隨著新技術(shù)的不斷涌現(xiàn)和檢測(cè)設(shè)備的不斷更新，超聲波探傷檢測(cè)技術(shù)已成為無損檢測(cè)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(cè)技術(shù)中占有非常重要的地位。

在測(cè)試過程中，除了超聲波測(cè)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(cè)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(cè)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(cè)平行于檢測(cè)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(cè)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(cè)與檢測(cè)表面垂直或成一定角度的缺陷，并廣泛用于檢測(cè)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(duì)于垂直裂紋具有良好的檢測(cè)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(cè)。

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(zhǎng)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(chǎng)區(qū)的長(zhǎng)度小，檢測(cè)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(duì)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(cè)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(duì)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(chǎng)區(qū)域。根據(jù)近場(chǎng)長(zhǎng)度的公式，近場(chǎng)區(qū)域的長(zhǎng)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(cè)長(zhǎng)距離缺陷的能力。

對(duì)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(duì)于大厚度的工件，應(yīng)使用大的晶片探針，以有效地檢測(cè)長(zhǎng)距離缺陷；對(duì)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(duì)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(cè)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(shí)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(duì)檢測(cè)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(cè)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(chǎng)檢測(cè)。

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。