超声波探伤技术全解：从声学原理、系统构造到定量检测与工程应用

超声波探伤是工业无损检测体系中应用最广泛的内部缺陷检测技术之一。它通过高频弹性波在固体材料中的传播与反射，非破坏性地获取工件内部的结构信息，实现裂纹、未熔合、夹渣、孔洞、腐蚀等缺陷的定位、定量与评价。与射线检测相比，它无电离辐射、可单侧检测、深度定位准确、适合现场与在线应用；与磁粉、渗透等表面检测相比，它能探测埋藏在材料内部的不连续。

很多人对超声探伤的认知停留在 “探头放上去，看屏幕波峰” 的经验层面，却忽略了其背后完整的物理链条：高压电脉冲激励压电晶片产生超声、耦合剂实现声阻抗匹配、声波在材料中传播与界面反射、回波再次转换为电信号、时间测量换算深度、信号补偿与缺陷定量。从硬件到算法，从声学效应到工程判读，任何一个环节的偏差，都会最终反映为检测结果的误差。

本文面向无损检测入门、自动化检测开发、设备选型与现场工程人员，从声学物理基础出发，系统拆解超声探伤设备的硬件构成、探头设计原理、脉冲回波测距逻辑、扫描成像机制、定量校准方法与高级检测技术，结合工程应用场景与故障排查，建立从原理到实操的完整技术体系。

一、声学物理基础：超声波的本质与传播规律

1.1 超声波的机械波本质

超声波本质上是一种弹性机械波，依靠介质质点的振动传递能量，而非像电磁波那样依靠电磁场的交变传播。这决定了它必须依赖介质存在，真空无法传播；同时也决定了它在固体、液体、气体中表现出完全不同的传播特性。

人耳可闻声波频率上限约 20kHz，工业超声探伤的工作频率通常在 0.5MHz~15MHz 范围，部分特殊应用可达数十 MHz。频率选择本质上是分辨率与穿透能力的权衡：频率越高，波长越短，对小缺陷的分辨能力越强，但材料对声波的吸收与散射也越严重，有效检测深度越小；反之低频穿透能力强，但分辨率下降。

波长与频率、声速满足基本关系：

其中 λ 为波长，c 为介质声速，f 为频率。通常认为可检测的最小缺陷尺寸约为 λ/2，这是超声检测分辨率的物理极限。

1.2 波型分类与质点运动特性

固体介质中超声波存在多种振动模式，不同波型的质点运动方向、传播速度、适用场景完全不同。

纵波（压缩波）质点振动方向与波传播方向平行，交替产生压缩与稀疏。纵波是工业探伤最常用的波型，传播速度最快、能量集中，适合厚度测量、体积缺陷检测、直探头探伤。在碳钢中纵波声速约 5900~5920m/s。

横波（剪切波）质点振动方向与传播方向垂直，存在剪切形变。横波只能在具有剪切刚度的固体中传播，液体与气体无法传播横波。相同频率下横波波长约为纵波的一半，对垂直于传播方向的平面缺陷更敏感，是焊缝检测的主流波型。碳钢中横波声速约 3230~3255m/s，约为纵波的 55%。

表面波（瑞利波）能量集中在物体表面约一个波长深度范围内，质点做椭圆运动。表面波对表面开口缺陷非常敏感，但随深度衰减很快，用于表面裂纹检测、近表面评价。

板波（兰姆波）存在于薄板结构中，声波在上下表面间多次反射形成谐振，存在对称与反对称等多个模态。板波适合薄壁管件、薄板的大范围筛查，对分层、腐蚀敏感，但模式复杂，解释难度高。

