超聲波探傷儀、超聲波探頭、試塊及耦合劑等組成超聲波檢測系統(tǒng)，它們是超聲波探傷的重要設(shè)備。超聲波探傷儀是超聲波探傷的主要設(shè)備，它能夠快速識別出工件內(nèi)部多種缺陷（裂紋、氣孔、夾雜等），并且不會對工件造成任何損傷，廣泛適用于實驗室與工程現(xiàn)場。

一、 按照超聲波的連續(xù)性分類

 1. 脈沖波超聲探傷儀

  這種儀器主要是通過周期性的發(fā)射不連續(xù)的脈沖波來激勵換能器產(chǎn)生超聲波，根據(jù)超聲波的傳播速度或者回波的幅值等特性判斷工件中是否有缺陷，這是目前最常用的探傷儀模式。

 2. 連續(xù)波超聲探傷儀

  這種儀器探頭向工件發(fā)射連續(xù)且頻率不變的超聲波，主要是通過觀察透過工件的超聲波強度的變化來判斷工件中是否有缺陷。這種儀器通常情況下靈敏度低，而且難以確定缺陷位置，大多被脈沖探傷儀器取代，不過仍舊應(yīng)用在超聲波顯像及超聲波共振測厚等方面。

3. 調(diào)頻波超聲探傷儀

  這種儀器發(fā)射的超聲波是周期性連續(xù)且頻率周期性變化的超聲波，主要是觀察發(fā)射波與回波的變化，判斷工件中有無缺陷。但其局限性是適用于檢測與探測面平行的缺陷，所以這種儀器也大多被脈沖探傷儀器取代。

二、按缺陷顯示方式分類

1. A型顯示

  A型顯示探傷儀反饋的是波形，它顯示的是超聲波回波的位置與幅度，回波的位置反映的是超聲波的傳播時間，幅度則是體現(xiàn)出了缺陷的特性。

2. B型顯示

  B型顯示探傷儀反饋的是圖像，探傷儀沿?zé)晒馄翙M坐標(biāo)方向機械掃描形成探頭的掃查軌跡，沿縱坐標(biāo)方向反饋處回波的時間（或距離），這樣就可以直觀地表示出處于某一縱面上的缺陷。

3. C型顯示

  C型顯示探傷儀反饋的也是圖像，探傷儀在橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)方向都是機械掃描來代表探頭在工作表面的位置。光點輝度表示探頭接收信號幅度，所以當(dāng)探頭在工件表面移動反饋在熒光屏上便顯示出工件內(nèi)部缺陷的平面圖像，但不能顯示缺陷深度。

  A型、B型、C型三種顯示分別如圖3.17所示。

三、按超聲波的通道分類

1. 單通道探傷儀

   這種儀器在目前的超聲波檢測中應(yīng)用比較廣泛，一般是使用一個探頭或一對探頭。

2. 多通道探傷儀

   在某些場合中，單一的探頭接收的回波信息較少，所以采用多個或多對探頭同時工作，通常應(yīng)用于自動化檢測。

四、按工作制式分類

1. 模擬式超聲探傷儀

  a. A型脈沖反射式超聲波探傷儀

    A型脈沖反射式超聲波探傷設(shè)備主要包含同步電路、發(fā)射電路、接收放大電路、掃描電路、顯示電路和電源電路等主要電路，其次有延時電路、報警電路、深度補償電路、標(biāo)記電路、跟蹤及記錄等附加裝置組成。電路框圖如圖3.18所示。

  工作原理：電路接通后，同步電路產(chǎn)生周期性同步脈沖信號，一方面同步脈沖觸發(fā)掃描發(fā)生器產(chǎn)生線性的鋸齒波，經(jīng)掃描放大加到示波管水平（x軸）偏轉(zhuǎn)板上，產(chǎn)生一個從左到右的水平掃描線，即時基線。另一方面觸發(fā)發(fā)射電路產(chǎn)生高頻脈沖并作用于探頭，通過探頭的逆壓電效應(yīng)將信號轉(zhuǎn)換為聲信號，發(fā)射超聲波。超聲波在傳播過程中遇到異質(zhì)界面（缺陷或底面）產(chǎn)生反射，反射的回波由探頭接收。通過探頭的正壓電效應(yīng)將聲信號轉(zhuǎn)換為電信號送至放大電路被放大、檢波，信號電壓加到示波管的垂直（y軸）偏轉(zhuǎn)板上，使電子束發(fā)生垂直偏轉(zhuǎn)，在水平掃描的相應(yīng)位置上產(chǎn)生缺陷的回波和底面波。

