的关系是：
（1）
式中 λ——波长；c——波速；f——频率。
由公式可见，声波的波长与频率成反比，超声波则具有很短的波长。
超声波探伤技术，就是利用超声波的高频率和短波长所决定的传播特性。即：
（1）具有束射性（又叫指向性），如同一束光在介质中是直线传播的，可以定向控制。
（2）具有穿透性，频率越高，波长越短，穿透能力越强，因此可以探测很深（尺寸大）的零件。穿透的介质超致密，能量衰减越小，所以可用于探测金属零件的缺陷。
（3）具有界面反射性、折射性，对质量稀疏的空气将发生全反射。声波频率越高，它的传播特性越和光的传播特性接近。如超声波的反射、折射规律完全符合光的反射、折射规律。
利用超声波在零件中的匀速传播以及在传播中遇到界面时发生反射、折射等特性，即可以发现工件中的缺陷。因为缺陷处介质不再连续，缺陷与金属的界面就要发生反射等。如图1所示超声波在工件中传播，没有伤时，如图1a，声波直达工件底面，遇界面全反射回来。当工件中有垂直于声波传播方向的伤，声波遇到伤界面也反射回来，如图1b。当伤的形状和位置决定界面与声波传播方向有角度时，将按光的反射规律产生声波的反射传播。
2．超声波探伤仪的工作原理
超声波探伤仪首先是个超声波发生器，它利用交流电源和振荡电路，产生高频电脉冲，并可根据探伤要求调节脉冲的频率及发射能量。超声波探伤仪还具有将接受到的电脉冲依其能量的大小、时间的先后通过荧光显示屏显示出来的功能。其工作原理示于图2。发生器使示波管产生水平扫描线（一条亮线，代表时间轴），接收放大器使接受到的脉冲信号作用于示波管的垂直偏转板，并按信号收到的时间先后将水平扫描线的相应部位拉起脉冲值。始脉冲是仪器发射出去的原始脉冲信号，伤脉冲是超声波自工件内缺陷处返回的脉冲信号，底脉冲则是超声波自工件底部返回来的脉冲信号。由于超声波在工件内是匀速传播的，因此在工件内走过的路程越长，返回的时间越晚，所以底脉冲要比伤脉冲出现的晚，它们在荧光屏上的水平距离反应了超声波在工件内走过的距离。因此有:
则 
（2）
式中:d——工件表面至缺陷的距离。
I——沿探测方向的工件厚度。
b——伤脉冲到始脉冲的扫描刻度。
——底脉冲到始脉冲的扫描刻度。
超声波在介质中传播是有能量衰减的。走过的距离越长，反射回来的能量也越小，表现在接收回来的脉冲高度要减少。如果伤较小，少量超声波自伤处反射回来，将有一个矮的伤脉冲，此时大部分能量抵达工件底面，底脉冲仍较高。如果伤面积很大，则伤脉冲就会高，相应的底脉冲就会很小。如遇到伤很大，或其界面又不垂直于超声波入射的方向（如图1c），则伤脉冲没有（反射波收不到），底脉冲也可能没有。
超声波探头是超声波探伤仪的重要附件，工程上所用的探头分为直探头和斜探头两种。探头又叫做换能器，探伤仪发射出来的是高频电脉冲，利用探头上的压电晶体（常用锆钛酸铅）将电脉冲转换成机械振动——超声波。探头又可以将由工件上接收到的超声波转换成电脉冲，输给接收放大电路，再加于示波管上。
直探头表面向工件发射的是垂直于工件表面的超声波。斜探头是在压电晶体表面上嵌有具一定倾角的有机玻璃块而构成。斜探头向工件表面发射的是倾斜入射的超声波，探头上均应标明其倾角数值，以便于计算其在工件内的折射角。但在工程上不需要计算，它可以通过试验显示出来。如对于焊缝的检验，多利用斜探头探伤，如图3所示。探头在位置I处，声波恰传播到钢板（焊缝）底部， 
