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赵先**********826
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1、双晶探头的结构和工作原理
一般来讲，一个探头壳体内装有两个晶片的探头我们称之为双晶探头，又称分割式探头。由两个纵波晶片组合成的双晶探头称为纵波双晶探头，又称双晶直探头；由两个横波晶片组成的双晶探头称为横波双晶探头，又称双晶斜探头。
这两种双晶探头中，双晶直探头的应用较为广泛，以下以双晶直探头为例重点探讨双晶直探头的结构和工作原理：
双晶直探头的两个纵波晶片一个用于发射超声，一个用于接收超声（图一）。发射压电晶片大都采用发射性能好的锆钛酸铅，接收压电晶片大都采用接收性能好的硫酸锂。区别于单晶探头而言，双晶探头的发射灵敏度和接收灵敏度都更高。双晶探头的两个晶片之间有一片吸声性强、绝缘性好的隔声层，它不仅用于克服发射声束与反射声束的相互干扰和阻塞，而且能使脉冲变窄、分辨率提高、消除发射晶片和延迟块之间的反射杂波进入接收晶片，有效减少杂波。
（图一）
由于双晶探头的发射部分和接收部分都带有延迟块，能使探伤盲区大幅减小，故双晶探头对表面缺陷的探伤十分有利。
2、如何正确选择双晶探头
（1）、探头频率的选择
超声的发射频率在很大程度上决定了超声波探伤的检测能力。频率高时，波长短，声束指向性好，扩散角较小，能量集中，因而发现小缺陷的能力则比较强、分辨力好、缺陷定位准确。但高频率超声在材料中衰减较大，穿透能力较差，反之亦然。
由于双晶探头适用于较薄工件的探伤，不需要较强的穿透力。因此可以采用较高频率的探头。对于锻件，板材，棒材等晶粒细小的工件，可以采用5MHz的双晶探头（若被检工件表面较粗糙，高频超声散射较大，不易射入，则容易出现林状回波）。对于晶粒粗大，超声散射严重的材料，如奥斯体不锈钢和铸造件等，频率高时，也会出现晶界引起的林状回波，致使无法探伤，对于这一类材料，建议选用1MHz~2.5MHz的低频率双晶探头。
（2）、晶片尺寸的选择
从以上介绍的双晶探头的工作原理来看，双晶探头探伤主要取决于双晶探头的声能集中区，跟晶片的大小没有直接的关系。双晶探头的晶片大小，只与工件探测面积的大小有关，当检测面积大时，为了提高探伤效率，宜采用晶片尺寸较大的探头，如Ø14mm,Ø20mm等。当检测面积较小，或者检测面带有一定曲率的情况下，为了减少耦合损失宜用晶片尺寸小的探头。
（3）、焦距的选择
双晶探头的两个晶片都有一定的倾斜角度。发射声束与接收声束必然会产生相交，形成棱形的区域，此区域即为探伤区域（图二）。
（图二）
处于棱形区的缺陷，其反射信号强，同时对于同样大小的缺陷，位于棱形区中心时，反射信号最强。因此在实际探伤过程中，要根据被检工件的厚度选取适当的焦距。焦距越小，则对薄工件的探伤越有利。一般来说，选择双晶探头的焦距小于被检工件厚度5~10mm左右。
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