不同波型可以通过角度激发实现模式转换，这也是斜探头、角束检测的物理基础。

1.3 声阻抗与界面反射定律

超声波在不同介质界面发生反射与透射的根本原因是声阻抗的差异。声阻抗 Z 定义为介质密度与声速的乘积：

它是描述介质对声波阻碍作用的物理量，类似电路中的电阻抗。

当声波垂直入射两种介质的分界面时，强度反射系数 R 为：

由此可以解释几个核心工程现象：

• 钢与空气的声阻抗差异极大（钢 Z 约 45MRayl，空气约 400Rayl），反射系数接近 100%。因此材料内部的裂纹、孔洞等含空气的缺陷，会产生极强的回波；同时也说明探头与工件之间如果存在空气层，声能几乎完全被反射，无法进入工件，这就是必须使用耦合剂的根本原因。
• 钢与水的声阻抗差异远小于钢 / 空气，因此水、凝胶等耦合剂可以有效将声能导入工件。
• 两种材料声阻抗越接近，界面反射越弱，透射越强。

实际探伤中反射强度还受入射角、缺陷粗糙度、缺陷尺寸与波长比、缺陷取向等因素影响。当缺陷平面与声束平行时，反射能量很难回到探头，容易造成漏检；当缺陷与声束垂直时，回波最强。这也是为什么焊缝检测需要多角度扫查的原因。

1.4 传播衰减、近场与远场

超声波在介质中传播时，能量会随距离增加而逐渐减弱，主要原因包括波束扩散、材料吸收与散射。

波束扩散：有限尺寸的声源发出的声波，在远场近似球面扩散，单位面积能量与距离平方成反比，导致回波幅度随深度增加而下降。

材料吸收：声能转化为热能损耗，频率越高吸收越强。粗晶材料、铸铁、复合材料的吸收远大于细晶碳钢。

散射：晶粒、夹杂物、晶界等微观不均匀造成声波随机反射，导致信号衰减与噪声基底抬高。粗晶材料高频下散射尤其严重，往往需要降低频率检测。

近场与远场：有限尺寸晶片辐射的声场，在近场区由于干涉效应存在声压的周期性起伏，缺陷在近场中移动很小距离就可能造成回波幅度的剧烈变化，定量重复性差；远场区声束平滑扩散，幅度随距离单调下降。圆形晶片近场长度近似为：

D 为晶片直径。近场长度是探头设计的重要参数，也是定量检测的重要参考位置。

1.5 折射与模式转换：Snell 定律

当声波斜入射两种介质界面时，传播方向发生偏折，满足 Snell 定律：

由于固体中纵波与横波声速不同，同一入射纵波会同时产生折射纵波与折射横波，能量分配随入射角变化。当入射角增大到第一临界角时，折射纵波沿界面滑行，工件内主要存在横波；继续增大到第二临界角，横波也发生全反射。

斜探头的设计正是利用这一原理：选择合适的楔块角度，使工件中产生指定角度的横波（常用 45°、60°、70°），同时抑制纵波成分，获得最佳的缺陷检测效果。

二、超声探伤系统的总体构造与硬件详解

现代数字超声探伤仪是一套集高压脉冲发生、高灵敏信号接收、高速数据采集、数字信号处理与扫描控制于一体的专用电子系统。它既要在微秒级时间内产生数十至数百伏的高压脉冲激励探头，又要在接收阶段对微伏级的回波信号进行放大与数字化，发射与接收之间的隔离、动态范围、恢复速度是硬件设计的关键。

2.1 系统整体架构

一套完整的超声检测系统可分为五个功能单元：

1. 激励单元：产生高压电脉冲，驱动换能器产生超声；
2. 收发切换单元：发射时隔离接收前端，接收时接通信号通路；
3. 接收与调理单元：放大、滤波、增益控制，将微弱回波信号调理到适合采样的水平；
4. 数据采集与处理单元：模数转换、数字信号处理、缺陷检测、成像与控制；
5. 显示存储与接口单元：波形显示、数据存储、外设通信与扫描控制。