 b. B型顯示超聲波探傷儀

  工作原理：同步電路產(chǎn)生脈沖信號觸發(fā)探頭發(fā)射超聲波信號，同時也觸發(fā)y掃描電路，并將鋸齒波電壓施加在示波管y軸偏轉(zhuǎn)板上。施加在x軸偏轉(zhuǎn)板上的是隨探頭位置變化而變化的直流電壓，當(dāng)探頭在工件上沿直線移動時，在顯示器上顯示出沿探頭掃描線所處的截面上的前后表面，內(nèi)部反射界面的位置、取向及深度。電路框圖如圖3.19所示。

 c. C型顯示超聲探傷儀

  C型顯示超聲波探傷儀一般由同步、發(fā)射、放大、與門、閘門、平面顯示器與機械同步組成，如圖3.20所示。

  工作原理：同步電路產(chǎn)生同步脈沖信號激勵換能器產(chǎn)生超聲波信號，傳遞到工件中，并同時觸發(fā)閘門電路以獲得閘門信號。示波管的橫縱坐標(biāo)分別表示工件探測面上的相應(yīng)的橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)。電位器x和y的直流電壓分別作用于控制示波管的水平和垂直偏轉(zhuǎn)板。機械同步將探頭與兩個電位器實現(xiàn)聯(lián)動。探頭移動時，把移動的X分量與Y分量分別施加在水平和垂直偏轉(zhuǎn)板，偏轉(zhuǎn)板電壓發(fā)生相應(yīng)變化，使屏幕上的坐標(biāo)與工件探測面上的坐標(biāo)相對應(yīng)。

d. 模擬式超聲波探傷儀的構(gòu)成及其功能

 模擬式超聲波探傷儀的電路框圖如圖3.21所示。

（1)組成部分及其作用

    ①. 超聲波探傷儀的協(xié)調(diào)中心是同步電路，它決定著激勵信號的重復(fù)頻率。

    ②. 發(fā)射電路主要作用是產(chǎn)生高壓脈沖作用于超聲波換能器產(chǎn)生超聲波。

    ③. 掃描電路使顯示屏上出現(xiàn)條明亮的時基線，也就是時間軸和水平掃描線。它控制著掃描速度，決定著儀器的檢測范圍。

   ④. 接收放大電路將探頭產(chǎn)生的微弱回波信號電壓放大到顯示屏的縱坐標(biāo)方向，以顯示工作電壓。它控制著儀器的增益和衰減。

（2)各主要開關(guān)和旋鈕的作用及其調(diào)整方法。

  在模擬式超聲波探傷儀面板上，合理選用開關(guān)和按鈕可以實現(xiàn)不同的功能。各主要開關(guān)和旋鈕的作用及其調(diào)整方法如下：

   ①. 工作方式選擇旋鈕

   發(fā)射探頭和接收探頭分別連接到發(fā)射插座和接收插座，工作方式選擇旋鈕的作用是選擇檢測方式，即“雙探”或“單探”方式。當(dāng)選擇“雙探”時，兩個探頭的工作模式為一發(fā)一收。當(dāng)選擇“單探”時，發(fā)射插座和接收插座內(nèi)部連通，單個探頭自發(fā)自收。

  ②. 發(fā)射強度旋鈕

   此按鈕主要改變激勵脈沖的強度，增加或者減小發(fā)射功率，增大發(fā)射強度，有助于提高儀器靈敏度。但脈沖變寬，分辨力差。因此，應(yīng)根據(jù)實際情況選擇合適的發(fā)射強度。

 ③. 增益旋鈕

   接收信號幅值可能會非常低，這樣不利于信號分析，通過調(diào)節(jié)增益旋鈕，可以改變接收放大器的放大倍數(shù)。使用時，將回波高度精確地調(diào)節(jié)到某一指定高度，將儀器靈敏度確定以后，在檢測過程中一般不再調(diào)整增益旋鈕。

  ④. 衰減器

   衰減器可以調(diào)節(jié)檢測靈敏度和測量回波振幅。用來調(diào)節(jié)靈敏度時，衰減讀數(shù)大，回波幅度低；反之，靈敏度高。用來調(diào)節(jié)回波振幅時，衰減讀數(shù)大，回波幅度高；反之，回波幅度低。

  ⑤. 深度范圍旋鈕

   此按鈕主要是調(diào)節(jié)顯示在屏幕上的檢測范圍。可以將顯示在屏幕上的回波信號間距壓縮或者擴展。

  ⑥. 深度細調(diào)旋鈕

   深度細調(diào)旋鈕的作用是精確調(diào)整檢測范圍。調(diào)節(jié)深度細調(diào)旋鈕，可連續(xù)改變掃描線的掃描速度，從而使顯示屏上的回波間距在一定范圍內(nèi)連續(xù)變化。調(diào)整檢測范圍時，應(yīng)先將深度粗調(diào)旋鈕置于合適的檔級，然后調(diào)節(jié)深度細調(diào)旋鈕，使反射波的間距與反射體的距離成一定比例。

