超声波检测.doc

《超声波检测.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《超声波检测.doc（18页珍藏版）》请在三一办公上搜索。

1、超声波检测第一部分 超声波检测简介超声波检测是利用高频振动的声波导入材料内部，藉以检测材料表面或内部缺陷之非破坏检测方法。此检测法除用于检测缺陷外，尚可用于量测试件厚度，进一步若利用声波在材料内部的穿透性差异或声速改变情形，可辅助用于分析材料物理性质、晶粒尺寸或显微组织等，对材料学研究贡献甚大。此外，由于超声波检测系利用声波高频振动的原理，因此只要声波能量能完全穿透检测物厚度，不论是金属或非金属试件皆可检测，此特点使其在非破坏检测方法中应用更为广泛。第二部分 器材及设备工业上用于非破坏检测者多以探伤用之脉波反射式超声波检测仪居多(A扫描讯号显示)。脉波反射式超声波检测仪是以高频脉冲产生器产生电

2、压脉动，经由同轴电缆线传输至换能器中，换能器将电的脉波震荡变成机械震荡之超声波而传送入检测物内，并接收来自表面、缺陷及底面等机械震荡的回波，再转换成脉动的电压讯号，经放大电路增幅并藉由扫描电路时序控制而将此回波讯号先后显示于示波器屏幕上。一、校准规块超声波检测为建立缺陷大小评估的比对根据，并了解仪器特性是否达到使用条件标准，必须视检测需要制作各种不同形状、大小及人工缺陷的校准规块。校准规块依其检测目的区分为仪器校准用之标准规块(StandardTestBlock及检测材料用之比较规块(ReferenceBlock)两种。二、探头(Probe)探头亦称换能器(Transducer)，主要由压晶体

3、管(PiezoelectricCrystal)构成，当通以交流电时，压晶体管会发生高频振动而产生超声波，藉以发射进人检测物内，当反射回波撞击探头时，压晶体管会使其转换成交流脉波讯号，因此探头兼备声波发射与接收之双重作用。超声波探头依其使用场合不同，区分为接触式探头(ContactProbe)及浸液式探头(ImmersionPrObe)两种;若依使用目的不同，则区分为直束探头(Straight Beam Probe)、斜束探头(Angle Beam Probe)、可变角度探头(Changeable Angle Probe)、双晶探头(Twin Probe)、迟延探头(DeIayProbe)、漆刷

4、型探头(Paint Brush Probe)及聚焦探头(Focusing Probe)。三、耦合剂在检测时于探头与检测物表面间添加水、油或浆糊等物质，藉以赶走空气，避免声波能量损失而以较佳的传送效率进入检测物内部，此等接触媒质，称为耦合剂(CoupIant)。网合剂于检测时应稳定滞留于检测面上，于完成检测后，必须容易清除，且不能对检测物或探头造成损害。实用上耦合剂以罐装或瓶装居多，选用时应注意其化学特性，并注意适用温度。 第三部分 超声波检测原理一、超声波产生之原理人耳可以听见的声波，频率约在6Hz至20KHz之间，若波动的频率高于此范围，则声波无法为人类所听见，称其为超声波(Ultrason

5、ic在非破坏检测应用上，超声波频率约在05MHz至25MHz之间，而其中尤以IMHz至5MHz最为常用。此等压电材料制成之晶体薄片，当外加一正负交变的电压讯号时，则晶体薄片会形成厚薄变化而产生压缩震荡的现象，于是便形成超声波。 当超声波传送进入检测物内部时，若碰触到界面而被反射回来，此时超 声波脉波正负交变的波形会使得压晶体管薄片承受正负交变的压缩力。 压缩力愈大则晶体薄片两面所产生的电压愈大，此电压讯号经检测仪电路增幅放大后而呈现于显示器上。1、声波的种类 当物质中的粒子受外力作用而产生机械性震荡时，即发生波动现象。波动产生的声波若是连续不断的，即称为连续波(ContinuousWave);