对于便携式设备，这些单元集成在一个主机内；对于自动化检测系统，可能分为主机、探头、扫描机构、上位机多个部分。

2.2 脉冲发射器（Pulser）

脉冲发射器是超声发射的能量源，功能是产生参数可控的高压电脉冲，激励压电晶片振动。

核心性能参数：

• 发射电压：通常 50V~500V，部分可达 1000V 以上。电压越高，发射能量越大，穿透能力越强，但脉冲余振也会增强，近场死区变大。
• 脉冲波形：有方波、尖脉冲、负脉冲、双脉冲等。方波能量大但谐波丰富；尖脉冲带宽宽，适合宽带探头。
• 脉冲宽度：与激发的超声频率相关，通常半个周期脉宽对应中心频率。脉宽过宽能量集中但分辨率低；脉宽过窄分辨率高但能量低。
• 阻尼控制：发射脉冲后接入阻尼电阻，加快晶片余振衰减，缩短脉冲长度，改善近场分辨率。强阻尼脉冲短、带宽宽，但灵敏度下降；弱阻尼能量高但拖尾长。

脉冲发射器的上升沿、下降沿时间直接影响激发的超声频谱特性，是决定系统带宽的重要因素。

2.3 收发切换开关（T/R Switch）

发射与接收共用一个探头时，必须通过收发开关进行状态切换。发射瞬间，高压脉冲加在探头上，开关将接收端短路或高阻隔离，防止高压损坏灵敏的接收前端；发射结束后，开关快速切换到接收状态，将微弱回波信号接入放大器。

关键指标：

• 隔离度：发射状态下接收端与发射端的衰减量，通常 40~60dB。隔离度不足会导致发射信号泄漏到接收端，饱和前端，增大死区。
• 恢复时间：发射结束后开关切换到正常接收状态的时间。恢复时间越短，越有利于近表面信号检测。
• 插入损耗：接收状态下信号通过开关的损耗。

收发开关的性能直接决定近场死区的大小。死区是指发射后一段时间内，系统处于发射余振、开关恢复、前端饱和状态，无法有效检测近表面缺陷的时间段。

2.4 接收信号调理单元

回波信号通常只有微伏到毫伏级，且动态范围极大 —— 表面回波与底面回波幅度可能相差成千上万倍。接收单元的任务是在大动态范围内准确放大信号，同时抑制噪声。

前置放大器： 接收第一级，要求低噪声、高输入阻抗、宽频带。噪声系数是关键指标，直接决定系统的检测灵敏度。

程控增益放大器（VGA）： 增益可按程序步进或连续调节，范围通常 40~80dB。用于调整信号幅度到 ADC 最佳输入范围，也是实现时间增益补偿的硬件基础。

带通滤波器： 限定工作频带，滤除带外噪声与干扰，提高信噪比。带宽需与探头匹配，过窄会损失分辨率，过宽噪声增大。

检波电路： 将高频调幅回波信号转换为包络信号，便于观察幅度与后续处理。有全波整流、半波整流、峰值检波等。检波后信号丢失相位信息，但幅度直观，适合常规显示与检测。保留原始射频信号则可用于更高级的信号处理。

2.5 数据采集与数字处理

模数转换器（ADC）： 将模拟回波波形离散为数字样本。采样率需满足奈奎斯特采样定理，通常为探头中心频率的 4~10 倍，保证信号不失真。采样位数通常 8~16 位，决定动态范围与量化噪声。

数字处理单元（FPGA/DSP/MCU）：

• 数字滤波：进一步抑制噪声，提取信号；
• 时间增益补偿（TCG）：按时间 / 深度曲线自动调整增益，补偿传播衰减，使相同大小缺陷在不同深度回波幅度接近；
• 闸门与峰值检测：在指定深度窗口内搜索回波峰值，记录到达时间与幅度；
• 成像与扫描控制：配合编码器生成 B 扫、C 扫图像；
• 通信与界面控制。

