脈沖超聲波的兩個頻率術語
脈沖超聲波的工作頻率即脈沖包絡線內超聲波的頻率，這是大家熟悉的公稱頻率、中心頻率等相近術語，具體數值為5MHz、2.5MHz 等。 脈沖超聲波的重復頻率即每秒發射超聲脈沖的次數，又叫脈沖頻率、掃描頻率。設脈沖周期為τ，則重復頻率fh=1/τ。
為什么需要有重復頻率？
脈沖波是持續時間短、間隔時間長的波；但在檢測時，又必須是重復發射的波。這是因為：檢測期間內，探頭在不停地運動，重復發來的脈沖波要保證聲束掃查到應檢部位的全部體積。有資料認為：當fh 低于40Hz 時，不利于實時掃查；保持熒光屏有一定亮度。脈沖頻率所以叫“重復頻率”，是因為前后兩個脈沖時間間隔近似為τ，但它們在熒光屏上的位置卻是重復的、重合的，所以重復頻率越高，熒光屏亮度也越高。熒光屏亮度低，不利于觀察。根據人眼的視覺暫留和熒光屏的熒光暫留現象，一般認為：要求產生穩定圖像最少的重復頻率fh 為20Hz。
對重復頻率的具體要求
然而，重復頻率并非越高越好。重復頻率高，會使熒光屏整個背景亮度高，甚至會有幻象閃爍，且還可能會導致不同脈沖信號間相互干擾。另外，重復頻率高，儀器的功耗大，攜帶不便，一般認為fh 不大于500Hz 為宜。
重復頻率與工件厚度的關系
（脈沖寬度窄較周期比較可以忽略），它們的影像在熒光屏上是重合的，但它們的聲程差卻很大。例如橫波在鋼中的速度Cs=3230m/s，假定重復頻率fh=500Hz，兩個脈沖的聲程差為6.46米。這個聲程差之少半為3m，可視為無衰減橫波的最大理論掃描范圍(即不與相鄰脈沖相互干涉的范圍)。而我們檢測的工件最大厚度通常小于1m。所以在fh 不大于500Hz 時，不會發生脈沖信號干涉現象，似乎重復頻率與工件厚度，沒什么關系。“厚工件要重復頻率低，薄工件要重復頻率高”這樣敘述，可能對厚度大于1m 的， fh>1000Hz 鋼件而言的。一般情況下(如fh 在80~200Hz)，不需要考慮重復頻率與工件厚度的關系。
發射電路
發射電路是一個電脈沖信號發射器，（非恒定，指最高電壓），施加到壓電晶片上產生脈沖超聲波。有些高能型儀器也提供高達1000KV 高壓電脈沖，以適應一些特殊情況的檢測要求。發射電路通常可分為調諧和非調諧式兩種，調諧式電路諧振頻率由電路中的電感，電容決定，發出的超聲脈沖頻帶較窄。諧振頻率要調諧到與探頭固有頻率一致，這種電路常為了穿透高衰減材料而需激發寬脈沖的情況。非調諧式電路發射短脈沖，脈沖形式包含尖脈沖，方波等脈沖形式，脈沖頻帶較寬，可適應不同頻帶貸款的探頭，目前常見UT探傷儀為非調諧式電路系統。為了使探頭能量轉化率達到最高，并保證發射的超聲波具有要求頻頻譜，頻帶越寬，發射脈沖越窄，分辨力越好。
超聲波探傷儀操作誤區之一幻象波
超聲波探傷儀使用者用直探頭檢測軸類工件有時候會碰到一個奇怪的現象，檢測時找到一個底波前清晰穩定的缺陷波，評估時發現，這個缺陷波在不同位置都有，不管是探頭軸向移動還是周向移動，缺陷波都存在，距離固定。但是換個不同頻率探頭卻發現，這個遍布軸全身的“大缺陷”找不到了。這個波很有可能就是幻象波，也稱幽靈波或鬼波。
一、超聲波探傷儀幻象波識別的辦法
1）、把探頭放在工件有疑似幻象波的位置，降低超聲波探傷儀器的重復頻率，當降低到一定值時，這個波突然消失，便可判斷這個波為幻象波。有些型號的儀器沒有專門的按鍵調節重復頻率，一般此類儀器重復頻率與深度范圍聯動控制，可增加檢測范圍，到一定值時，幻象波也會突然消失。