6、 否则当声波呈现衰减的脉动波形时，则称为脉波(PulseWave)，如图4-19所示。超声波因声波波动特性不同，产生下列四种不同的波式：1）纵波物质粒子之振动方向与波传送方向平行者，称为纵波(LongitudinalWave)，如图4-20所示。此波以疏密相间方式传递，因此亦称疏密波;且由于波是藉由压缩力及弹性力造成，所以又称压缩波或弹性波。由于固体、液体及气体可传送压缩力，因此纵波可存在于此三相内。2）横波物质粒子之振动方向与波传送方向垂直者，称为横波(Transvcrsi Wave，亦称剪力波(ShearWave)，如图4-21所示。由于气体及液体中物质粒子间距离较大，相互间作用力较弱，难

7、以传送切向力，因此不能传递横波，使得横波仅能存在于固体中。3）表面波 波以某一角度入射于物体表面时，因横波与纵波相互干涉的结果，使得波动仅沿物体表面传送，称为表面波(SurfaceWave)，如图4-22所示。表面波是沿着固体及气体接口传递，特别适合复杂轮廓物体表面缺陷之检测。对于固体表面使用之偶合剂，必须是其薄的膜层，否则表面波将难以传送而无法检测表面缺陷。4）蓝姆波 波以某些角度入射于极薄的复合材料或金属板表面时，在适当的材料密度、弹性系数、厚度及波动频率下，会产生蓝姆波(Lamb wave)。蓝姆波又称平板波(PlateWave;，可传送于物体的内部及上、下表面。蓝姆波依物质粒子运动方向

8、与受检物中心轴是否对称，可区分为下列两种:扩张波(DilatationalWave):为对称的蓝姆波，沿着受检物中心轴会产生压缩(纵向)的粒子位移;同时在受检物土、下表面产生沿着椭圆方向的位移，如图4-23(a)所示。弯曲波(BendingWave):为非对称的蓝姆波，沿着受检物中心轴会产生剪力方向(横向)的粒子位移;同时在受检物土、下表面亦产生沿着椭圆方向的位移，如图4-23(b)所示。二、声波传送速率超声波在物质中传送的快慢程度，称为声速(Acoustic Velocity)。同一物质中相同波式的声速接近定值，但不同波式时其声速会发生改变。一般而言，在相同的均质物质中，纵波的声速约为横波的

9、两倍钢中约18倍表面波声速路小于横波(在钢中约为横波之092倍)。常见物质中不同波式的声速。三、声压、能呈及声阻抗 声压是表示同相位粒子构成之平面上，单位面积所承受的压缩力。声压愈大则波动粒子振动愈大，其声波强度愈大。声波在物质中传送时所受的阻碍程度以声阻抗Z(Acoustic Impedance)来表示;其大小等于材料密度(P)与声速()的乘积。在不同物质中，声阻抗与其密度成正比，而在同一物质中，由于不同波式其声速不同，因此声阻抗并不相同。声压用以表示讯号的大小，与声波能量(声功率强度)有关。声波传送过程中，会发生反射、折射或衰减等现象，减少。在密度较大物质中，因声阻抗增大，故声压变大，以致

10、能量逐渐反之在密度较小材料中，声压变小。当声波由介质1入射至另一种特性不同的介质2时，在声波到达二介质界面时，声波会发生反射(Reflection)、折射(Refraction)或波式转换的现象，如图4-24所示。为进一步了解入射声波及折射声波特性，可利用折射定律(司乃耳定律)。在图4-24(a)及(b)中，入射纵波进入介质Z时部介声波发生波式转换为横波，使得纵波及横波同时存在于介质2中，此结果若应用于实际检测讯号的判别，将发生混淆而无法正确判定缺陷是由纵波或横波所侦测到。因此超声波检测实用上，斜束探头多利用塑料吃形块以决定入射纵波角度，藉以控制所要的折射波波式及折射角，且一般多以能在检测物内

11、仅产生折射横波为目的。由图4-24(c)可知，当声波入射角增大至角度以上时，由介质1入射的纵波，在介质2中发生全反射(纵波折射角为91。或更大)而完全消失，仅留存折射横波，此角度称为纵波临界角(第一临界角)。同理，在图4-24(d)中，当声波入射角加大至角度以上时，由介质1入射的纵波，在介质2中发生全反射而回至介质1，此时折射;横波亦消失(横波折射角为90。或更大)，称此角度为横波临界角(第二临界角)。综合图4-24(c)及图4-24(d)得知，当声波入射角介于纵波及横波临界角之间时，则折射波仅为横波，此状况即适合超声波之检测。超声波声束作用的的范围称为声场(AcousticField)，由于