叫一次声程。探头在位置II处，声波经一次反射后抵达钢板（焊缝）顶部，
为二次声程。对于壁厚为b的钢板，、为:
（3）
（4）
式中 ——一次声程；
——二次声程；
b——钢板厚度；
——与斜探头的角度有关，此处视为在钢板内的折射角。
实际上， 与的数值不需要操作者计算，它可以借助一个具有为顶角的三角标准样块来确定。当将斜探头自钢板边缘向后移动到I位置时，荧光屏上出现一个底脉冲，记住它的扫描刻度。再将斜探头沿三角标准样块的斜边自上而下移动时，底脉冲沿荧光屏的扫描线自左向右移动。当移至刚才的扫描刻度上时，测读该处样块的长度即可得知（或）的实际值。
图3 二次声程法
当钢板或焊缝内有缺陷时，如图4所示，必在荧光屏 (见图3) I及II之间有伤脉冲出现，根据伤脉冲的扫描刻度，按比例可计算出S值，并可依下式确定伤的位置，
（5）
（6）
【实验内容与步骤】
一、超声波探伤实验内容：
1．探测一块无缺陷的试块，分别从试块的两个不同厚度方向进行探测，观察其始脉冲与底脉冲扫描刻度值的差异，建立起扫描时间与超声波传播距离成正比的概念。见图6。由于l＞l1则：t必大于t1，且
。如果不成比例，应查找原因。
根据同一原理（又称图象比例法）测定人工试样内平底孔到探测面的距离，如图7。
2．探测同一样块上同一深度的不同直径的平底孔，比较其各孔伤脉冲的高低，从而建立起在探伤条件（材料、仪器灵敏度、表面粗糙度等）相同情况下，伤脉冲的高低与伤的面积大小成正比的概念。见图8。
3．探测同一样块上相同深度位置直径大小相等的平底孔和横通孔，比较它们的伤脉冲高低，建立起在探测条件相同情况下，伤脉冲的高低与伤的表面形状有关的概念。见图9。
4．探测样块中细长孔的长度，验证采用半波高度法确定伤的范围的准确性。见图10。
5．在直角三角标准试块上测定钢板的声程
取斜探头自钢板的一个边缘向后滑移，如图3所示，当探头在I位置时，荧光屏上出现有最高的脉冲值，记录其对应的扫描刻度值
。然后将探头置于三角试块的斜边上，并沿斜边自上向下移动，当底脉冲停在刻度t1位置时，测量值，即是一次声程的大小。同样可以确定二次声程
的大小。
6．探测一块单面V型坡口的焊缝试块，令斜探头在距焊缝中心距离为S1至S2（见图3）之间走“之”字形路线，观察有无缺陷，如图11。
图10 焊缝探伤示意图
超声波探伤实验步骤：
实验所用的设备如图11所示。探伤仪内部由“同步发生器”、“高频发生器”、“扫描发生器”、“示波管”等电路构成。在探伤仪面板上有许多工作旋钮，应根据被测零件的材料、形状选择适当的“频率”、“探伤距离”、“工作方式”，并根据荧光屏上的波形显示，调整始脉冲位置、底脉冲位置及高度。（选择及调整过程中请根据指导教师的指导及要求进行，不得任意使用旋钮。）
在探伤过程中，为了排除探头与工件之间的空气间隙，使超声波能量尽可能多地入射工件，故在探测时需在工件表面加耦合剂，耦合剂要求具有一定的粘度，流动性好，无害，通常选用机油作耦合剂。
实验步骤如下：
1． 检查各接线是否牢固可靠。
2． 熟悉探伤仪面板上各个旋钮的作用。
3． 根据工件材料选择探头的频率，并接好探头。
4． 检查所测工件表面情况，清除锈、污等。
5． 准备好耦合剂，毛刷等工具。
6． 打开开关，待扫描出现后，调节扫描始点与零刻度值重合。
7． 测定时以一定压力缓慢移动探头，使探头与工件表面尽量接触好。
8． 记录下所需要的数据。
【注意事项】
1、试块的清洁
