摘要：研究了窄脉冲探头的设计与制造工艺、换能器与探伤仪的匹配以及斜模形状和尺寸的计算机优化，从而获得一种灵敏度高、分辨率好、信l噪比离和寇位比较准确的宽频带纵波斜探头.适用于奥氏体不锈钢焊缝的超声检测。

关键词：奥氏体不锈钢，焊缝，换能器

粗晶材料在许多重要工业部门被广泛采用，但对其缺陷的无损检测尚未很好解决，严重影响对材料性能的评估和安全可靠的使用。以奥氏体不锈钢焊缝为例，它被广泛应用于化工、石油、核能等工业部门的重要部位。然而奥民体不锈钢焊缝中粗大的柱状晶组织，使超声波在焊缝金属中的衰减大大增加，草状回波多，信噪比低，以及由于柱状晶各向异性引起的假信号，使缺陷判别更加困难。此外，柱状晶各向异性还会引起声束偏转，给缺陷定位带来困难。因此，用于一般焊缝检测的横波斜入射法在奥民体不锈钢焊缝检测中只能用于发现熔合区附近的缺陷，而对于焊缝内部缺陷的检测就受到限制或根本不可能。

目前国外在奥民体不锈钢焊缝的检测方面己作了不少工作，主要措施是采用纵波斜探头，并提高探头的信噪比和分辨力。在国内有关奥民体不锈钢焊缝探伤的资料未见公开报导。本文对窄脉冲纵波斜探头进行了研究，并在奥民体不锈钢焊缝的检测中取得了初步结果。探头性能测试采用CST-4 型超声波探伤仪及CSK-I 等试块，并用V-I050F 示波器测试回波信号。

1、 窄脉冲探头的研制

根据纵波压电振子的等效电路可知，要获得宽带窄脉冲的超声换能器，可以从电端口或力阻扰端口采取措施。首先在背衬端口加以改进，然后在与仪器匹配时再在探头的电端口采取一定措施，得到了脉冲较窄，灵敏度较高的探头。由于奥民体不锈钢焊缝晶粒粗大，探头频率不宜过高，但频率过低对提高分辨力不利，因此要选择一个适中的频率。经实验证实频率在2 -2.5MHz 之间较为合适。

1.1 压电晶片的选择→般晶片只寸越小，越容易制备窄脉冲探头。但对于奥氏体粗晶材料的探伤要求探头有足够的灵敏度和指向性。即晶片要足够大，根据目前广泛使用的晶片尺寸，选Φ20mm 的晶片。

1.2 背衬及粘接工艺从理论上讲，要获得"单极"脉冲，探头的晶片与背衬要完全匹配，实际上要做到这点非常困难。采用负压抽吸法制成的鸽棒背衬，其声阻抗率可达20Mkg/m² .s 左右，与压电晶片达到了较好的匹配效果。在制作探头的过程中，鸽粉-环氧背衬与压电晶片粘接工艺的优劣将直接影响探头的性能。除了保证粘接面平整外，粘接层厚度影响很犬，我们用控制粘接时压力的方法控制粘接层厚度。

2、小结

1) 用错铁酸铅(PZT) 材料可以制作灵敏度较高的窄脉冲超声探头；

2) 采用负压抽吸新工艺制成的鸽棒背衬与PZT 晶片达到较好的匹配雄果，可获得1. 5-2 周的窄脉冲；

3)采用加压装置控制粘接层厚度，可以保证探头的质量；

4 )探头上加适当的匹配网络，可改变探头的频率特性，改善波形和提高检测灵敏度，而对频带宽度影响不大；

5) 对于普通横波探头不能探伤的奥民体不锈钢焊缝，窄脉冲纵波斜探头有较好的检测能力。

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