2.6 显示、存储与外设接口

• 显示：A 扫波形显示、B/C 扫图像显示、参数与闸门显示；
• 存储：波形数据、图像、检测参数、校准数据存储；
• 接口：USB、以太网、RS485、编码器接口、报警 IO、打印机接口等。
• 扫描控制：连接机械扫查装置、编码器、机器人系统，实现自动化检测。

三、超声探头的构造原理与类型

探头是超声系统的 “声学前端”，负责电能与声能的相互转换。探头的设计直接决定频率、带宽、波束形状、灵敏度与近场特性。

3.1 压电换能器的基本构造

核心是压电晶片，通常采用锆钛酸铅（PZT）等压电陶瓷材料，具有正逆压电效应：加电场产生机械形变，受机械应力产生电荷。

完整的接触式直探头从工作面到尾部通常包含以下结构：

1. 耐磨保护层探头最前端的薄层材料，保护内部结构，同时承受与工件的接触磨损。要求耐磨、声衰减小、厚度均匀。常用材料有环氧树脂、陶瓷、刚玉。保护层厚度与均匀性影响近场分辨率与灵敏度。

2. 匹配层位于晶片与保护层之间，作用是实现声阻抗的渐变过渡，减少界面反射，提高声能透射效率。通常采用 1/4 波长厚度的复合材料，声阻抗介于压电陶瓷与工件 / 耦合剂之间。匹配层设计是探头效率的关键，匹配不良会导致大量声能反射回内部，降低灵敏度与带宽。

3. 压电晶片换能核心元件。厚度决定共振频率（厚度越薄频率越高），直径决定波束尺寸与近场长度。通常为圆形或矩形，厚度方向振动产生纵波。晶片两面镀电极，连接引线。

4. 背衬阻尼块粘接在晶片背面，作用是吸收晶片背面的辐射能量，增加机械阻尼，缩短脉冲余振，拓宽频带。背衬材料通常为高衰减的复合材料，如环氧树脂加钨粉、橡胶填料。

背衬的阻尼特性直接影响探头的脉冲长度与灵敏度：

• 高阻尼背衬：脉冲短、带宽宽、分辨率高，但灵敏度低，适合检测近表面小缺陷；
• 低阻尼背衬：灵敏度高、脉冲长、带宽窄，适合远距离探测。

5. 壳体与引线金属或塑料外壳，提供电磁屏蔽，固定内部结构，提供接口。高频探头引线需做阻抗匹配，避免信号反射。

3.2 斜探头与角度激发

斜探头用于产生横波或角度纵波，核心是在晶片前方增加一个声楔块。

楔块原理： 声波从晶片发出，先在楔块材料（通常为有机玻璃、聚苯砜）中传播，斜入射到工件界面，经折射后在工件中产生指定角度的声波。楔块角度根据所需折射角、楔块声速、工件声速通过 Snell 定律计算。

常用横波折射角有 30°、45°、60°、70°。焊缝检测常用 45° 与 60°，不同角度对不同取向缺陷的灵敏度不同。

斜探头同样存在匹配层、阻尼背衬结构。部分斜探头还设计有延迟块，将晶片位置后移，使始波移出屏幕，便于观察近表面区域。

3.3 双晶探头

将发射晶片与接收晶片分开，安装在同一壳体内，声束在一定深度聚焦。

特点：

• 发射与接收独立，减少了发射余振与开关恢复的影响，近场死区小，适合近表面缺陷与薄件检测；
• 声束交汇区灵敏度高，适合腐蚀、点蚀检测；
• 两个晶片角度与位置决定聚焦深度与焦区大小。

