超声波探头
　　一.以构造分类
　　1.直探头: 单晶纵波直探头 双晶纵波直探头
　　2.斜探头: 单晶横波斜探头a1　　单晶纵波斜探头 aL　　aL在a1附近为爬波探头
　　爬波探头；沿工件表面传输的纵波，速度快、能量大、波长长探测深度较表面波深，对工件表面光洁度要求较表面波松。（频率2.5MHZ波长约2.4mm，讲义附件11、12、17题部分答案）。
　　3.带曲率探头: 周向曲率 径向曲率。
　　周向曲率探头适合---无缝钢管、直缝焊管、筒型锻件、轴类工件等轴向缺陷的检测。工件直径小于2000mm时为保证耦合良好探头都需磨周向曲率。
　　径向曲率探头适合---无缝钢管、钢管对接焊缝、筒型锻件、轴类工件等径向缺陷的检测。工件直径小于600mm时为保证耦合良好探头都需磨径向曲率。
　　4.聚焦探头: 点聚焦 线聚焦。
　　5.表面波探头:（当纵波入射角大于或等于第二临界角,既横波折射角度等于90形成表面波）.
　　沿工件表面传输的横波，速度慢、能量低、波长短探测深度较爬波浅，对工件表面光洁度要求较爬波严格。
　　*章“波的类型”中学到：表面波探伤只能发现距工件表面两倍波长深度内的缺陷。（频率2.5MHZ波长约1.3mm，讲义附件11、12题部分答案）。
　　二.以压电晶体分类:
　　三.压电材料的主要性能参数:
　　1.压电应变常数d33:
　　d33=Dt/U在压电晶片上加U这么大的应力,压电晶片在厚度上发生了Dt的变化量,d33越大,发射灵敏度越高。
　　2.压电电压常数g33:
　　g33=UP/P在压电晶片上加P这么大的应力.在压电晶片上产生UP这么大的电压,g33越大,接收灵敏度越高。
　　3.介电常数e:
　　e=Ct/A[C-电容、t-极板距离（晶片厚度）、A-极板面积（晶片面积）];
　　C小→e小→充、放电时间短.频率高。
　　4.机电偶合系数K:
　　表示压电材料机械能（声能）与电能之间的转换效率。
 　对于正压电效应:K=转换的电能/输入的机械能。
 　　对于逆压电效应:K=转换的机械能/输入的电能.
 　　晶片振动时,厚度和径向两个方向同时伸缩变形,厚度方向变形大,探测灵敏度高,径向方向变形大,杂波多,分辨力降低,盲区增大,发射脉冲变宽.（讲义附件16、19题部分答案）。
 　　声 速: 3240 M/S 工件厚度: 16.00MM 探头频率: 2.500MC
 　　探头K值: 1.96 探头前沿: 7.00MM 坡口类型: X
 　　坡口角度: 60.00 对焊宽度: 2.00MM 补 偿: -02 dB
 　判 废: +05dB 定 量: -03dB 评 定: -09 dB
 　焊口编号: 0000 缺陷编号: 1. 检测日期: 05.03.09
 　声 速: 3240 M/S 工件厚度: 16.00 MM 探头频率: 5.00 MC
   探头K值: 1.95 探头前沿: 7.00 MM 坡口类型: X
 　坡口角度: 60.00 对焊宽度: 2.00 MM 补 偿: -02 dB
 　判 废: +05 dB 定 量: -03 dB 评 定: -09 dB
 　焊口编号: 0000 缺陷编号: 1. 检测日期: 05.03.09
 　　5.机械品质因子qm:
 　　qm=E贮/E损,压电晶片谐振时,贮存的机械能与在一个周期内（变形、恢复）损耗的能量之比称……损耗主要是分子内摩擦引起的。
 　　qm大,损耗小,振动时间长,脉冲宽度大,分辨力低。
 　qm小,损耗大,振动时间短,脉冲宽度小,分辨力高。
 　6.频率常数Nt:
 　Nt=tf0,压电晶片的厚度与固有频率的乘积是一个常数,晶片材料一定,厚度越小,频率越高. （讲义附件16、19题部分答案）。
 　　7.居里温度Tc:
 　压电材料的压电效应,只能在一定的温度范围内产生,超过一定的温度,压电效应就会消失,使压电效应消失的温度称居里温度（主要是高温影响）。
 　8．超声波探头的另一项重要指标：信噪比---有用信号与无用信号之比必须大于18 dB。（为什么？）
 　　四.探头型号（应注意的问题）
 　1．横波探头只报K值不报频率和晶片尺寸。
 　2．双晶探头只报频率和晶片尺寸不报F（菱形区对角线交点深度）值。
 　　例：用双晶直探头检12mm厚的板材，翼板厚度12mm的T型角焊缝，怎样选F值？
 　　讲义附件（2题答案）。
 　五.应用举例:
 　　1.斜探头近场N=a´b´COSb/plCOSa。 λ =CS/¦.
 　直探头近场N=D/4l。 λ=CL/¦.
 　　2.横波探伤时声束应用范围:1.64N-3N。
 　　纵波探伤时声束应用范围:³3N。
 　双晶直探头探伤时,被检工件厚度应在F菱形区内。
 　3.K值的确定应能保证一次声程的终点越过焊缝中心线，与焊缝中心
 　线的交点到被检工件内表面的距离应为被检工件厚度的三分之一。
 　　4.检测16mm厚的工件用5P 9×9 K2、2.5P9X9K2、2.5P13X13K2那一种探头合适（聚峰斜楔）.以5P9X9K2探头为例。
 　　（1）.判断一次声程的终点能否越过焊缝中心线?
 　（焊缝余高全宽+前沿）/工件厚度
 　（2）.利用公式：
 　N?（工件内剩余近场长度）=N（探头形成的近场长度）—N?（探头内部占有的近场长度） =axbxcosβ/πxλxcosα–Ltgα/tgβ,计算被检工件内部占有的近场长度。讲义附件（14题答案）。

