超聲波探傷儀各探頭應該如何選擇及使用

1.直探頭

　　直探頭也稱平探頭，可發射及接受縱波。直探頭主要由壓電晶片、阻尼塊(吸收塊)及保護膜組成。

　　(1)壓電晶片壓電晶片的厚度與超聲頻率成反比。例如鋯鈦酸鉛(PZT-5)的頻率厚度常數為1890千赫/毫米，晶片厚度為1毫米時，自然頻率為1.89兆赫，厚度為0.7毫米時，自然頻率約2.5兆赫。電壓晶片的直徑與擴散角成反比。電壓晶片兩面敷有銀層，作為導電的極板，晶片底面接地線，晶片上面接導線引至電路上。

　　(2)保護膜直探頭為避免晶片與工件直接接觸而磨損晶片，在晶片下粘合一層保護膜，有軟性保護和硬性保護兩種。軟性的可用塑料薄膜(厚約0.3毫米)，與表面粗糙的工件接觸較好。硬性可用不銹鋼片或陶瓷片。保護膜的厚度為二分之一波長的整數倍，聲波穿透率zui大。厚度為四分之一波長的奇數倍時，穿透率zui小。晶片與保護膜粘合后，探頭的諧振頻率將降低。保護膜與晶片粘合時，粘合層應盡可能的薄，不得滲入空氣。粘合劑的配方為 618環氧樹脂：二乙烯三胺：鄰苯二甲酸二丁酯=100：8：10 粘合后加一定的壓力，放置24小時，再在60℃~80℃溫度下烘干4小時。

　　(3)阻尼塊阻尼塊又名吸收塊，其作用為降低降低晶片的機械品質系數，吸收聲能量。如果沒有阻尼塊，電振蕩脈沖停止時，壓電晶片因慣性作用，仍繼續振動，加長了超聲波的脈沖寬度，使盲區增大，分辨力差。吸收塊的聲阻抗等于晶片的聲阻抗時，效果zui佳，常用的吸收快配方如下鎢粉：環氧樹脂：二乙烯三胺(硬化劑)：鄰苯二甲酸二丁酯(增塑劑)=35克：10克：0.5克：1克為使晶片和阻尼塊粘合良好，在灌澆前先用丙酮清洗晶片和晶片座表面，并加熱至60℃~80℃再行灌澆。環氧樹脂和鎢粉應充分混合均勻。灌澆后把探頭傾斜，使阻尼塊上表面傾斜20°左右，這樣可消除聲波在吸收塊上的發射，使熒光屏上雜波減少。

　　2.斜探頭

　　超聲波探傷儀斜探頭可發射及接收橫波。斜探頭主要由壓電晶片、阻尼塊和斜楔塊組成。晶片產生縱波，經斜楔傾斜入射到被測工件中，轉換為橫波。斜楔為有機玻璃，被測工件為鋼，斜探頭的角度(即入射角)在28°~61°之間時，在鋼中可產生橫波。斜楔的形狀應使聲波在斜楔中傳播時不得返回晶片，以免出現雜波。直探頭在液體中傾斜入射工件時，也能產生橫波。

　　3.表面波探頭

　　表面探頭波可發射和接收表面波。表面波探頭是斜探頭的一個特例。當入射角增大到某一角度，使在工件中橫波的折射角為90°時，在工件中可產生表面波，直探頭在液體中傾斜入射工件時，也能產生表面波。

　　4.蘭姆波探頭

　　可發射和接收蘭姆波，也是斜探頭的一個特例。當入射角達到一定角度時，在工件中產生蘭姆波，直探頭在液體中傾斜入射工件時，也能產生蘭姆波。

　　5.可變角探頭

　　可變角探頭可連續改變入射角，以產生縱波，橫波，表面波和蘭姆波。壓電晶片固定在半圓楔塊上，半圓楔快又置于大楔塊的圓洞內，空隙處注有油，以作導聲耦合劑。半圓楔塊轉動時，入射角即改變。

　　6.雙晶探頭

　　超聲波探傷儀雙雙晶探頭，又稱組合探頭，兩塊壓電晶片裝在一個探頭架內，一個晶片發射，另一個接收。雙探頭發射及接收縱波，晶片下的延遲塊使聲波延遲一段時間后射入工件，這樣可探測近表面的缺陷并可提高分辨力。兩塊晶片有一傾角(一般約3°~18°)，兩晶片聲場重合部分(陰影部分)，是探傷靈敏度較高的部位。

　　7.水浸探頭

　　可在水中探傷，其結構與直探頭相似，只是探頭較長，以便浸在水中，保護膜也可去掉。

　　8.聚焦探頭

　　可將超聲波聚集成一細束(線狀或點狀)，在焦點處聲能集中，可提高探傷靈敏度及分辨力。聚焦探頭多用于液浸法自動化探傷。探頭發射縱波，但在液體中傾斜入射到工件時，由于入射角的不同，在工件中可產生橫波、表面波或蘭姆波，根據需要而定。超聲聚焦有二種方法：一種是將壓電晶片做成凹面，發射的聲波直接聚焦。