由于使用随机试块对仪器进行检测时，需涂耦合剂，所以请注意防锈。使用后将随机试块擦干净。气温较高时不要沾上汗液。长期不使用应在随机试块表面涂上少许油脂防锈，当再次使用时，将油脂擦净后，即可进行正常工作。
2、探头的保护
探头表面为丙烯树脂，对粗糙表面的重划很敏感，因此在使用中应轻按。测粗糙表面时,尽量减少探头在工作表面的划动。
常温测量时，被测物表面不应超过60℃，否则探头不能再用。
油、灰尘的附着会使探头线逐渐老化、断裂，使用后应清除缆线上的污垢。
【数据记录及处理】
1．说明超声波探伤与测厚的基本原理。
2．说明基本探伤方法：图象比例法、半波高度法、二次声程法。并说明其各自用途。
3．按下图格式记录实验内容，“图示”栏内绘出样块及探头的相应位置，并标出需要的尺寸。“显示图形”栏目中应绘出屏幕上显示的脉冲位置或高度。并标出读出的刻度值。“结论与说明”栏目内应就实测数据进行计算，以计算结果说明其结论。并应对误差进行必要的分析。
建议实验报告实验内容一项采用下列形式：
【思考题】
1、用超生波探伤时，底波消失可能是什么原因造成的？
答：（1）近表表大缺陷；（2）吸收性缺陷；（3）倾斜大缺陷；（4）氧化皮与钢板结合不好。
2、简述超生波探伤中，超生波在介质中传播时引起衰减的原因是什么？
答：（1）超声波的扩散传播距离增加，波束截面愈来愈大，单位面积上的能量减少。
（2）材质衰减一是介质粘滞性引起的吸收；二是介质界面杂乱反射引起的散射。
3、用超生波对饼形大锻件探伤，如果用底波调节探伤起始灵敏度对工作底面有何要求？
答：（1）底面必须平行于探伤面；
（2）底面必须平整并且有一定的光洁度。
4、超声波探伤仪主要有哪几部分组成？
答：主要有电路同步电路、发电路、接收电路、水平扫描电路、显示器和电源等部份组成。
5．探伤仪最重要的性能指标是什么？
答：分辨力、动态范围、水平线性、垂直线性、灵敏度、信噪比。
6．无损检测有哪些应用
应用时机：设计阶段；制造过程；成品检验；在役检查。
应用对象：各类材料（金属、非金属等）；各种工件（焊接件、锻件、铸件等）；各种工程（道路建设、水坝建设、桥梁建设、机场建设等）。
7．什么是斜探头折射角β的正确值？
答：斜探头折射角的正确值称为K值，它等于斜探头λ射点至反射点的水平距离和相应深度的比值。
8．无损检测的目地？
答：1、改进制造工艺；2、降低制造成本；3、提高产品的可能性；4、保证设备的安全运行。
第二篇：超声检测实验
《超声检测学》
实 验 指 导 书
（机电学院测控技术及仪器专业使用）
彭光俊 赵志 编
武汉理工大学教材中心
20##年6月
第一部分 A型脉冲反射式超声探伤
系统工作性能测试
实验一 水平线性的测定
一、实验目的
学会使用超声波探伤仪，熟练掌握超声探伤系统水平线性的测试方法。
二、概要
水平线性即超声探伤仪对距离不同的反射体所产生的一系列回波的显示距离与反射体距离之间能够按比例方式显示的能力。
A型显示超声探伤仪示波管内的电子束受与时间成线性关系的扫描电压作用，而在水平方向扫描形成时间基线。由于反射体的回波位置是在有线性刻度的时间基线标尺上读出的，因此，水平扫描线（时间基线）的非线性会引起定位误差。本测试就是为了检查超声探伤系统的时基线性。
三、实验用品
仪器：CTS-22型超声波探伤仪 1台
探头：2.5P 20-D型直探头，2.5P 13×13 K1.5-D型斜探头 各1个