12、超声波声束随着距压晶体管薄片距离改变，其声压并非一致性变化;因此以距离压晶体管薄片最远(最右)的一个最强声压点为分界点，由此点向左与压电薄片问的区域，称为近场(Near Field)，而由此点向有约区域，称为远场(FarField)。四、近场及其强度 在近场中，超声波干涉现象最为明显，以平面波方式传送，由于声压变化复杂，因此不适于检测小缺陷。当近场距离等于近场长度时，中心声压最大。 探头直径愈大，声波波长愈小，则声束较为集中，因此声压随距压电薄片增加而减少的现象较不明显。超声波强度的减弱，主要来自发散及衰减两项因素。发散(Divergence):主要因超声波声束在远场中以发散角向外发散，致始声

13、波强度随距离增加而逐渐减弱。衰减(Attenuation):均质物质对超声波强度(声压)不曾造成减弱，然一般材料或多或少都会使超声波强度造成衰减，其原因来自于吸收与散射两种现象。吸收:材料将声束能量转换为热能而散失，使得声束强度降低。散射:由于材料的非均质性，包括杂质、气孔、晶界等阻碍声束传送而形成许多声束分量，致使超声波强度减弱。五、超声波讯号显示与记录 1、讯号显示之表示方法 超声波讯号显示之表示方法常见有A扫描、B扫描及C扫描三种，示意如图4-26所示。A扫描表示法此种讯号显示之表示方法是超声波检测最普遍的方法，通常应用于脉波反射式超声波检测。探头在检测物上一点，所记录的是此点下方一条线

14、的讯息，如图4-26(a)所示。显示屏幕上之水平轴表示讯号出现的时间或声波回波之路径长度，利用此长度及声束方向即可推算出回波反射体之位置。垂直轴表示讯号高度(振幅)，在没有人工缺陷规块的校准比对下，不能断然地以讯 号高度判定缺陷大小。B扫描表示法如图4-26(b)所示，探头在检测物上沿直线移动，所记录的是此线下方一截面的讯息。水平显示表示扫描移动方向的位置，而垂直显示表示检测物内之通过时间，即缺陷深度，因此B扫描可显示受测物某一截面上缺陷分布的大致情形。C扫描表示法如图4-26(c)所示，探头在检测物表面上来回扫描整个表面，所记录的是此面下方一个整体的讯，此方法之显示与射线照相结果相似，可看出

15、缺陷的分布情形及形状，但无法得知其深度。2、讯号记录之符号 为分辨检测物几何形状及缺陷造成之回波讯号显示，超声波讯号以符号加以记录，如表4-8所示;配合检测实例图形说明，如图4-27所示。第四部分 超声波检测方法一、按探头偶合方法区分1、接触检测法(ContactTesting)检测时探头与检测物直接接触的检测法，一般在二者间须加入耦合剂以赶走空气而利于声波传送进入检测物内。当检测面粗糙或为曲面时，宜采用较黏稠之织合剂，如浆糊、黄油等。对于一般性检测，可用较稀的液体，如水、甘油及机油等。接触检测法由于探头与检测面直接接触，其间之摩擦力阻碍探头的滑动，因此适合慢速或手动的检测。2、浸液检测法(I

16、mmersionTesting)对于检测物因形状限制、表面过于粗糙或厚度薄等因素，以致不适合利用探头直接接触检测时，可采用浸液法检测。此法检测时将检测物全部成局部浸没于液体中，或使用喷水或水性等方法。浸液常用之液体为水，但其它能传送超声波之液体亦可。浸液检测法由于探头与检测物不直接接触，因此适合应用于高速之自动检测上。二、依讯号检出方式区分超声波检测方法依讯号检出方式不同，可分为脉波反射法(Renectionmethod)、穿透传送法(ThroughTransmissionMethod)及共振法(ResonanceMethod)等三种，兹分述如下。脉波反射法脉波反射法是超声波检测最常用的方法，

