超音波探傷物理基礎
波及波分類
介質的一切質點，是以彈性力互相聯繫的。某質點在介質內振動，能激發起周圍質點的振動。振動在彈性介質內的傳播過程，稱為波。波，有電磁波（電波和光波）和聲波（或稱機械波）。聲波及聲波的分類
聲波是一種能在氣體、液體、固體中傳播的彈性波。它可分為分次聲波、可聞聲波、超音波及特超音波。人耳所能聽聞的聲波在20-20000赫之間。頻率超過20000赫，人耳所不能聽聞的聲波，稱超音波。聲波的頻率愈高，愈於光學的某些特性（如反射。折射定律）相似。儀器原理
無損檢測的常規方法有直接用肉眼檢查的巨觀檢測和用射線照相檢測、超音波檢測、磁粉檢測、滲透檢測、渦流檢測等儀器檢測。肉眼巨觀檢測可以不使用任何儀器和設備，但肉眼不能穿透工件來檢查工件內部缺陷，而超音波檢測等方法則可以通過各種各樣的儀器或設備來進行檢測，既可以檢查肉眼不能檢查的工件內部缺陷，也可以大大提高檢測的準確性和可靠性。其中超音波檢測是最方便實用的檢測手段。超音波在被檢測材料中傳播時,材料的聲學特性和內部組織的變化對超音波的傳播產生一定的影響，通過對超音波受影響程度和狀況的探測了解材料性能和結構變化的技術稱為超聲檢測。超聲檢測方法通常有穿透法、脈衝反射法、串列法等。
數字式超音波探傷儀現在通常是對被測物體（比如工業材料、人體）發射超聲，然後利用其反射、都卜勒效應、透射等來獲取被測物體內部的信息並經過處理形成圖像。
都卜勒效應法
是利用超聲在遇到運動的物體時發生的都卜勒頻移效應來得出該物體的運動方向和速度等特性；透射法
是通過分析超聲穿透過被測物體之後的變化而得出物體的內部特性的，其套用目前還處於研製階段；反射法
超音波探傷儀這裡主要介紹的是目前套用最多的通過反射法來獲取物體內部特性信息的方法。反射法是基於超聲在通過不同聲阻抗組織界面時會發生較強反射的原理工作的，正如我們所知道，聲波在從一種介質傳播到另外一種介質的時候在兩者之間的界面處會發生反射，而且介質之間的差別越大反射就會越大，所以我們可以對一個物體發射出穿透力強、能夠直線傳播的超音波， 超音波探傷儀 然後對反射回來的超音波進行接收並根據這些反射回來的超音波的先後、幅度等情況就可以判斷出這個組織中含有的各種介質的大小、分布情況以及各種介質之間的對比差別程度等信息（其中反射回來的超音波的先後可以反映出反射界面離探測表面的距離，幅度則可以反映出介質的大小、對比差別程度等特性），超音波探傷儀從而判斷出該被測物體是否有異常。 在這個過程中就涉及到很多方面的內容，包括超音波的產生、接收、信號轉換和處理等。
其中產生超音波的方法是通過電路產生激勵電信號傳給具有壓電效應的晶體（比如石英、硫酸鋰等），使其振動從而產生超音波；而接收反射回來的超音波的時候，這個壓電晶體又會受到反射回來的聲波的壓力而產生電信號並傳送給信號處理電路進行一系列的處理，超音波探傷儀最後形成圖像供人們觀察判斷。
這裡根據圖像處理方法（也就是將得到的信號轉換成什麼形式的圖像）的種類又可以分為A型顯示、M型顯示、B型顯示、C型顯示、F型顯示等。
A型顯示是將接收到的超聲信號處理成波形圖像，根據波形的形狀可以看出被測物體裡面是否有異常和缺陷在那裡、有多大等， 超音波探傷儀主要用於工業檢測；
M型顯示是將一條經過輝度處理的探測信息按時間順序展開形成一維的"空間多點運動時序圖"，適於觀察內部處於運動狀態的物體，超音波探傷儀如運動的臟器、動脈血管等；
B型顯示是將並排很多條經過輝度處理的探測信息組合成的二維的、反映出被測物體內部斷層切面的"解剖圖像"（醫院裡使用的B超就是用這種原理做出來的），超音波探傷儀適於觀察內部處於靜態的物體；
C型顯示也是一種圖象顯示，探傷儀螢光屏的橫坐標和縱坐標都是靠機械掃描來代表探頭在工件表面的位置。探頭接收信號幅度以光點輝度表示，因而，當探頭在工件表面移動時，螢光屏上便顯示出工件內部缺陷的平面圖象，但不能顯示缺陷的深度。
C型顯示、F型顯示現在用得比較少。
超音波探傷儀檢測不但可以做到非常準確，而且相對其他檢測方法來說更為方便、快捷，也不會對檢測對象和操作者產生危害，所以受到了人們越來越普遍的歡迎，有著非常廣闊的發展前景。
數字式超音波探傷儀
特點
(1) 檢測速度快，數字式超音波探傷儀一般都可自動檢測、計算、記錄，有些還能自動進行深度補償和自動設定靈敏度，因此檢測速度快、效率高。(2)檢測精度高，數字式超音波探傷儀對模擬信號進行高速數據採集、量化、計算和判別，其檢測精度可高於傳統儀器檢測結果。
(3)記錄和檔案檢測，數字式超音波探傷儀可以提供檢測記錄直至缺陷圖像。
