1955年,美国人发明了超声C型扫描成像技术。C型扫描的含义,首先是一种显示二维数据的方式,同时也是一种采集和获取二维数据的方式。
超声C型扫描系统控制超声波探头在被检工件的表面做纵横交替二维扫查检测,在每一个检测点,超声波探头获得一串A型扫描回波信号。通过在所有检测点的检测,获得了一组三维的数据。对每一个检测点,应用“选通门”挑选出在指定深度范围内的一个数值,通常是最大值。这样就从三维数据形成了一组二维数据。将二维数据用亮度调制的形式显示出来,形成一幅平面图形。这个平面图形就是被检工件在所指定深度的横截面的图像,或被检工件的一个断层。这就是超声C型扫描检测技术,英文表示为C-scan。
在C型扫描超声检测中,对获取数据的检测方法并没有作规定限制。超声检测方法,可以是脉冲超声回波法,也可以是超声穿透法。
C型扫描是一种对检测数据的二维图形显示方式,对这些数据的变量,也没有作规定限制。在普通的C型扫描超声检测中,二维图形显示的是超声回波振幅的分布。这些数据也可以是其他物理量,如超声回波的相位特征,或应力、温度等。对振幅以外的其他物理量的同样操作称为广义C型扫描,也简称C型扫描。
超声波C型扫描系统主要由C型扫描控制器和机械传动机构、水箱、超声波探伤仪、计算机、打印机等几部分组成,如图所示。
C型扫描超声检测系统示意图
超声探头挟持调整机构。用该机构挟持住超声探头。需要交替使用手动和自动操作方式由调整机构来调整超声探头的姿态。至少要有两个可调整自由度,并保证在整个扫描过程中探头的姿态固定不变。
C型扫描控制器与机械传动机构。由C型扫描控制器发指令,由机械传动机构执行,使超声探头按照规定的方式进行扫描运动。机械传动机构由导轨、导轨上支杆、步进电机组成。两根导轨互相垂直,分别代表纵轴和横轴。扫描能够达到的长度、精度和速度是标志C型扫描设备品质的主要指标。
水箱。足够大,可以容纳被检工件。被检工件的支架也应有适当的调整机构,以使被检工件保持适当的姿态。对于特别大的工件,可以改用喷水来代替水箱。为避免超声探头和被检工件的表面附着气泡,需要将水除气和保持水箱内的清洁卫生。
超声波探伤仪。现用的多数是数字式超声波探伤仪,其工作频率与超声探头配套。
计算机。可以使用工控机,也可以使用多个单片机。微型计算机控制着所有的操作。计算机记录和处理探头的位置和超声回波幅度的时域信号,控制C型扫描图像的形成和记录。
输出机构。一般为彩色显像屏或打印机,老式的C型扫描系统采用XY记录仪输出扫描结果,已基本淘汰。
C型扫描超声检测系统集合了超声检测、图像技术、计算机控制、数据采集和信号处理等多种技术,可对被检工件进行大面积快速检测,提供客观准确的探伤数据,并能用图像的方式显示缺陷的位置、形状、大小和性质等,可以避免检测人员的主观随意性造成的工作失误。已在工业无损检测中大量使用。