电缆：QQ9-2电缆线（带接头） 1条
试块：CSK-ⅠA型试块 1块
耦合剂：机油 1杯
工具：小螺丝刀 1把
四、实验内容及步骤
（一）采用直探头测定水平线性
1． 将探伤仪的[抑制]置于“0”，
其它调整取适当值。
2． 将直探头压在CSK-ⅠA型试
块的A位置，中间加适当的耦合剂，
以保持稳定的声耦合，如图1-1所示。
3． 调节[深度范围]、[深度微调]
和[脉冲移位]旋钮，使屏幕上显示出 图1-1
第6次底波。
4．调节[粗调衰减]、[细调衰减]和[增益]旋钮，当底波B1和B6的幅度分别为50%满刻度时，将它们的前沿分别对准刻度0和100（设水平全刻度为100格）。B1和B6的前沿位置在调整中如果相互影响，则应反复进行调整。
5．再依次分别地将底波动B2、B3、B4、B5调到50%满刻度，并分别读出底波B2、B3、B4、B5的前沿与刻度20、40、60、80的偏差α2、α3、α4、α5（以格数计），如图1-2所示，将数据填入表1-1。
表1-1 水平线性测试记录
6．取其中最大的偏差值αmax。
则水平线性误差ΔL为：
ΔL = | αmax | %
注意事项：图1-2中的B1～B6是分别调
到同一幅度，而不是同时达到此幅度。
（二）采用斜探头测定水平线性
采用斜探头测定水平线性的测试方
法与采用直探头测定水平线性的测试方
法相同。
五、实验报告要求
1． 列出实验数据，计算水平线性
误差。
2． 为什么读回波在水平标尺上的
位置时应将回波幅度分别调到某一相同
高度（如满刻度的50%）？ 图1-2
3．在水平线性误差很大的情况下，如何较精确地测定反射体深度？
4．水平线性误差影响什么？
实验二 垂直线性的测定
一、实验目的
熟练掌握超声探伤系统垂直性的测试方法。
二、概要
垂直线性即超声探伤仪的接收信号与荧光屏所显示的反射波幅度之间能按比例方式显示的能力。
当需要根据回波幅度评定缺陷时，A型显示超声波探伤仪荧光屏上显示出的信号幅度与输入到放大器的信号幅度是否呈线性关系具有重要意义。本测试是为了检查超声探伤仪增益线性和衰减器精度两者的综合效果。
三、实验用品
仪器：CTS-22型超声波探伤仪 1台
探头：2.5P 20-D型直探头，2.5P 13×13 K1.5-D型斜探头 各 1个
电缆：QQ9-2电缆线（带接头） 1条
试块：DB-PZ20-2型试块 1块
耦合剂：机油 1杯
工具：小螺丝刀 1把
四、实验内容及步骤
（一）采用直探头测定垂直线性
1． 探伤仪的[抑制]置于“0”，其
它调整取适当值。
2． 将直探头压在DB-PZ20-2型
试块的上表面中心位置，中间加适当
的耦合剂，并将平底孔的回波调至屏
幕上时基线的近中央处，如图2-1所示。
3． 调节[粗调衰减]、[细调衰减]、
[增益]和探头位置，使平底孔的回波
高度恰为100%满刻度，此时细调衰
减器至少应有30dB的衰减余量。 图2-1
4．以每次2dB的增量调节[细调衰减]，每次调节后，用满刻度的百分值记下回波幅度，一直继续到衰减值为26dB，测量精度为0.1%。将测试结果列入表2-1。测试值与波高理论值之差为偏差值。
5．从表中取最大正偏差d（+）和最大负偏差d（－）的绝对值之和为垂直线性误差Δd（以百分值计），它由下式给出：
表2-1 垂直线性测试记录
(二)采用斜探头测定垂直线性
采用斜探头测定垂直线性，斜探头应放置在试块侧面，测试方法与采用直探头时相同。
