超聲耦合劑知識(shí)概括

  無(wú)損超聲檢查中的超聲探傷、超聲測(cè)厚均需要用到超聲波耦合劑，超聲波耦合劑依據(jù)測(cè)量對(duì)象溫度可以分為常溫耦合劑和高溫耦合劑，其中高溫耦合劑作為特殊用途具有一定使用要求，價(jià)格相對(duì)比較高昂，而且不能使用其他介質(zhì)替代。常溫耦合劑而言就有較多的介質(zhì)可以選擇。關(guān)于耦合劑的作用，超聲耦合是為了改善探頭與工件之間聲能的傳遞，提高超聲波在探測(cè)面上的聲強(qiáng)往復(fù)透射率。檢測(cè)時(shí)在探頭與工件之間施加的一層液體透聲介質(zhì)稱為耦合劑。耦合劑的作用是排除探頭與工件表面之間的空氣間隙，使超聲波能有效地進(jìn)入工件。此外，耦合劑還有減少摩擦的作用，可減少探頭的磨損。

常見的如下，耦合劑的聲阻抗：

超聲波檢測(cè)常用的耦合劑及它們的聲阻抗（Z）如表1所示：

從上表中可知，甘油聲阻抗高，做耦合劑效果好，但其成本較高，而且對(duì)工件有腐蝕作用。水玻璃常用于粗糙工件檢測(cè)，但清洗不方便，而且對(duì)工件也有腐蝕作用。水雖然來(lái)源廣泛，常用于水浸檢測(cè)，但容易使工件生銹。故在工業(yè)生產(chǎn)中一般常用機(jī)油作為耦合劑。

影響耦合的主要因素

影響耦合的主要因素有：耦合層厚度、耦合劑聲阻抗、工件表面狀態(tài)。

（1）耦合層厚度的影響

耦合層厚度對(duì)耦合有較大影響，由圖1可知，當(dāng)耦合層厚度為λ/2的整數(shù)倍或很薄時(shí)，透聲效果好，反射回波高。

（2）耦合劑聲阻抗的影響

耦合劑的聲阻抗對(duì)耦合效果有較大影響，對(duì)于同一探測(cè)面，耦合劑聲阻抗越大，耦合效果越好，反射回波越高。

例如：當(dāng)表面粗糙度為100μm時(shí)，甘油的耦合回波比水的耦合回波高（6～7）dB。

（3）工件表面狀態(tài)對(duì)耦合的影響

①工件表面粗糙度的影響  

對(duì)于同一耦合劑，表面粗糙度越高，耦合效果越差，反射回波越低。隨著粗糙度的增大，甘油和水的波高在降低。聲阻抗低的耦合劑，隨著粗糙度的增大，耦合效果降低越快。

②工件形狀對(duì)耦合的影響  

工件形狀不同，耦合效果也不一樣，其中平面耦合效果好，凸曲面次之，凹曲面差。因?yàn)槲覀兂Ｓ玫奶筋^表面為平面，與曲面接觸為點(diǎn)接觸或線接觸，聲強(qiáng)透射率低，特別是凹曲面，探頭中心不接觸，因此耦合效果更差。

超聲耦合劑的要求，一般耦合劑應(yīng)滿足以下要求：

（1）能潤(rùn)濕工件及探頭表面，流動(dòng)性、粘度和附著力適當(dāng)，容易去除。

（2）聲阻抗盡量與被檢材料接近，透聲性能好。

（3）對(duì)工件無(wú)腐蝕，對(duì)人體無(wú)害，不污染環(huán)境。

（4）性能穩(wěn)定，不容易變質(zhì)并能長(zhǎng)期保存。