本書詳細介紹了超聲檢測理論基礎，超聲相控陣理論基礎，超聲相控陣探頭與儀器，超聲相控陣設備綜合性能測試；同時，為加強工程實踐應用，本書重點介紹了超聲相控陣檢測基本工藝，特別以橫波扇形掃查檢測焊接接頭為例詳細說明了制訂具體檢測工藝時需要考慮的因素及細節，分別介紹了超聲相控陣橫波扇形掃查、縱波線性垂直掃查、縱波扇形掃查三種檢測應用中需要考慮的工藝細節。

本書可供高等院校無損檢測與儀器類相關專業學生及超聲相控陣技術培訓班學員使用，也可供從事無損檢測的技術人員、與無損檢測技術相關的科研人員及設計人員參考。

序

前言

*1章  超聲檢測理論基礎1

1.1  超聲波及其頻率特性1

1.1.1  超聲波的產生1

1.1.2  超聲波頻率及帶寬1

1.2  超聲波的傳播3

1.2.1  超聲波的傳播類型3

1.2.2  超聲波的疊加5

1.2.3  超聲波的波型6

1.2.4  超聲波的傳播速度與波長7

1.2.5  超聲波的物理特性8

1.3  超聲波在界面的反射和透射10

1.3.1  超聲波垂直入射的反射和透射10

1.3.2  超聲波斜入射的反射特性12

1.3.3  超聲波斜入射的聲壓分布15

1.3.4  超聲波邊緣衍射特性21

1.3.5  特殊界面超聲波反射特性23

1.4  超聲波聲場26

1.4.1  圓形晶片超聲波聲場26

1.4.2  方形晶片超聲波聲場31

1.4.3  有延遲塊聲場33

1.4.4  聚焦聲場35

1.4.5  平面反射聲壓36

1.4.6  曲面反射聲壓38

1.5  超聲波當量定量39

1.5.1  計算法定量39

1.5.2  距離波幅曲線定量42

1.5.3  距離增益當量曲線定量43

1.5.4  超聲波衰減45

1.5.5  超聲波衰減繫數測量48

*2章  超聲相控陣理論基礎51

2.1  超聲相控陣技術基本原理51

2.2  超聲相控陣超聲信號53

2.2.1  超聲相控陣探頭聲場53

2.2.2  超聲相控陣信號合成54

2.2.3  超聲相控陣信號顯示54

2.3  超聲相控陣信號顯示模式56

2.3.1  相控陣扇形掃查56

2.3.2  線性電子掃查57

2.3.3  C掃描顯示62

2.4  超聲相控陣靈敏度修正65

2.4.1  扇形掃查靈敏度修正65

2.4.2  線性掃查靈敏度修正68

2.5  超聲相控陣技術關鍵性能69

第3章  超聲相控陣探頭75

3.1  超聲探頭基本結構75

3.2  超聲探頭主要技術參數77

3.3  超聲探頭類型84

3.4  超聲相控陣探頭相關參數86

3.4.1  超聲相控陣探頭類型86

3.4.2  超聲相控陣探頭常見工作模式87

3.5  超聲相控陣探頭特有技術參數88

3.6  超聲相控陣探頭特有性能90

第4章  超聲相控陣儀器92

4.1  超聲檢測儀技術性能92

4.2  超聲相控陣儀器主要性能96

4.2.1  超聲相控陣儀器功能模塊96

4.2.2  延時聚焦法則數97

4.2.3  超聲相控陣儀器掃查模式99

4.2.4  延時控制器101

4.2.5  超聲相控陣發射與接收模塊101

4.3  超聲相控陣關鍵技術參數102

第5章  超聲相控陣設備綜合性能測試108

5.1  超聲相控陣設備靈敏度綜合性能測試108

5.1.1  各通道靈敏度一致性測試108

5.1.2  靈敏度餘量測試109

5.1.3  相控陣ACG/TCG補償誤差測試110

5.1.4  相控陣垂直線性測試112

5.1.5  TCG/ACG補償增益溢出測試113