五、实验报告要求
1．列出实验数据，计算垂直线性误差。
2．用本实验所述方法测定垂直线性有何不足之处？
3．要准确测定仪器的垂直线性应采用什么方法？
4．垂直线性误差影响什么？
实验三 斜探头入射点的测定
一、实验目的
熟练掌握斜探头入射点的测试方法。
二、概要
用横波斜探头确定反射体的位置时，必须了解探头的入射点。
在斜射探伤中，超声束的中心入射于探伤面的一点，即为斜探头的入射点。本测试是为了测定斜探头声束中心在入射探伤面上的位置（入射点）。
三、实验用品
仪器：CTS-22型超声波探伤仪 1台
探头：2.5P 13×13 K1.5-D型斜探头 1个
电缆：QQ9-2电缆线（带接头） 1条
试块：CSK-ⅠA型试块 1块
耦合剂：机油 1杯
四、实验内容及步骤
1．将斜探头压在CSK-ⅠA型试块上如图3-1所示的位置，中间加适当的耦合剂以保持稳定的声耦合。使声束朝向R100㎜的曲面，并在探头声束轴线与试块侧面保持平行的情况下前后移动探头，至曲面回波的幅度达到最大。
图3-1
2．读出试块上R100㎜圆心标记线所对应的探头侧面刻度，此刻度位置即斜探头的入射点，读数应精确到0.5㎜。
五、实验报告要求
1．怎样利用入射点来定位缺陷？
2．直探头需要测试入射点吗？为什么？
实验四 斜探头折射角或K值的测定
一、实验目的
熟练掌握斜探头折射角或K值的测试方法。
二、概要
用横波斜探头确定反射体位置时，必须知道探头的真实折射角或K值。
折射角即折射波的传播方向和入射点处的探伤面法线之间的夹角。本测试是为了测定斜探头声束入射于探伤面时的折射角（β）或斜探头的K（K=tgβ）值。
三、实验用品
仪器：CTS-22型超声波探伤仪 1台
探头：K1.0～3.0型斜探头 1个
电缆：QQ9-2型电缆线（带接头） 1条
试块：CSK-ⅠA型试块 1块
耦合剂：机油 1杯
四、实验内容及步骤
（一）斜探头折射角的测定
1．根据斜探头折射角的不同标称值，把探头压在CSK-ⅠA型试块上的不同位置，如图4-1所示，中间加适当的耦合剂以保持稳定的声耦合。
图4-1
a．当折射角为34°～66°时，探头放在图4-1（a）的位置，使用
50㎜孔的回波进行测定。
b．当折射角为60°～75°时，探头放在图4-1（b）的位置，使用50㎜孔的回波进行测定。
c．当折射角为74°～80°时，探头放在图4-1（c）的位置，使用1.5㎜孔的回波进行测定。
在探头声束轴线与试块侧面保持平行的情况下前后移动探头，使回波达到最大。
2．读出探头入射点在试块侧面上所对应的角度刻度值，此刻度值即为斜探头的折射角β，读数应精确到0.5度。
3．计算K值
K=tgβ
表4-1 K值和折射角β的对应值
(二)斜探头K值的测定
1．使用CSK-ⅠA型试块可以直接测定斜探头的K值。将斜探头压在试块上的不同位置如图4-1中的（a）和（b），中间加适当的耦合剂以保持稳定的声耦合。
a. 当K值为1.0～1.5时，探头放在图4-1（a）的位置，使用用50㎜孔的回波进行测定。
b. 当K值为2.0～3.0时，探头放在图4-1（b）的位置，使用用50㎜孔的回波进行测定。
2．在探头声束轴线与试块侧面保持平行的情况下前后移动探头，使回波达到最大。
3．从探头入射点在试块侧面所对应的刻度值即可直接读出斜探头的K值。
五、实验报告要求
1．用本实验所述的两种测定K值的方法对同一探头测得值是否相同？为什么？