A． 查教材54页表:
 　　

A． 查教材54页表:
 　　

COSb/COSa、tga/tgb与K值的关系
 　　查表可知cosβ/cosα=0.6, tgα/tgβ=0.44, 计算可知α=41.35°.
 　B． λ=Cs/?=3.24/5=0.65mm
 　C．
 参考图计算可知：
 　tgα=L1/4.5, L1=tg41.35°X4.5=0.88X4.5=3.96mm.
 　cosα=2.5/L2, L2=2.5/cos41.5°=2.5/0.751=3.33mm,
 　　L=L1+L2=7.3mm, Ltgα/tgβ=7.3×0.44=3.21mm,（N?）
 　　由（1）可知，IS=35.8mm, 2S=71.6mm
 　　N=axbxcosβ/pxλxcosa=9×9×0.6/3.14×0.65=23.81mm,
 　　1.64N=39.1mm, 3N=71.43mm.
 　工件内部剩余的近场（N?）=N-N?=20.6mm（此范围以内均属近场探伤）.
 　（1.64N-N?）与IS比较, （3N-N?）与2S比较,
 　使用2.5P13X13K2探头检测16mm厚工件,1.64N与3N和5P9X9K2探头基本相同,但使用中仍存在问题，2.5P9X9K2探头存在什么问题？
 一.探伤过程中存在的典型问题:

1.纵波与横波探头概念不清.

2.盲目追求短前沿:
 　以2.5P 13´13 K2探头为例,b=15mm与b=11mm,斜楔为有机玻璃材料;
 　　（1）.检测20mm厚,X口对接焊缝,缺陷为焊缝层间未焊透.
 　　（2）.信噪比的关系:有用波与杂波幅度之比必须大于18dB.
 　　（3）.为什么一次标记点与二次标记点之间有固定波？
 　　由54页表可知：COSb/COSa=0.68，K2探头b=63.44°，
 　COS63.44°=0.447，COSa=0.447/0.68=0.66，
 　　COSa=6.5/LX，前沿LX=6.5/0.66=9.85mm。（讲义附件6题答案）。
 　3.如何正确选择双晶直探头:
 　　（1）.构造、声场形状、菱形区的选择;
 　　（2）.用途:为避开近场区,主要检测薄板工件中面积形缺陷.
　　（3）.发射晶片联接仪器R口,接收晶片联接T口（匹配线圈的作用）.