双晶探头常用于管壁测厚、近表面腐蚀检测、薄板探伤。

3.4 其他类型探头

• 延迟块探头：晶片前加装固体延迟块，将始波时间后移，使近表面回波落到可观测区间，同时可用于高温检测，延迟块隔绝热量保护晶片。
• 浸没探头：用于水浸检测，通过水柱耦合声能。通常带聚焦透镜，声束聚焦，分辨率高，适合自动化扫描、复杂曲面检测。
• 高温探头：采用特殊延迟块与耐高温材料，可用于数百摄氏度的高温工件检测，如热态管材、在线轧制件。
• 相控阵探头：由几十个独立晶片组成阵列，通过独立延时控制实现波束偏转、聚焦与扇形扫描，详见后续章节。

四、脉冲回波法的核心原理

脉冲回波法是超声探伤最基本、应用最广的工作模式。

4.1 飞行时间测距原理

探头发射一个超声脉冲，声波在材料中传播，遇到声阻抗界面时发生反射，回波被探头接收转换为电信号。测量发射到接收的时间差 Δt，结合材料声速 c，即可计算反射体到探头的单程距离：

除以 2 是因为声波经历了去程与返程双程传播。这是超声测深、测厚、缺陷定位的核心公式。

4.2 时间基准与零点校准

实际测量的时间包含了电路延迟、电缆延迟、晶片延迟、楔块延迟等系统固有时间 t₀，并非从零开始。因此必须进行零点校准：将探头放在已知厚度的试块上，调整时间零点，使底波的显示深度等于真实厚度。

零点校准是所有定量检测的基础。零点偏移会导致所有深度值成比例偏移。

4.3 A 扫波形的判读

A 扫描（A-scan）是超声最基本的显示方式：横轴为时间 / 深度，纵轴为回波幅度。

典型 A 扫波形包含：

• 始波（表面波）：探头与工件界面的反射，对应时间零点位置。始波宽度与余振决定了近场死区大小。
• 缺陷回波：内部不连续界面的反射。幅度反映反射强度，位置对应深度。
• 底面回波：工件底面的反射，对应工件厚度。

多个界面的回波按深度顺序依次出现。通过闸门可以截取指定深度范围的信号，进行自动峰值检测与报警。

4.4 声速对深度的影响

深度计算的准确性高度依赖声速取值。不同材料、不同温度、不同组织状态声速都存在差异。例如碳钢温度每升高 100℃，纵波声速约下降 1%。因此精确检测必须针对被测材料进行声速校准。

声速校准通常采用已知厚度的试块，测量底波时间，反算声速：

T 为试块厚度，t 为底波往返时间。

五、扫描成像模式：从波形到图像

单条 A 扫只能给出一个点的深度信息，通过移动探头并记录位置，可组成更高维度的扫描图像。

5.1 B 扫描（B-scan）

探头沿直线匀速移动，连续采集多条 A 扫，将回波幅度映射为灰度或颜色，以扫描位置为横轴、深度为纵轴，组成二维剖面图。

B 扫直观展示截面方向的缺陷分布，类似剖视图。其纵向分辨率由超声脉冲长度决定，横向分辨率由扫描步距与声束宽度决定。步距越小，图像越清晰，但速度越慢。

B 扫需要编码器记录探头位置，采样与位置同步。位置不同步会导致图像拉伸或压缩。

5.2 C 扫描（C-scan）

探头在平面内做栅格扫描，记录某一深度闸门内的回波峰值，映射到平面 XY 坐标上，形成类似俯视图的强度分布图像。

C 扫展示某一深度层面的缺陷分布，常用于板材、复合材料的大面积扫描。通常设定深度闸门，只采集该范围内的最大回波幅度。

5.3 S 扫描（S-scan）

相控阵探头通过电子偏转，在同一位置产生多个角度的声束，每条声束对应一条 A 扫，组合形成扇形截面图像，称为扇形扫描。

S 扫无需机械移动探头即可覆盖一个扇区，速度快，适合焊缝检测、复杂结构扫查。

六、信号处理与缺陷定量

6.1 增益与分贝

回波幅度变化范围极大，通常用分贝（dB）表示相对幅度：

+6dB 对应幅度加倍，-6dB 对应幅度减半。分贝表示便于大动态范围的表达，也便于增益设置与衰减计算。

6.2 距离增益补偿（TCG/DAC）

由于扩散与吸收，相同大小的缺陷，深度越深回波幅度越小。如果用固定增益，深部小缺陷容易被淹没。

时间增益补偿（TCG，也称 TVG）就是让接收增益随时间（深度）按设定曲线增加，补偿传播衰减，使相同尺寸的反射体在不同深度输出幅度相近。TCG 曲线通常通过标准试块的平底孔实测标定。