2．K值测定时对试块有何要求？
第二部分 距离——波幅曲线的测绘
实验五 纵波距离——波幅曲线的测绘
一、实验目的
熟练掌握运用CS-2型平底孔试块测绘纵波距离—波幅曲线的方法。
二、概要
在超声探伤中，由于材料或工件中自然缺陷的形状、性质各不相同，所以目前还很难确定缺陷的真实大小。为此多采用“当量法”对缺陷进行定量，即将自然缺陷与形状规则的人工缺陷相比较，当所发现的自然缺陷的回波高度与同样探测条件下某个人工缺陷的波高相等时，该人工缺陷的尺寸即称为所发现的自然缺陷的当量尺寸。
本实验通过对一组探测深度和孔径不同的标准试块进行实测，绘制不同大小的人工缺陷在不同声程时相对波高变化的曲线，即距离一波幅一当量曲线，简称“AVG线图”。这样一系列曲线可以用来对缺陷进行定量。
三、实验用品
仪器：CTS-22型超声波探伤仪 1台
探头：2.5P 20-D型直探头 1个
电缆：QQ9-2电缆线（带接头） 1条
试块：CS-2型试块 1组
耦合剂：机油 1杯
工具：小螺丝刀，钢卷尺 各1把
CS-2型试块的结构尺寸如图5-1所示。
L：25，50，75，100，125，150，200，250，300，400，500。
d：2，3，4，6，8，
。
四、实验内容及步骤
1．将探伤仪的[抑制]置于“0”。
3． 调整扫描速度。（即荧光屏上水平刻度值与实际声程
的比例关系。）
因为最大声程Lmax =500+25=525㎜，所以扫描速度应调
为1︰6。方法如下：
将直探头压在厚度为100㎜的试块上表面四分之一直径
的位置，如图5-2所示，中间加适当的耦合剂。调节[深度 图5-1
范围]、[深度微调]和[脉冲移动]旋钮，使荧光屏上出现6次回波，并使第三次和第六次回波的前沿分别对准水平刻度“5”和“10”。
图5-2 图5-3
3．调起始灵敏度
（1）将[衰减]置于合适位置（对于2，3，4，6，8平底孔试块置于“0”，对于平底试块置于20dB）。
（2）将直探头压在一组CS-2型试块中声程最大的试块的圆心位置，中间加适当的耦合剂，如图5-3所示。移动探头使平底孔回波最高，调节[增益]，使该回波高度达到基准高度（即垂直满刻度的50%），记录此时的L和dB数，在以后的测试过程中，[增益]固定。
4．测试
将探头分别置于该组各个不同声程试块上的圆心处，中间加适当的耦合剂，移动探头找平底孔最高回波。找到后，调节[衰减]，使回波幅度达到基准高度，并记录相应的L和dB的数。
5．按照上述方法，测试其它孔径的试块。
6．将所测数据填入下表。
表5-1 距离、波幅测试记录表
7．绘制曲线
以L为横座标，相对波高（dB）为纵座标，在座标纸上绘制距离-波幅曲线。图中应注明人工缺陷大小（即平底孔直径），探头直径及频率等。
五、注意事项
1．[抑制]应置于“0”。
2．灵敏度调好后，[增益]固定，只能调节[衰减]。
3．探测时必须找到平底孔的最高回波。
4．平底孔的回波在一次底波前25㎜处，注意辨认。
5．测试过程中，防止摔坏仪器、探头和试块。请注意安全。
六、实验报告要求
1．列出实验数据，根据实验结果绘制曲线。
2．比较测试结果与实际平底孔大小的误差，分析产生测试误差的原因，分析近场区情况。
实验六 横波距离—波幅曲线的测绘
一、实验目的
熟悉超声波探伤相关标准，熟练掌握运用RB-3型试块测绘横波距离——波幅曲线的方法。
二、概要