17、检测讯号是以A扫描方式显示。屏幕水平则表示讯号出现的时间或回波在检测物中所走的路径长度，而垂直轴表示讯号高度。超声波进入检测物而碰触一界面或缺陷时，部份声波即被反射而循原路径回来，并为探头接收成回波讯号而显示于仪器的屏幕上。由于检测时须事先设定屏幕之水平距离(时间)范围，因此即可根据起始脉波(InitialPulse)、缺陷回波(DefectEcho)及底面回波(BottomEcho)等位在仪器屏幕上之水平位置，并配合检测物厚度、探头位置及其声束路径的几何关是换算求得缺陷的位置。同时，屏幕上显示的讯号高度，并不一定表示缺陷大小，因为影响反射讯号强度的因素很多，诸如缺陷的大小、形状、表面状况，以

18、及缺陷与声束间的方向等均是。以脉波反射检出回波讯号的检测方法，常见有下列几种，其选用时机，端视是否能得到最大缺陷回波及便利检测为原则。当超声波声束方向与缺陷垂直时，可得最大的缺陷回波讯号，此时缺陷检出效果最佳。直束检测法(Straight Beam Testing)利用直束探头发射超声波纵波以垂直入射面方向进入检测物的检测方法，称为直束检测，如4-28所示。当检测物尺寸较厚而对称、表面平坦或平滑者常采用直束探头检测。图4-28(a)所示为接触式直束检测，检测物内部有缺陷，其缺陷回波讯号在起始脉波及底面回波问出现而被检测到。图4-28b)所示为浸液式面束检测，探头与检测物(钢材)完全浸末于水中，

19、为使第二个表面回波在第一个底面回波仍后产生，以免干扰缺陷回波的判定，因此探头与检测物表面问的距离应适当安排。因超声波纵波在水中传送速度约为钢或铝的1/4倍，故此检测例取t/4+1/4距离即可。当声束与缺陷之反射面垂直时可得最大回波讯号，因此直束检测较适宜检测与入射面平行或方向性较不强烈的缺陷，如含渣或气孔等。对于焊道缺陷检测，如裂缝或熔合不良等，因其缺陷方向常不平行于声波入射面，且方向性较强烈，故即使是将焊冠磨平亦难检测出重要缺陷。此外，直束检测法中，若检测物背面与入射面平行，大多有底面回波。检测时可利用有无底面回波以判断超声波是否完全穿透整个检测物，同时可藉由维持一定的底面回波高度，以稳定检

20、测灵敏度。直束检测时在屏幕土直接读出缺陷之射束距离，即为其在探头正前方(下方)之深度，因此不必经由计算就可得知缺陷的位置。斜束检测法(AngleBeamTesting)利用斜束探头发射超声波以偏斜方向进入入射面之检测方法，称为斜束检测，如图4-29所示。对于检测物因形状限制、制造方法、缺陷位置等关系，如铸件、焊件、管件或中空件等常采用斜束检测。图4-29(a)为接触式斜束检测焊道缺陷的例图，而图4-29(b)为浸液式斜束检测板件内缺陷的例图。超声波声束偏斜的目的，主要使入射纵波在检测物内产生不同角度的折射横波、折射纵波或表面波以检测缺陷，在使用上以产生折射横波为最普遍。此外，偏斜的超声波声束，

21、可使得超声波与欲检测的缺陷垂直，以期获得较大的缺陷回波及检测灵敏度，因此甚适合焊道缺陷的检测。由于斜束检测法无背面回波，故不具直束检测之优点与便利。斜束检测时应使探头扫描区域涵盖整个检测范围，依此原则，斜束检测可分为直射法(探头1)及一次反射法(探头2)两种方法，如图4-30所示。直射法:在半个跨距之射束路程内直接检测出缺陷的方法。一次反射法:经背面反射一次跨距射束路程内检测出缺陷的方法。斜束检测时因射束偏斜进入检测物内，须经由几何关系计算求得。双晶探头检测法(Twin Crystal Method):同一探头包含两个柑邻的压晶体管，一晶体发射超声波，另一晶体接收超声波，超声波声波皆为纵波型式

