超声检测一般是指利用超声波与工件相互作用，对反射、透射和散射的回波进行分析，从而对工件进行宏观缺陷、几何特性、组织结构和力学性能的检测和表征，并进而对其特定应用性进行评价的技术。

超声检测主要是基于超声波在工件中的传播特性，如声波在通过材料时能量会损失，在遇到声阻抗不同的两种介质分界面时会发生反射等。

工作原理：

• 声源产生超声波，采用一定的方式使超声波进入工件。

• 超声波在工件中传播并与工件材料以及其中的缺陷相互作用，使其传播方向或特征产生改变。

• 改变后的超声波通过检测设备被接收，并可对其进行处理和分析。

• 根据接收的超声波的特征，评估工件本身及其内部是否存在缺陷及缺陷的特性。

一、脉冲反射法

声源产生的脉冲波进入到工件中——超声波在工件中以一定方向和速度向前传播——遇到两侧声阻抗有差异的界面时部分声波被反射——检测设备接收和现实——分析声波幅度和位置等信息，评估缺陷是否存在或存在缺陷的大小、位置等。两侧声阻抗有差异的界面可能是材料中某种缺陷(不连续)，如裂纹、气孔、夹渣等、也可能是工件的外表面。声波反射的程度取决于界面两侧声阻抗差异的大小、入射角以及界面的面积等。通过测量入射声波和接收声波之间声传播的时间，可以得知反射点距入射点的距离。

通常用来发现缺陷和对其进行评估的基本信息：

• 是否存在来自缺陷的超声波信号及其幅度。

• 入射声波与接收声波之间的传播时间。

• 超声波通过材料以后能量的衰减。

超声波探头发射脉冲波到被检工件内，通过观察来自内部缺陷或工件地面反射波的情况来对工件进行检测的方法，称为脉冲发射法。

脉冲反射法包括缺陷回波法、底波高度法和多次底波法。

1. 缺陷回波法

根据仪器示波屏上显示的缺陷波形进行判断的方法，成为缺陷回波法。该方法以回波传播时间对缺陷定位，以回波幅度对缺陷定量，是脉冲反射法的基本方法。

2. 底波高度法

当工件的材质和厚度不变时，底面回波高度应时基本不变的。如果工件内存在缺陷，底面回波高度会下降甚至消失，如图2所示。

3. 多次底波法

当透入工件的超声波能量较大，而工件厚度较小时，超声波可在检测面与底面之间往复传播多次，示波屏上出现多次底波B1、B2、B3……。如果工件存在缺陷，则由于缺陷的反射以及散射而增加了声能的损耗，底面回波次数减少，同时也打乱了各次底面回波高度依次衰减的规律，并显示出缺陷回波，

二、衍射时差法

衍射时差法(Time of Flight Diffraction，简称TOFD)，是利用缺陷部位的衍射波信号来检测和测定缺陷尺寸的一种超声检测方法，通常使用纵波斜探头，采用一发一收模式。

TOFD方法一般将探头对称分布于焊缝两侧。在工件无缺陷部位，发射超声脉冲后，首先到达接收探头的是直通波，然后是底面反射波。有缺陷存在时，在直通波和底面反射波之间，接收探头还会接收到缺陷处产生的衍射波。除上述波外，还有缺陷部位和底面因波形转换产生的横波，因为声速小于纵波，因为一般会迟于底面反射波达到接收探头。

TOFD检测显示包括A扫描信号和TOFD图像，其中A扫描信号使用射频波形式。而TOFD图像则是将每个A扫描信号显示成一维图像线条，位置对应声程，以灰度表示信号幅度，将扫查过程中采集到的连续的A扫描信号形成的图像线条沿探头的运动方向拼接成二维视图，一个轴代表探头移动距离，另一个轴代表扫查面至底面的深度，这样就形成TOFD图像。

与脉冲反射法超声检测相比，TOFD的主要优点：

1.缺陷的衍射信号与缺陷的方向无关，缺陷检出率高；

2.超声波声束覆盖区域大；

3.缺陷高度测量；

4.实时成像，快速分析；

5.缺陷的定量不依赖于缺陷的回波幅度；

6.快速、安全、方便。

但TOFD也存在其局限性：

1.由于TOFD的直通波和底面反射波均有一定的宽度，处于此范围的缺陷波难以被发现，因此在扫查面和底面存在几毫米的表面盲区；

2.TOFD信号较弱，易受噪音影响；

3.倾向于“过分夸大”中下部缺陷和部分良性缺陷，比如气孔、夹层等。

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