  ⑦. 延遲旋鈕

  此按鈕可以使顯示在屏幕上的回波信號大幅度地左右移動而不改變回波之間的距離。調(diào)節(jié)檢測范圍時，先用深度粗調(diào)旋鈕和深度細調(diào)旋鈕調(diào)節(jié)好回波間距，再用延遲旋鈕將反射波調(diào)至正確位置，通過延遲旋鈕進行零位校正，使聲程原點與水平刻度的零點重合。

 ⑧. 聚焦旋鈕

  聚焦旋鈕可以調(diào)節(jié)電子束的粗細程度，可以根據(jù)實際情況調(diào)節(jié)，使顯示屏波形清晰。

 ⑨. 水平旋鈕

  水平旋鈕也稱為零位調(diào)節(jié)旋鈕。通過調(diào)節(jié)水平旋鈕使掃描線連同回波一起左右移動一段距離，回波之間的距離不發(fā)生改變。

 ⑩. 重復(fù)頻率旋鈕

  此按鈕調(diào)節(jié)的是激勵脈沖的重復(fù)頻率，即激勵脈沖的發(fā)射間隔。當(dāng)屏幕上顯示的圖案比較暗淡時，可以提高重復(fù)頻率，就會使圖案變得更加清晰。

 ?. 垂直旋鈕

  通過調(diào)節(jié)垂直旋鈕使掃描線連同回波一起上下移動一段距離，回波之間的距離不發(fā)生改變。

 ?. 深度補償開關(guān)

  此旋鈕的作用是調(diào)節(jié)回波增益，減小相同形狀但不同深度的缺陷的回波高度差。

2. 數(shù)字式超聲探傷儀

 數(shù)字式超聲探傷儀整機由微處理器系統(tǒng)同步和控制，由發(fā)射、接收、數(shù)控放大器單元，數(shù)據(jù)調(diào)整實時采集、存儲和分析、處理單元以及回波顯示和打印輸出等組成。

a. 數(shù)字式超聲探傷儀與模擬式超聲探傷儀的異同點對比

  ①. 基本組成

 如圖3.22所示為數(shù)字式超聲探傷儀的電路框圖，其發(fā)射電路與模擬式超聲探傷儀相同，接收放大電路的衰減器與高頻放大器等也與模擬式超聲探傷儀相同，信號放大后由A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，輸送到微處理器進行處理，顯示器進行處理，模擬式超聲探傷儀上的檢波、濾波、抑制等功能可以通過對數(shù)字信號的處理來完成。數(shù)字式儀器的顯示是由微處理器控制實現(xiàn)逐步逐點掃描，在顯示器上顯示二維點陣圖。發(fā)射電路與模數(shù)轉(zhuǎn)換由微處理器協(xié)調(diào)各部分的工作，不再需要同步電路。

 ②. 儀器功能

  數(shù)字式超聲探傷儀的基本功能與模擬式超聲探傷儀相同，各部分功能的控制方式不同。模擬式超聲探傷儀直接通過開關(guān)對儀器的電路進行調(diào)整；數(shù)字式超聲探傷儀采用人機對話，將控制數(shù)據(jù)輸人微處理器，由微處理器控制各電路的工作，有利于自動檢查。

 ③. 儀器性能

 兩類儀器的發(fā)射電路、接收電路相同，因此儀器的靈敏度、分辨率基本相同。差別主要是信號的模數(shù)轉(zhuǎn)換、處理及顯示部分，這部分功能直接影響對缺陷的判斷。

 b. 數(shù)字式超聲探傷儀的優(yōu)缺點

 ①. 優(yōu)點

 接收信號數(shù)字化，使超聲信號的存儲、記錄、再現(xiàn)、處理、分析都很方便，可以使超聲信號永久記錄，使檢測過程中重現(xiàn)更方便，同時也能從超聲信號中得到更多的量化信息；顯示器不需要傳統(tǒng)的示波器，使得儀器更便于小型化；軟件功能可以擴展，有利于滿足不同使用場合的要求；為自動檢測系統(tǒng)的實現(xiàn)提供條件。

②. 缺點

 模數(shù)轉(zhuǎn)換器的采樣頻率、數(shù)據(jù)長度、顯示器的分辨率等直接影響信號的質(zhì)量，如果信號失真，會造成漏檢誤檢等，因此在使用過程中應(yīng)引起重視。