超聲波探傷中，超聲波的發(fā)射和接收都是通過探頭來實(shí)現(xiàn)的。探頭的種類很多，結(jié)構(gòu)型式也不一樣。探傷前應(yīng)根據(jù)被檢對(duì)象的形狀、衰減和技術(shù)要求來選擇探頭。探頭的選擇包括探頭型式、頻率、晶片尺寸和斜探頭K值的選擇等。
1.探頭型式的選擇
常用的探頭型式有縱波直探頭、橫波斜探頭表面波探頭、雙晶探頭、聚焦探頭等。一般根據(jù)工件的形狀和可能出現(xiàn)缺陷的部位、方向等條件來選擇探頭的型式，使聲束軸線盡量與缺陷垂直。
縱波直探頭只能發(fā)射和接收縱波，束軸線垂直于探測(cè)面，主要用于探測(cè)與探測(cè)面平行的缺陷，如鍛件、鋼板中的夾層、折疊等缺陷。
橫波斜探頭是通過波形轉(zhuǎn)換來實(shí)現(xiàn)橫波探傷的。主要用于探測(cè)與深測(cè)面垂直或成一定角的缺陷。如焊縫生中的未焊透、夾渣、未溶合等缺陷。
表面波探頭用于探測(cè)工件表面缺陷，雙晶探頭用于探測(cè)工件近表面缺陷。聚焦探頭用于水浸探測(cè)管材或板材。
2.探頭頻率的選擇
超聲波探傷頻率在O.5～10MHz之間，選擇范圍大。一般選擇頻率時(shí)應(yīng)考慮以下因索。
(1)由于波的繞射，使超聲波探傷靈敏度約為，因此提高頻率，有利于發(fā)現(xiàn)更小的缺陷。
(2)頻率高，脈沖寬度小，分辨力高，有利于區(qū)分相鄰缺陷。
(3) 可知，頻率高，波長(zhǎng)短，則半擴(kuò)散角小，聲束指向性好，能量集中，有利于發(fā)現(xiàn)缺陷并對(duì)缺陷定位。
(4) 可知，頻率高，波長(zhǎng)短，近場(chǎng)區(qū)長(zhǎng)度大，對(duì)探傷不利。
(5) 可知，頻率增加，衰減急劇增加。
由以上分析可知，頻率的離低對(duì)探傷有較大的影響。頻率高，靈敏度和分辨力高，指向性好，對(duì)探傷有利。但頻率高，近場(chǎng)區(qū)長(zhǎng)度大，衰減大，又對(duì)探傷不利。實(shí)際探傷中要全面分析考慮各方面的因索，合理選擇頻率。一般在保證探傷靈敏度的前提下盡可能選用較低的頻率。
對(duì)于晶粒較細(xì)的鍛件、軋制件和焊接件等，一般選用較高的頻率，長(zhǎng)用2.5～5.0MHz。對(duì)晶粒較粗大的鑄件、奧氏體鋼等宜選用較低的頻率，常用O.5～2.5MHz。如果頻率過高，就會(huì)引起嚴(yán)重衰減，示波屏上出現(xiàn)林狀回波，信噪比下降，甚至無法探傷。
3.探頭晶片尺寸的選擇中科樸道超聲波探傷儀
探頭圓晶片尺寸一般為φ10～φ30mm，晶片大小對(duì)探傷也有一定的影響，選擇晶片尺寸時(shí)要考慮以下因素。
(l) 可知，晶片尺寸增加，半擴(kuò)散角減少，波束指向性變好，超聲波能量集中，對(duì)探傷有利。
(2)由N=等可知，晶片尺寸增加，近場(chǎng)區(qū)長(zhǎng)度迅速增加，對(duì)探傷不利。
(3)晶片尺寸大，輻射的超聲波能量大，探頭未擴(kuò)散區(qū)掃查范圍大，遠(yuǎn)距離掃查范圍相對(duì)變小，發(fā)現(xiàn)遠(yuǎn)距離缺陷能力增強(qiáng)。
以上分析說明晶片大小對(duì)聲柬指向性，近場(chǎng)區(qū)長(zhǎng)度、近距離掃查范圍和遠(yuǎn)距離缺陷檢出能力有較大的影響。實(shí)際探傷中，探傷面積范圍大的工件時(shí)，為了提高探傷效率宜選用大晶片探頭。探傷厚度大的工件時(shí)，為了有效地發(fā)現(xiàn)遠(yuǎn)距離的缺陷宜選用大晶片探頭。探傷小型工件時(shí)，為了提高缺陷定位定量精度宜選用小晶片探頭。探傷表面不太平整，曲率較大的工件時(shí)，為了減少耦合損失宜選用小晶片探頭。
4.橫渡斜探頭K值的選擇
在橫波探傷中，探頭的K值對(duì)探傷靈敏度、聲束軸線的方向，一次波的聲程(入射點(diǎn)至底面反射點(diǎn)的距離)有較大的影響。由圖l.39可知，對(duì)于用有機(jī)玻璃斜探頭探傷鋼制工傳，βs=40°(K=O.84)左右時(shí)，聲壓往復(fù)透射率最高，即探傷靈敏度最高。由K=tgβs可知，K值大，βs大，一次波的聲程大。因此在實(shí)際探傷中，當(dāng)工件厚度較小時(shí)，應(yīng)選用較大的K值，以便增加一次波的聲程，避免近場(chǎng)區(qū)探傷。當(dāng)工件厚度較大時(shí)，應(yīng)選用較小的K值。
下面給出最常用的超聲波斜探頭的選擇方案參考：
1.斜探頭K值與角度的對(duì)應(yīng)關(guān)系
NO. K值 對(duì)應(yīng)角度
1 K1 對(duì)應(yīng)45度
2 K1.5 對(duì)應(yīng)56.3度
3 K2 對(duì)應(yīng)63.4度
4 K2.5 對(duì)應(yīng)68.2度
5 K3 對(duì)應(yīng)71.6度
2.焊縫探傷超聲波探頭的選擇方案參考
編號(hào) 被測(cè)工件厚度 選擇探頭和斜率 選擇探頭和斜率
1 4—5mm 6×6 K3 不銹鋼：1.25MHz （下同）
2 6—8mm 8×8 K3 鑄鐵：0.5—2.5 MHz（下同）
3 9—10mm 9×9 K3 普通鋼：5MHz （下同）
4 11—12mm 9×9 K2.5
5 13—16 mm 9×9 K2
6 17—25 mm 13×13 K2
7 26—30 mm 13×13 K2.5
8 31—46 mm 13×13 K1.5
9 47—120 mm 13×13( K2—K1)
10 121—400 mm 18×18 ( K2—K1)
20×20 ( K2—K1)