横波距离—波幅曲线表明某种反射体的探测距离与回波高度的关系，在焊缝探伤中用以调节仪器的灵敏度和对缺陷进行定量。
根据超声波探伤标准，规定该曲线由判废线RL，定量线SL和评定线EL组成，不同验收级别的各线灵敏度见表6-2。表中的DAC是以Ø 3㎜标准反射体绘制的距离—波幅曲线（即DAC基准线），评定线以上至定量线以下为I区（弱信号评定区），定量线至判废线以下为II区（长度评定区），判废线以上为III区（判废区）。本实验将在RB-3型试块上实测，并绘制这些曲线。
三、实验用品
仪器：CTS-22型超声波探伤仪 1台
探头：2.5P 13×13 K1.5-D型斜探头 1个
电缆：QQ9-2电缆线（带接头） 1条
试块：RB-3型试块 1块
耦合剂：机油 1杯
工具：小螺丝刀，300㎜钢尺 各1把
四、实验内容及步骤
1．按深度1︰1调整扫描速度（即荧光屏上水平刻度值与实际深度的比例关系）。
（1）在RB-3型试块上选择两个不同深度的横孔，两孔的深度差要较大。本实验选择深度分别为20㎜和80㎜的孔。
（2）将探头压在RB-3型试块上，中间加适当的耦合剂，让探头声束分别对准深度20㎜和80㎜的横孔，如图6-1所示。调节[深度范围]和[衰减]，找到孔的最大回波。
图6-1 图6-2
（3）调节[深度微调]和[脉冲移位]旋钮，使它们的回波前沿分别对准水平刻度“2”和“8”的位置，如图6-2所示。
2．确定起始灵敏度
（1）将[抑制]置于“0”。
（2）将[衰减]置于适当位置。一般探头对准H=60㎜的孔，[衰减]预置30dB左右。
（3）调节[增益]旋钮，使处于60㎜深的横孔回波为垂直满刻度的50%，记录此时的深度H和dB数。在以后的测试过程中，[增益]固定。
3．测试
将探头分别对准深度为10、20、30、40、50、60、70、80、90、100㎜的孔，并调节[衰减]旋钮，分别使其回波高度达垂直满刻的50%。记录每次相应的衰减器读数，将数据填入下表。
表6-1 距离、波幅测试记录表
4．绘制曲线
（1）以深度H为横座标，相对波高（dB）为纵座标，在座标纸上将表6-1中的各点连成圆滑曲线，该曲线即为Ø 3㎜横孔DAC曲线（基准线）。
（2）根据表6-2规定的各线灵敏度和被探测板厚的要求，在基准线下分别绘出判废线RL，定量线SL和评定线EL，并标明波幅的分区。
表6-2 距离——波幅曲线的灵敏度
（3）在绘制好的曲线图上标明仪器编号，探头频率，K值、晶片尺寸及试块上人工缺陷（横孔）的大小。
五、注意事项
1．[抑制]应置于“0”。
2．灵敏度调好后，[增益]固定，以后测试时只能调节[衰减]。
3．探测时必须找到横孔的最高回波。
4．试块很重，表面又滑，测试过程中试块翻面时应十分小心，注意安全。
六、实验报告要求
1．列出实验数据，根据实验结果绘制曲线。
2．分析产生误差的原因，分析近场区情况。
第三部分 试件的检验
实验七 焊缝超声波探伤
一、实验目的
熟练掌握横波探测焊缝缺陷的方法。
二、概要
平板对接焊缝中的缺陷如气孔、夹渣、未焊透等都呈体积型，有一定的大小。一般说来，从任何方向入射其上的超声波都有相当大的反射，但裂纹、未熔合这类缺陷以其一定的取向，须选择合适的入射方向。锅炉、钢制压力容器，电厂管道和船舶等对接焊缝的超声波探伤，一般应用斜探头发射的超声波倾斜入射焊缝，以探测其内部缺陷。
三、实验用品
仪器：CTS-22型超声波探伤仪 1台
