超聲波檢測的組成部分及其工作原理

超聲波檢測設(shè)備是用于評估材料的一種重要工具。它由多個關(guān)鍵部件組成，包括控制裝置、脈沖發(fā)生器、探頭、放大器、評估模塊和輸出模塊。這些部件協(xié)同工作，實現(xiàn)了超聲波的發(fā)射、接收和評估等功能。

3.1. 控制裝置: 控制裝置是整個設(shè)備的指揮中心，負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)各部件的工作流程。它決定檢測周期的次序，例如何時發(fā)射超聲波、何時接收回波以及何時進行數(shù)據(jù)評估。

3.2. 脈沖發(fā)生器：脈沖發(fā)生器負(fù)責(zé)產(chǎn)生電脈沖信號，這些信號將激發(fā)探頭的機械振蕩，從而產(chǎn)生超聲波。

3.3. 探頭：探頭是設(shè)備的關(guān)鍵部分之一，它能夠?qū)㈦娒}沖轉(zhuǎn)化為機械振蕩，并將聲波傳播到被檢測的材料中。同時，它也能將反射回來的聲波信號轉(zhuǎn)化為電脈沖，供后續(xù)處理使用。

發(fā)射器探頭同時可用作接收器探頭（單探頭操作），或可在發(fā)射器探頭之外使用額外的接收器探頭（TR 操作、串聯(lián)操作）。

3.4. 放大器：放大器對探頭接收到的微弱信號進行放大和過濾，以便更好地進行后續(xù)處理和評估。根據(jù)不同的應(yīng)用需求，放大器的增益可以是線性增益或?qū)?shù)增益。

3.5. 評估： 評估模塊負(fù)責(zé)對接收到的信號進行處理和解析，以提取有關(guān)材料性質(zhì)的信息。這可以通過比較信號的振幅和傳播時間來實現(xiàn)，并將結(jié)果以易于理解的方式呈現(xiàn)給用戶。

3.6. 輸出：輸出模塊則負(fù)責(zé)將處理后的數(shù)據(jù)以適當(dāng)?shù)男问匠尸F(xiàn)給用戶，例如在屏幕上顯示、打印或存儲為文件。根據(jù)具體需求，設(shè)備可能配備各種輸出模塊以滿足不同的應(yīng)用場景。

圖5展示了超聲波設(shè)備的構(gòu)造，包括轉(zhuǎn)換、放大并在屏幕上顯示輸入信號的基本布局。

在自動化生產(chǎn)環(huán)境中，通常會使用更合適的裝置來替代傳統(tǒng)的屏幕顯示。圖6詳細描述了監(jiān)控電路的原理：根據(jù)信號的振幅和傳播時間進行評估。門電路會對特定的傳播時間范圍進行監(jiān)控，比如：如果放大器在此時間范圍內(nèi)輸出信號，那么信號會經(jīng)過再次轉(zhuǎn)換，然后進行模擬或數(shù)字評估。

如果不使用記錄器放大器，那么可以通過界面放大器對閾值電路的“是/否”輸出進行控制，從而生成用于控制檢測流程的信號。值得注意的是，在檢測過程中，脈沖的重復(fù)頻率與檢測周期（如探頭或示例樣品的移動等）之間存在密切關(guān)聯(lián)。如果忽略這種時間關(guān)系，即使其他系統(tǒng)部分運行得再完美，結(jié)果也可能出現(xiàn)誤差，導(dǎo)致最佳數(shù)據(jù)輸出受到嚴(yán)重影響，例如：未能檢測到材料中的反射體或?qū)Ψ瓷潴w的重復(fù)計數(shù)。

另外，因為檢測問題的數(shù)量/方式并非一致，檢測結(jié)果的記錄形式也各不相同。在進行手動檢測時，通常會使用配備CRT或LCD屏幕的儀器，這些儀器能夠以A-scan的形式顯示信號的幅度和傳播時間（如圖6a所示）。當(dāng)然，也可以使用二極管陣列作為屏幕顯示。如果屏幕上能夠二維顯示反射體的位置，那么就可以生成Cscan圖像。此外，打印條以及與C-scan相匹配的圖譜也是常用的信息存儲方式（如圖7所示）。