22、。由于此一设计，电压脉动讯号不须传输至放大器内，因此起始脉波甚小，甚适合用于薄件检测近表面缺陷。此种探头之检测灵敏范围在两声波射束相交区间，因此过于接近表面或太深的缺陷较难侦测到(检测死区，Dead Zone)。投捕检测法(Pitch-CatchMethod)如图4-32所示，两个分离的探头在检测物上之不同位置，分别担任发射及接收超声波的功能。发射探头所发射的超声波，经缺陷反射后部分声波恰为另一探头所接收，藉由调整两探头间距离，便可检测到物体表面下不同深度的缺陷。表面波检测法(SurfaceWaveMethod)表面波检测法系利用特殊的斜束探头，恰好使折射横波到达横波临界角(第二临界角)而全反

23、射为表面波，如图4-33所示。此法适合侦测检测物的表面缺陷，当表面波能量集中时，对于任合种类的表面缺陷，诸如空孔、油渍、裂缝等均能产生缺陷回波而被检测到。穿透传送检测法此法是侦测传送波讯号强弱藉以判断是否有缺陷的方法，因此文称强度法(StrengthMethod)。其方法一个探头发射超声波，而在检测面的的对边以另一个探头负责接收超声波讯号(采用直束探头或斜束探头均可)。当检测物中无缺陷时，声波将毫无阻碍地传送，可接收到较高的讯号高度(强度大);若检测物中有缺陷，则声波传送时部分声波为缺陷所反射，因此接收到较低的讯号高度，如图4-34所示。此种检测方法有下列三种缺点:1.不能显示缺陷位置。2.微

24、量的讯号降低，未必由缺陷造成，因此可能造成误判而降低可靠度。3.不适合检测较厚材料，因为缺陷离接收探头较远，则讯号减弱现象并不显著。共振法此法甚少用于检测缺陷，主要是应用在测定检测物厚度。其原理是利用一频率可连续调整的振荡器来激发晶体而发射声波，当检测物厚度恰为发射声波波长之整倍数时，即产生共振现象，由此即可根据共振频率测得板厚。三、超声波检测变量的选择1、探头的变数超声波检测时，探头选择是否适当关系检测成败，因此以下针对探头选择应考虑的因素分别说明如下:1.频率 检测探头最适宜的频率，应使波长不大于须检出的最小缺陷尺寸为原则。当检测物尺寸愈大、晶粒组织愈粗、检测面愈粗糙及反射面不明显时，宜选

25、用较低频率探头，但检测灵敏度(检测出微小缺陷的能力)及鉴别力(能分辨相邻两缺陷的能力)相对地降低。基于以上原因，在检测过程中，于可行之频率范围内，应尽量采用最高的频率。通常接触式高频探头，频率在510MH，而浸液式高频探头，频率在1025MHz。2.型式:视检测物材质、制造方法、外形、尺寸、表面状况及检测场所环境等选择适当的直束、斜束、双晶等探头。3.大小:探头与检测面间之接触面积大小，会改变检测灵敏度，因此应选择适当大小之探头以捉商检测灵敏度。尤其对于焊冠未磨平之检测，当母材愈薄，则探头应愈小，以利焊道能完全检测到。另外，当探头大小等于或小于缺陷尺寸时，检测灵敏度最高。4.角度:焊道斜束检测

26、常须考虑探头折射角之大小，一般检测物厚度较薄时，可采用较大折射角之探头，以使探头不必太靠近焊道，而利于检测作业。反之，当检测较厚材料时，则可采用较小之探头折射角，以减少探头在检测面上之扫描范围。现今较新之检测观念，探头折射角之选择，完全以缺陷方向为依据。对于不同方向的缺陷，应采用多种折射角度之探头，检测结果才准确。2、灵敏度(Sensitivity)灵敏度为能检测出微小缺陷的能力，在检测前须使用同一探头、绷合剂及检测物相似超声波特性的规块加以校准，常见的方法有下列三种。1.底面回波法:调整第一个完全底面回波为检测规范规定之讯号高度以评估灵敏度。2.标准或比较规块法:以同一标准或比较规块调整人工

27、缺陷回波达到检测规范之规定，藉以评估灵敏度，其表示如STB-GV15-2: 50%。3.距离振幅曲线法:距离振幅曲线(DistanceAmplitudeCurve，简称DAC曲线)可描述同大小缺陷之回波高度随其射束路径距离增 大而降低的情形，主要作为评估灵敏度的根据。此曲线系利用规块组(每一规块有柑同大小缺陷，但距离不同)或单一规块(含有许多相同大小缺陷，但不同距离)以增益控制调整制作而成。3、鉴别力(Resolution)超声波检测系统分辨两柑邻近瑕疵或瑕疵与界面间繁邻程度的能力，可利用STBA-l规块来加以测定，如图4-36所示。 4、偶合剂检测表面愈粗糙，或检测面为曲率较小的曲面(探头与