探头：2.5P 13×13 K1.5-D型斜探头 1个
试块：RB-3型试块，参比试块 各1块
量具：钢尺 1支
试件：双面焊平板对接焊缝试件 1块
耦合剂：机油 1杯
四、实验内容及步骤
1．按深度1︰1调整扫描速度。（方法同实验六）
2．距离—波幅曲线的校正。（利用实验六测绘的横波距离——波幅曲线。）
（1）根据被探工件的最大深度，从距离—波幅曲线上查得对应的Ø3横孔的dB数，[衰减]旋钮调至此dB值。
（2）探头压在RB—3试块上，中间加适当的耦合剂。移动探头，找出相应深度的孔的最高回波。
（3）调节[增益]旋钮，使回波达到基准高（垂直满刻度的50%）。
3．测试表面声能补偿量。
（1）将斜探头置于参比试块（该试块的表面粗糙度与被探材料的表面粗糙度一致，结构尺寸与RB-3型试块相同。）上的A处，对准一孔（如H=60㎜的孔），如图7-1所示。衰减器预置30dB，调节[增益]旋钮，使H=60㎜的横孔回波为满幅度的50%，记下此时衰减器的读数N1。
（2）将探头移至RB-3型试块上
的相应位置
处，只调节[衰减]旋钮，
使Ø3横孔的最大反射波也为满幅度的
50%，如图7-2所示。记下此时衰减器
的读数N2。
（3）表面声能补偿量
4．灵敏度的调整 图7-1
（1）在距离——波幅曲线上查找探测深度与评定线对应的dB数N。
图7-2 图7-3
（2）将衰减器置于
，灵敏度即调整完毕。（也可以在距离——波幅曲线上将判废线，定量和评定线同时向下平移
）。
5．粗探
斜探头垂直于焊缝中心线放置在探伤面上，中间加适当的耦合剂，作锯齿形扫查，如图7-3所示。探头前后移动的范围应保证扫查到全部焊缝截面及热影响区。在保持探头垂直焊缝作前后移动的同时，还应作10°～15°角的左右移动，若发现可疑信号应在母材的相应部位作上记号。
6．细探
（1）当发现缺陷时，找到最强回波，调节[衰减]旋钮，使波幅达基准高，记下此时衰减器的读数Nf及缺陷深度h。
（2）在距离-波幅曲线上查找Nf与h的交点，求得该缺陷的当量和所在的区域。
7．缺陷的定位
（1）发现缺陷后，找到最强回波，固定探头。
（2）根据荧光屏上的水平刻度值读出缺陷的深度值h；根据探头K值，算出水平距离L，L=K·h。
（3）用钢尺从探头前沿量至L——l的位置，如图7-4所示，在焊缝上作上记号。（l为斜探头前沿长度，即探头入射点至探头前沿的距离）。
（4）记录缺陷的深度和水平位置。
8．测长
缺陷波幅度于定量线上的要进行测长。本实验采用半波高度法（6dB法）测长。
（1）找到缺陷的最强回波，固定探头，调节[衰减]旋钮，使波幅降到基准高。
（2）将衰减器增益6dB，使缺陷回波升高，探头向左平行于缺陷移动，等波幅降至基准高时，固定探头，在探头中心线所正对的缺陷位置上作记号。
图7-4
（3）再将探头向右平行于缺陷移动，当波幅降至基准高时，在探头中心线所正对的缺陷位置上作记号，如图7-5所示。
（4）两记号之间的距离，即为缺陷的指示
长度。
9．评级
根据缺陷波幅及指示长度按超声波探伤相关
标准评级。
图7-5
五、实验报告要求
1．绘制缺陷分布示意图，标出位置、大小。
2．根据缺陷波幅及指示长度，按超声波探伤相关标准评级。
3．如果探测结果与应得结果不同，试分析其原因？
4．如何区分可能出现的表面波反射信号？
5．使用不同K值横波探头检查厚度不同的钢板焊缝时，探头的前沿长度有什么要求？