隨著新技術(shù)的不斷涌現(xiàn)和檢測設(shè)備的不斷更新，超聲波探傷檢測技術(shù)已成為無損檢測技術(shù)中發(fā)展更快，應(yīng)用更廣泛的方法之一，在無損檢測技術(shù)中占有非常重要的地位。

在測試過程中，除了超聲波測試儀器外，發(fā)射和接收超聲波的探頭也起著非常重要的作用。因此，探傷過程中探頭的性能和探頭的選擇將直接影響檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。

下面重點(diǎn)介紹壓電超聲探頭的分類，功能和選擇原理。

在超聲波探傷中，由于被測工件的形狀，材料，目的和條件不同，因此需要使用不同類型的探頭。

超聲探頭可以根據(jù)不同的誘導(dǎo)方法進(jìn)行分類。通常，有以下幾種類型。

1）根據(jù)在被檢工件上產(chǎn)生的波型，可分為P波探頭，剪切波探頭，板波（Lamb波）探頭，蠕變波探頭和表面波探頭。

2）根據(jù)入射聲束的方向，可分為直探頭和角探頭。

3）根據(jù)探頭與工件表面的耦合方式，可分為接觸式探頭和液浸式探頭。

4）根據(jù)探針壓電晶片的材料，可分為普通壓電晶片探針和復(fù)合壓電晶片探針。

5）根據(jù)探頭中壓電芯片的數(shù)量，可以分為單晶探頭，雙晶探頭和多晶探頭。

6）根據(jù)超聲波束是否可以聚焦，可以分為聚焦探頭和非聚焦探頭。

7）根據(jù)超聲波頻譜，可分為寬帶探頭和窄帶探頭。

8）根據(jù)工件的曲率，可分為平面探針和曲面探針。

9）除通用探頭外，還有一些在特殊條件下和特殊用途的探頭。

1）縱向波探頭通常稱為直探頭，主要用于檢測平行于檢測面的缺陷，例如板，鑄件，鍛造檢查等。

2）S波角探頭是一種使用S波檢測的探頭。它是一種探頭，其入射角在第一臨界角和第二臨界角之間，并且折射波是純剪切波。它主要用于檢測與檢測表面垂直或成一定角度的缺陷，并廣泛用于檢測焊縫，管道和鍛件。

3）P波角探頭是指入射角小于第一臨界角的探頭。目的是使用小角度的P波進(jìn)行缺陷檢查，或者在S波衰減過大的情況下，利用強(qiáng)P波穿透的特性進(jìn)行P波斜入射檢查。使用時(shí)，必須注意樣品中是否存在S波干擾。

4）由于蠕變波的角度介于75°和83°之間，因此蠕變波探頭幾乎垂直于要檢查的工件的厚度方向，并且與工件的垂直裂紋接近90°。

因此，對于垂直裂紋具有良好的檢測靈敏度，并且不需要工件表面的高粗糙度，這適合于表面和近表面裂紋的檢測。

5）面波（瑞利波）探頭的入射角應(yīng)接近瑞利波產(chǎn)生的臨界角，通常比第二臨界角稍大。由于表面波的能量集中在表面以下的兩個(gè)波長中，因此表面裂紋檢查的靈敏度非常高，主要用于表面或近表面缺陷檢查。

6）雙晶探頭。雙晶探頭具有兩個(gè)壓電晶片，一個(gè)壓電晶片用于發(fā)送超聲波，另一個(gè)壓電晶片用于接收超聲波。根據(jù)入射角αL的不同，可以分為縱波雙晶直角探頭和橫波雙晶直角探頭。

該雙晶探頭具有以下優(yōu)點(diǎn)：靈敏度高，雜波少，盲區(qū)小，工件近場區(qū)的長度小，檢測范圍可調(diào)。

性能不同的超聲探頭類型很多。因此，根據(jù)超聲探傷對象的形狀，超聲波的衰減和技術(shù)要求，合理選擇超聲探頭是保證正確，可靠的檢測結(jié)果的基礎(chǔ)。

3.3探針晶圓尺寸

探針晶片的形狀通常為圓形和正方形。探針晶片的尺寸對超聲波探傷結(jié)果有一定的影響。選擇時(shí)主要考慮以下因素：

1）從擴(kuò)散角公式可以看出，隨著晶片尺寸的增大，半擴(kuò)散角減小，光束方向性好，超聲能量集中，有利于探傷。

2）探傷的近場區(qū)域。根據(jù)近場長度的公式，近場區(qū)域的長度隨著晶片尺寸的增加而增加，不利于探傷。

3）晶片尺寸大，輻射的超聲波能量強(qiáng)，探頭未顯影區(qū)域的掃描范圍大，增強(qiáng)了檢測長距離缺陷的能力。

對于探傷面積較大的工件，應(yīng)選擇較大的晶圓探針，以提高探傷效率；對于大厚度的工件，應(yīng)使用大的晶片探針，以有效地檢測長距離缺陷；對于小工件，應(yīng)使用小切屑探針以改善缺陷的定位和定量精度；對于表面不平整，曲率較大的工件，應(yīng)減少耦合損耗。

3.4角度

在檢查中，超聲波束的軸應(yīng)盡可能垂直于缺陷。因此，應(yīng)根據(jù)被檢物中缺陷的類型和位置以及工件允許的缺陷檢測條件來選擇角度。應(yīng)使用反射和折射定律以及相關(guān)的幾何知識來選擇具有適當(dāng)角度的探頭。

以探頭的K值為例，折射角對檢測靈敏度，光束軸方向和一次波的聲程（從入射點(diǎn)到底部反射點(diǎn)的距離）有很大的影響。 ）。

當(dāng)β= 40°（k = 0.84）時(shí)，聲壓的往復(fù)傳輸速率最高，即檢測靈敏度最高。

可以看出，K的值越大，β的值越大，一次波的聲程越大。因此，當(dāng)工件的厚度較小時(shí)，應(yīng)選擇較大的K值，以增加一次波的聲程并避免近場檢測。

當(dāng)工件的厚度較大時(shí)，應(yīng)選擇較小的K值，以減少由過多聲路引起的衰減，并在較大深度處發(fā)現(xiàn)缺陷。

在焊接檢查中，還必須確保主聲束可以掃描整個(gè)焊接部分。

如果單面焊接的根部沒有完全穿透，則應(yīng)考慮端角的反射，并且K = 0.7?1.5，因?yàn)镵 <0.7或k> 1.5，端角的反射率很低，很容易導(dǎo)致錯(cuò)過檢查。