DAC（距离幅度校正）曲线则是将不同深度的参考反射体回波峰值连成曲线，作为评价缺陷的基准。缺陷回波与 DAC 曲线比较，高于、等于或低于对应深度的参考值，从而评定严重程度。

6.3 缺陷定量方法

幅度比较法：将缺陷回波幅度与相同深度的参考反射体（如平底孔）比较，用当量尺寸表示缺陷大小。这是最常用的定量方法，但受缺陷取向、形状影响大。

6dB 法（6dB 降法）：找到缺陷最大回波位置，然后左右移动探头，直到幅度下降 6dB，两点间距离作为缺陷指示长度。原理是当声束中心偏移缺陷边缘时，反射能量约下降一半。该方法适合面积型缺陷的尺寸估算。

深度定量：通过回波的飞行时间计算深度位置，精度取决于声速与零点校准。

TOFD 测高：利用缺陷尖端的衍射波到达时间差计算缺陷自身高度，详见后续 TOFD 章节。

七、校准与标准试块

超声探伤是比较法检测，所有定量都建立在标准参照物的基础上。

7.1 校准的主要内容

• 零点校准：校正时间零点，消除系统延迟；
• 声速校准：验证或调整材料声速，保证深度准确；
• 灵敏度校准：用标准反射体校验系统灵敏度与增益线性；
• 角度校准：斜探头的折射角与入射点校准，保证角度与位置准确；
• DAC 曲线制作：建立距离 - 幅度参考曲线。

7.2 常用标准试块

• IIW V1（ISO 2400-1）：经典焊缝校准试块，用于斜探头的入射点、折射角、分辨力、灵敏度校准，以及 DAC 曲线制作。带圆弧、横孔、平底孔等特征。
• IIW V2：小型便携式试块，用于现场快速校验角度与声程。
• 阶梯试块：不同厚度台阶，用于直探头零点、声速、线性校准，测厚仪标定。
• 平底孔（FBH）：孔底平面垂直声束，作为标准反射体，用于灵敏度、DAC 曲线。常用 φ2、φ3 等孔径。
• 横孔（SDH）：侧面钻孔，模拟体积缺陷，用于斜探头灵敏度、横向分辨率校验。
• 刻槽：模拟表面裂纹，用于表面缺陷检测校准。

试块材质应与被测材料相同或相近，保证声速与声学特性一致。

八、高级检测技术

8.1 衍射时差法（TOFD）

TOFD 是利用缺陷尖端的衍射波进行缺陷高度定量的技术。

原理：一发一收两个斜探头对称布置在焊缝两侧，发射纵波。无缺陷时，主要接收沿表面传播的侧向波与底面反射波；存在裂纹时，裂纹上下尖端会产生衍射波，到达时间不同。通过测量衍射波的时间差，计算尖端深度差，即缺陷高度。

特点：

• 对平面缺陷高度定量准确，受幅度影响小；
• 适合焊缝熔合线缺陷的高度测量；
• 近表面存在盲区，侧向波掩盖近表面衍射信号；
• 常与脉冲回波法配合使用。

8.2 相控阵超声检测（PAUT）

相控阵探头由多个独立阵元组成，通过对每个阵元施加精确的时间延迟，使各阵元发射的声波在指定方向同相叠加，形成可控的声束。

核心能力：

• 电子偏转：无需机械移动，快速改变声束角度，实现扇形扫描；
• 动态聚焦：不同深度聚焦，提高各深度分辨率；
• 多声束同时：同时产生多个角度声束，提高检测效率；
• 复杂形状适配：通过聚焦法则适配曲面工件。