28、检测面接触面积较小)，或采直立或上仰方式检测等上述状况峙，为得到较佳的糊合效果，应使用较黏稠的稠合剂。常见用于检测作业之稠合剂，以其黏稠度高低依序为油脂、浆糊(CMC)、60%水玻璃、甘油、50%水玻璃、机油、轻机油及水。此外，应慎选适用温度范围的偶合剂，并留意偶合剂是否内含有害人体或使检测物产生氧化、腐蚀等物质。5、探头扫描方式、范围及速率超声波探头扫描必须以扫过全部应检测的部分灰能检出各种缺陷为原则，接触式探头由于须与检测面直接接触，因此扫描速率不可过快，以免探头磨损，一般速率应在150mm/sec以下;浸液式探头不与检测面接触，速度可较快，约在1m/seC以内。超声波探头可采手动或自动扫

29、描，前者是以手操作探头以适当压力作障定的连续移动扫描，而后者则以夹具固定探头，令自动机构移动探头扫描，扫描速率较快。不论手动或自动扫描，均需依一定的扫描方式操作，常见之扫描方式如下:直束检测:一般采连续性扫描(全检测区扫描，每道扫描至少10%重迭)、间隔线状连续扫描或点状扫描。斜束检测:一般常见有旋转、摆动、左右及前后扫描等。6、检测标准检测标准应根据检测规范，选择合适的标准规块、人工缺陷比较规块作为仪器调整或校正检测结果的标准。目前工业界对于超声波检测规范规块均有详细规定，一般校准用规块与实际检测物应力求化学成分及物理特性相近为原则。五、影响检测结果的因素1、仪器特性变化的影响超声波检测仪其

30、仪器系统特性一但发生改变，必定影响检测结果之正确性，因此超声波检测仪仪器系统特性应加以评鉴。脉波反射式超声波检测仪依据CNS总号11224规定其评鉴项目包含屏幕水平线性、屏幕垂直线性、增益控制线性、噪声比及鉴别力等。屏幕水平线性(HorizontalLinearity)在屏幕水平全尺度上任一点均应维持线性，以使回波显示的距离与实际反射源距离按比例显示，如此才能依检测结果显示找出正确之缺陷位置。屏幕垂直线性(VerticalLinearity)回波显示于屏幕水平全尺度上任何位置之讯号高度，均须依分贝(dB)数之定义增减(意即与反射源大小成比例显示)，如此对缺陷大A1-判定才不致误判。增益控制线性

31、(GainControlLinearity)每增减6dB，在屏幕上之同一回波高度应升降一倍，此仪器特性应加以维持，否则将影响屏幕垂直线性。噪声比(NoiseRatio)超声波检测时任何非期望的千扰讯号谓之噪声，它会遮蔽缺陷回波显示，因此噪声 高度(或噪声比)应加以限制。鉴别力(Resolution)超声波检测系统分辨相邻两缺陷，或缺陷与接口间紧邻程度的能力，谓之鉴别力。鉴别力应维持一定水平，否则会将两相邻缺陷误判为同一缺陷。接触式探头进行检测时，施加于探头上之压力不同会显示相异的回波高度，如此将影响检测结果的判定，因此检测时施加于探头上之压力应保持稳定为原则，一般以1KG为宜。探头与检测物表面

32、接触面积之比率，称为面积率(有效接触面积/探头原面积)。当面积率愈大，其检测灵敏度愈大。一般检测平坦表面检测物时，其面积率几近100%，然对于曲面检测物，将有下列两种状况影响其接触面积率:同一曲率检测物，以不同大小探头检测时，采小探头检测其接触面积率较大。不同曲率检测坤，以相同大小探头检测时，检测曲率小检测物时其接触面积较大。检测时为增加接触面积率，一般可藉更换探头保护膜或采较黏稠的偶合剂来达成此项目的;但对于曲面检测物，应选择以能得到最大接触面积率的探头为原则，藉以获得最大检测灵敏度。2、检测物表面状况及形状的影响1）检测物表面状况的影响检测物表面粗糙程度增加，将使得探头偶合效果不良而影响声