(4)可靠性高，穩定性好。數字式超音波探傷儀可全面、客觀地採集和存儲數據，並對採集到的數據進行實時處理或後處理，對信號進行時域、頻域或圖像分析，還可通過模式識別對工件質量進行分級，減少了人為因素的影響，提高了檢索的可靠性和穩定性。
功能
a. 自動校準：自動測試探頭的“零點”、“K值”、“前沿”及材料的“聲速”；b. 自動顯示缺陷回波位置如：深度d、水平p、距離s、波幅、當量dB、孔徑ф值；
c. 自由切換標尺；
d. 自動錄製探傷過程並可以進行動態回放；
e. 自動增益、回波包絡、峰值記憶功能；
f. 探傷參數可自動測試或預置；
g. 數字抑制，不影響增益和線性；
h. 多個獨立探傷通道，可自由輸入並存儲任意行業的探傷標準，現場探傷無需攜帶試塊；
i. 可自由存儲、回放波形及數據；
j. DAC、AVG曲線自動生成並可以分段製作，取樣點不受限制，並可進行修正與補償；
k. 自由輸入各行業標準；
l. 與計算機通訊,實現計算機數據管理,並可導出Excel格式、A4紙張的探傷報告；
m. 實時時鐘記錄:實時探傷日期、時間的跟蹤記錄，並存儲；
n. 增益補償：對表面粗糙度、曲面、厚工件遠距離探傷等因素造成的Db衰減可進行修正；
所述以上功能都是模擬超聲探傷儀無法實現的。
技術參數
掃描範圍： 0～10000mm鋼縱波工作頻率： 0.2MHz～20MHz
垂直線性誤差： ≤2.5%
水平線性誤差： ≤0.1%
靈敏度餘量： >68dB（深200mmΦ2平底孔）
分 辨 力： >42dB（5N14）
動態範圍： ≥36dB
噪聲電平： <8%
硬採樣頻率： 150MHz
重複發射頻率： 100~1000HZ
聲速範圍： 100～20000（m/s）
工作方式： 單晶探傷、雙晶探傷、穿透探傷
數字抑制： （0～80）%，不影響線性與增益
工作時間： 連續工作7小時以上（鋰電池）
環境溫度： （-20～70）℃（參考值）
相對濕度： （20～95）% RH
外型尺寸： 210×150×45（mm）
技術資料
核心組成部分
(1)模數轉換器(ADC) ：ADC是探傷儀的超聲信號輸入電腦的必由之路，把連續變化的模擬信號變為數值信號。(2)結構：目前，有全數方式和模擬數字混合 2種。
(3)軟體：數位化超聲探傷儀在軟體方面是多種多樣的，探傷儀的成敗在很大程度上取決於軟體的支持程度。
主要技術指標說明
1. 靈敏度超音波探傷中靈敏度一般是指整個探傷系統（儀器和探頭）發現最小缺陷的能力。發現缺陷愈小，靈敏度就愈高。
儀器的探頭的靈敏度常用靈敏度餘量來衡量。靈敏度餘量是指儀器最大輸出時（增益、發射強度最大，衰減和抑制為0），使規定反射體回波達基準高所需衰減的衰減總量。靈敏度餘量大，說明儀器與探頭的靈敏度高。靈敏度餘量與儀器和探頭的綜合性能有關，因此又叫儀器與探頭的綜合靈敏度。
2. 盲區與始脈衝寬度
盲區是指從探測面到能夠發現缺陷的最小距離。盲區內的缺陷一概不能發現。
始脈衝寬度是指在一定的靈敏度下，螢幕上高度超過垂直幅度20%時的始脈衝延續長度。始脈衝寬度與靈敏度有關，靈敏度高，始脈衝寬度大。
3. 分辨力
儀器與探頭的分辨力是指在螢幕上區分相鄰兩缺陷的能力。能區分的相鄰兩缺陷的距離愈小，分辨力就愈高。
4. 信噪比
信噪比是指螢幕上有用的最小缺陷信號幅度與無用的噪聲雜波幅度之比。信噪比高，雜波少，對探傷有利。信噪比太低，容易引起漏檢或誤判，嚴重時甚至無法進行探傷。
採購注意事項
目前市場上有一些數字超音波探傷儀不符合國家的相關標準。2005年國家頒布最新標準《JB/T10061-1999：A型脈衝反射式超音波探傷儀通用技術條件》。在這部新標準啟用的同時，還頒布了《JJG746-2004超音波探傷儀檢定規程》。國家首次對數字超音波探傷儀的檢定規程作了詳細解釋。由於超音波探傷儀是一種十分專業的儀器，不是專業人員，根本無法了解這種儀器，所以很多造假者鑽了漏洞。國內一些廠家利用數字超音波探傷可以作假的特點，大肆生產不合格產品。
如果您不具備專業檢測工具，以下簡單檢測方法可以幫您鑑別真偽：
1、在不連線探頭的狀態下，將增益調到最大，螢幕上的波形不能超過螢幕的10%，如果超過，此儀器不合格。
2、看垂直線性是否合格、方法
3、還有一些指標需要專用試塊。建議新儀器送到省級計量測試所去鑑定，以免上當。
4、價格極低。
5. 注意看生產工藝和證明檔案，一般超音波需要專業培訓才可以。
使用不合格超音波探傷儀的後果比較嚴重。由於超音波無損檢測都是用在質量檢測或安全檢測，如發生質量事故甚至危及人身安全，您節省了一點錢買回的不合格儀器將會致您於非常不利的境遇。我們譴責那些制假者，請提高你們的技術開發水平，不要害人害己，如果真發生重大事故，也會使你們傾家蕩產，自陷囹圄。