相控阵系统通道数从几通道到上百通道，数据量大，算法复杂，适合自动化、高精度检测场景。

8.3 非接触超声技术

• 电磁超声（EMAT）：利用洛伦兹力或磁致伸缩效应直接在工件表面激发超声波，无需耦合剂。适合高温、高速、在线检测，但换能效率低，信号弱。
• 激光超声：脉冲激光激发超声波，光学干涉检测。非接触、分辨率高、远距离，适合特殊环境，但成本高、需要光路。
• 空气耦合超声：以空气为耦合介质，适合软质材料、纸张、蜂窝结构，但信号弱，需要专用探头。

九、工程应用与自动化集成

9.1 典型应用场景

• 焊缝检测：斜探头多角度扫查，检测裂纹、未熔合、夹渣，是超声第一大应用；
• 钢板 / 锻件检测：直探头纵波检测内部白点、缩孔、夹杂；
• 管道腐蚀检测：双晶探头或测厚仪监测壁厚减薄、点蚀；
• 复合材料检测：水浸扫查，检测分层、脱粘、冲击损伤；
• 在役设备检测：现场便携式检测压力容器、结构、起重机械。

9.2 自动化检测与上位机集成

自动化超声系统通常由扫查机构、编码器、探伤仪、上位机组成。

数据同步： 编码器位置与 A 扫采样硬件触发，保证每个数据点对应准确空间位置。时间同步误差会导致图像畸变。

数据帧结构： 每条 A 扫应包含：时间戳、探头编号、位置坐标、参数（增益、量程、声速）、波形数据、闸门结果。

上位机功能：

• 设备控制：参数设置、触发发射、扫描控制；
• 数据采集：波形读取、位置读取、数据存储；
• 信号处理：TCG、滤波、缺陷检测、特征提取；
• 成像显示：B/C/S 扫图像生成、伪彩映射、交互测量；
• 报告生成：自动评价、报表输出、历史追溯。

十、常见误差与故障排查

十一、选型方法与参数清单

选型应从工件与任务出发，而非盲目追求高参数：

1. 材料类型、厚度、最小缺陷尺寸；
2. 缺陷类型、取向、深度范围；
3. 检测目的：筛查、定量、成像；
4. 现场条件：温度、空间、可接近性；
5. 自动化程度：手动、半自动、全自动。

核心参数清单：

• 工作频率与带宽；
• 增益范围与步进；
• 采样率、AD 位数；
• 脉冲电压、脉宽、阻尼；
• 探头类型、频率、晶片尺寸；
• 扫描模式与接口；
• 显示、存储、通信协议；
• 校准试块配置。

结语

超声探伤的本质，是用机械波做探针，通过界面的声阻抗差异识别内部不连续，通过飞行时间测量深度，通过回波幅度推断反射特征。它不是简单的 “看波形”，而是从压电激励、声学传播、界面反射到信号处理、定量校准的完整系统。

对于工程人员，理解超声探伤不能停留在 “有波峰就是缺陷” 的经验层面。掌握声学原理、读懂硬件构造、明确校准意义、熟悉误差来源，才能在现场准确排查问题、合理评价结果、可靠开发自动化系统，让超声检测真正成为工业质量与安全的可靠眼睛。

附录 A 常用材料声速参考（纵波，室温近似）

附录 B 常用术语

• 脉冲回波：同侧发射接收的检测模式；
• TOFD：衍射时差法；
• PAUT：相控阵超声检测；
• DAC：距离幅度校正；
• TCG/TVG：时间变化增益；
• 声阻抗：介质密度与声速的乘积；
• 近场：晶片附近声场干涉区；
• 死区：发射后无法检测近表面的时间段。