2）、手指沾油后按壓探頭對應的底波位置，如果看到底波隨手指的按壓出現跳動，而缺陷波也發生大的跳動，可判定為幻象波，手指吸收的是到達底波位置的超聲波能量，不應影響到缺陷波幅的高低。相應位置涂黃油或浸入液體當中，也可以發現幻象波會大幅降低甚至消失。
3）、周向移動探頭，發現缺陷波一直處于同一深度，且清晰穩定只會輕微抖動。實際工件的缺陷很少出現這種規則的大面積缺陷，也可以據此判別幻象波的存在。
4）、工作時間變長，儀器發熱或環境穩定變化時，幻象波有時也會突然消失。因為超聲波探傷儀器的重復頻率會隨各晶體管元器件的溫度變化而調整。
二、超聲波探傷儀器出現幻象波的原理
超聲波探傷幻象波不是缺陷波，也不是變形波，而是一種由于材質及設備等綜合因素造成的非缺陷波，不管是在進口還是國產各品牌超聲波探傷儀都可能出現。幻象波的產生只要是由于超聲波探傷儀同步電路中同步脈沖的重復頻率過高，它決定了發射脈沖的重復頻率，即單位時間內向被檢測工件發射超聲脈沖的次數。如果重復頻率較高時，探傷時所調的靈敏度也很高，會使沒有被充分衰減的多次反射信號落入下一掃描周期內，即產生幻象波。幻象波的產生與材質種類有很大關系。由于d≤λ（d 為晶粒直徑，λ為波長）時，散射衰減是與晶粒直徑的3 次方成正比，當材料具有良好的透聲性，如果在下一單元掃描開始之前，多次反射回波尚未完全衰減，則容易產生幻象波。幻象波的由來（以下觀點為個人觀點，僅供參考）教材上原話是“第一個同步脈沖未消失，第二個同步脈沖又開始掃描，這樣在示波屏上就會顯示幻象波”容我小小的吐槽一下，對一個新人而言，這等于沒說。其實幻象波就是上次掃描發射的聲波未衰減完全進入了下一個發射-接收周期。看到這，我當時又有一個疑問，（這個疑問基于明白了接收回波和發射回波不可能碰到一起的前提。碰到一起就是幻象波臨界狀態了，下文詳述） 這個疑問就是：既然幻象波是這次未衰減完全的聲波進入了下個脈沖周期，那么聲波要進入下個脈沖周期走過的聲程肯定是要大于底波，但是示波屏上顯示的幻象波聲程卻在一次底波之前，如果你已經想到這個問題了，你已經離答案很近了，而且你的想法也確實都是正確的。這就產生了一個矛盾：理論中幻象波的聲程大于底波，實際示波屏顯示幻象波聲程小于底波聲程。理論中幻象波的聲程大于底波實際上示波屏上顯示的幻象波聲程并不是實際聲程是儀器摒棄掉了第一個脈沖周期后自動個進入到第二個脈沖周期計算聲程，大多數情況第一個脈沖期內的聲波已經完全衰減完畢但特殊情況如工件晶粒均勻，對聲波衰減小，會有未衰減完全的聲波進入到第二個脈沖周期。這種情況如圖：
如圖所示：脈沖重復頻率升高則由t=1/f 可知脈沖周期t 縮短即第二周期籃框向左移動，因第一周期內未衰減完底波因位置固定，籃框左移相當于未衰減完底波和第二脈沖周期始波位置增大。即顯示為脈沖重復頻率增大，幻象波在屏幕上右移。我們假設超聲波儀器可連續調節脈沖重復頻率。使第二周期籃框持續向左移動，則幻象波會持續在屏幕上右移。當移動籃框使第二周期始波和未衰減完底波的上一次底波重合，則顯示幻象波在屏幕上和第一次底波重合，第一次底波回波聲壓增大，波幅變高。繼續增高脈沖重復頻率，籃框繼續向左移動，未衰減完底波的上一次底波會出現第二脈沖周期始波右側，顯示為屏幕上幻象波聲程突然出現。
結論：屏幕上出現幻象波，增高脈沖重復頻率，幻象波在屏幕上右移，直到和底波重合，繼續增大脈沖重復頻率，則幻象波在始波側再次出現。
Copyright ? 2015-2020 上海凌紐電子科技有限公司 滬ICP備15051997號-1 All rights reserved 
滬公網安備 31010502004780號