5.2  超聲相控陣信號顯示綜合性能測試114

5.2.1  定位誤差測量114

5.2.2  顯示分辨力測試114

5.3  超聲相控陣聚焦法則基本測試117

5.3.1  超聲相控陣角度偏轉能力及精度測試117

5.3.2  超聲相控陣聚焦能力測試118

5.4  超聲波聲場測試120

5.5  超聲相控陣綜合性能測試時機122

第6章  超聲相控陣檢測基本工藝124

6.1  制訂檢測工藝基本流程124

6.2  根據被檢測工件信息確定檢測方式124

6.3  超聲相控陣探頭選擇126

6.3.1  探頭類型的選擇126

6.3.2  探頭掃查方式的選擇127

6.3.3  相控陣探頭參數的選擇129

6.4  超聲相控陣儀器選擇130

6.5  設計加工標準試塊及對比試塊135

6.6  超聲相控陣儀器設置137

6.6.1  探頭設置137

6.6.2  被檢測工件設置138

6.6.3  超聲相控陣掃查模式設置139

6.6.4  發射與接收設置141

6.7  定位校準142

6.8  TCG/ACG 深度校準和角度校準145

6.9  掃查檢測工藝147

6.10  缺陷圖像分析及測量152

6.10.1  扇形掃查圖像分析152

6.10.2  線性電子掃查圖像分析155

6.10.3  C掃描圖像分析161

6.11  缺陷評判163

6.12  檢測報告166

第7章  橫波扇形掃查檢測焊接接頭基本工藝168

7.1  焊接概述168

7.2  焊縫中常見的內部缺陷169

7.3  焊接接頭形式173

7.3.1  對接接頭173

7.3.2  T形接頭174

7.3.3  角接接頭175

7.4  焊接接頭質量檢測及評判方法176

7.5  橫波扇形掃查探頭選擇及儀器設置178

7.5.1  焊接接頭超聲相控陣檢測探頭選擇178

7.5.2  焊接接頭超聲相控陣檢測儀器基本設置179

7.6  焊接接頭各缺陷檢測方法182

7.6.1  裂紋檢測方法182

7.6.2  未熔合檢測方法186

7.6.3  未焊透檢測方法188

7.6.4  內部體積狀缺陷檢測方法189

7.7  焊縫檢測超聲相控陣基本校準190

7.8  焊縫檢測掃查方式191

7.9  其他工藝項目194

7.10  評判驗收195

7.10.1  基於缺陷長度及自身高度評判195

7.10.2  基於缺陷長度與幅值評判驗收標準199

7.11  檢測報告201

7.12  橫波扇形掃查其他檢測應用202

第8章  縱波線性垂直掃查檢測基本工藝203

8.1  縱波線性垂直掃查檢測缺陷類型203

8.2  縱波線性垂直掃查探頭選擇205

8.3  縱波線性垂直掃查對相控陣儀器的要求206

8.4  縱波線性垂直掃查儀器基本設置207

8.5  縱波線性垂直掃查基本校準208

8.6  掃查檢測模式209

8.7  線性垂直掃查關鍵性能211

8.8  檢測結果分析214

8.9  檢測報告215

第9章  縱波扇形掃查檢測基本工藝216

9.1  縱波扇形掃查檢測應用216

9.2  縱波扇形掃查探頭選擇218

9.3  縱波扇形掃查相控陣儀器要求219

9.4  縱波扇形掃查相控陣儀器基本設置219

9.5  縱波扇形掃查基本校準220

9.6  縱波扇形掃查關鍵性能測試221

9.7  縱波扇形掃查檢測模式224

9.8  縱波扇形掃查缺陷信息測量225

9.9  縱波扇形掃查缺陷評判225

9.10  檢測報告225

參考文獻227