超声检测

08 · 斜探头定位：深度、水平距离与跨距

用三角函数从声程恢复位置，解释一次声程、二次声程和几何反射的区分。

基础5 分钟 · 含演算修订于 2026-10-28编辑责任：材相 Lab 编辑组

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先记住这三点

若校正后一程声程为 S、工件内折射角 θ 相对法线定义，则垂直深度 z=S cosθ，水平距离 x=S sinθ。探头前沿到入射点的偏移还需计入外部位置坐标。直接把 S 作为 z 会造成系统误差。

教学设 S=60 mm、θ=60°，得到 z=30 mm、x≈51.96 mm。这适用于尚未经过底面反射的直线声路，且材料近似均匀各向同性。

板厚 h 时，一腿到底的水平距离是 h tanθ，完整一跨距是 2h tanθ。经过底面反射后，应按声路折返关系确定实际深度，而不是继续让 S cosθ 超出板厚。

例如 h=20 mm、θ=60°，一腿水平距离约 34.64 mm，完整跨距约 69.28 mm。若总一程声程对应垂直展开距离 30 mm，实际点可能在第二腿、距上表面 10 mm，需结合实际声路确认。

对固定 S，深度误差的一阶近似为 δz≈−S sinθ·δθ，δθ 必须用弧度。大声程或大角度时，少量角误差即可带来明显位置变化。曲面、楔块磨损和温度变化会影响实际角度与入射点。

还要检查回波是否来自模式转换路径。如果把横波时间用纵波速度换算，位置会严重失真。可通过探头移动规律、多个角度和几何模拟帮助辨识。

画出焊缝坡口、余高、根部和工件厚度，再把候选回波位置投到同一截面。几何根部回波可能与未焊透等不连续响应相近，不能仅看一个峰的高度定性。

记录探头位置、扫查方向、角度、声程、声路腿数和对应 A 扫。若多角度定位结果不一致，应先检查模式与几何，而不是选择最符合预期的一次。

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