33、波传送效率，因此一般可选用低频探头并配合商黏稠度的弥合剂，藉以改善表面粗糙对检测所造成的不利影响。通常检测物表面粗度超过探头发射声波之1/3波长时，声波在检测物内传送的效率将大为降低，并可能造成缺陷及底面回波消失，而无检测结果显示。当检测物表面粗糙、曲率大或使用折射角超过70。之斜束探头时，常导致表面干扰回波的产生，检视屏幕显示，曾发现此干扰回波随探头移动而左右移动，此时若以手沾机油于探头正前方拍打，将发现回波高度消失或巨降。2）检测物形状的影响3）底面形状的影响采用超声波脉波直束检测法检测，底面回波常是判定检测 结果(缺陷位置)的评估数据。当检测物底面形状不同时，其底面回波显示会有明显差异。

34、常见几种检测物底面形状不同而形成不同显示的结果，如图4-37所示。4）侧面的影响以超声波直束探头检测，当探头移近检测物侧缘时，超声波因边缘效应而使声束方向偏离侧面，使得检出检测物侧面缺陷的灵敏度变得很差，如图4-38所示。此状况若能改以斜束探头检测，则检测物侧缘的缺陷将容易被检出，如图4-39所示。影响射束路径距离的关系，因此会迟延一段时间显示而形成迟延回波(DelayEcho)，如图4-40所示。此迟延回波为无关显示(非缺陷显示)，会干扰检测结果显示，在评估缺陷时应特别留意。此检测状况若能改以较大探头检测，则无关显示会消失而更有利于检测结果的判定。造成无关显示的干扰回波，另见于直束检测圆性试

35、材，如图4-41所示。由于探头与检测物曲面不能完全密合接触，使得二者间接触面积远较探头实际面积小，所以射束角增大而造成三角反射;除直接由底面反射的回波(A波)外，尚产生附带的侧向底面回波(B波)。4、金相组织的影响金相组织对超声波检测结果的影响较为复杂，一般在实际检测作业上，以结晶颗粒对超声波造成的衰减作用较受重视。对于等向性材料(IsotropicMaterials)，结晶颗粒并非造成声波衰减的因素;但对于非等向性材料(AnisotropicMaterials)当超声波传送进入材料内部时，任一颗品粒即成为声波的近射源，晶粒愈大，品界方向生愈强烈，使得声波散射程度愈大而增加衰减程度。为改善试材

36、因结晶颗粒粗大而造成声波衰减的影响，部分钢材可藉合适的热处理加以改进。图4-42所示为铸钢以正常化热处理细化品粒后，以超声波直束检测此试件在热处理前后声波改变的情形。图中显示，正常化热处理后试材，因晶粒细化，使得声波传送衰减甚小，呈现明显的底面回波显示。反之，原试材因结晶颗粒粗大，声波衰减程度严重，以致无明显的底面回波显示。超声波检测仪器的操作是一项简易的工作，但对于缺陷显示的确认及判定，检测人员除应具备基本原理知识外，尚应熟悉检测物制造过程、冶金特性并辅以丰富经验，乃能正确判读。一、缺陷显示的确认如前节所述，超声波检测作业常因探头网合情形、检测物表面状况、几何形状及金相组织等因素的影响，而造

37、成底面回波巨降或消失、产生迟延回波、表面干扰回波或噪声回波等非缺陷显示。因此超声检测人员须将这些非缺陷造成的无关显示充分厘清，如此才能正确判读缺陷显示。二、缺陷种类的判定检测物因本身材质特性或制造方法不同的影响，而产生各种形式的缺陷。这些缺陷因形状及方向性不同，当被检出时其波形显示有所不同，因此可依此判断出为何种缺陷。由于缺陷种类判断常须具有相当经验。三、缺陷位置及大小的判定缺陷位置的判定，若采直束检测法，可根据检测设定范围内声波所在位置的距离，直接往探头入射面中心点之正下方量取。缺陷大小的判定方法有很多种，但较简易约方法是采用DAC曲线，当检测的缺陷回波达到此DAC曲线时，不论其距离为何均可视为与设 定DAC曲线时之人工缺陷相同大小。