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超聲耦合是為了改善探頭與工件之間聲能的傳遞，提高超聲波在探測面上的聲強(qiáng)往復(fù)透射率。

檢測時在探頭與工件之間施加的一層液體透聲介質(zhì)稱為耦合劑。

耦合劑的作用是排除探頭與工件表面之間的空氣間隙，使超聲波能有效地進(jìn)入工件。

此外，耦合劑還有減少摩擦的作用，可減少探頭的磨損。

一般耦合劑應(yīng)滿足以下要求：

（1）能潤濕工件及探頭表面，流動性、粘度和附著力適當(dāng)，容易去除。

（2）聲阻抗盡量與被檢材料接近，透聲性能好。

（3）對工件無腐蝕，對人體無害，不污染環(huán)境。

（4）性能穩(wěn)定，不容易變質(zhì)并能長期保存。

（5）來源方便，價格低廉。

超聲波檢測常用的耦合劑及它們的聲阻抗（Z）如表1所示：

（圖：表1  常用耦合劑及其聲阻抗（Z））

從上表中可知，甘油聲阻抗最高，做耦合劑效果最好，但其成本較高，而且對工件有腐蝕作用。

水玻璃常用于粗糙工件檢測，但清洗不方便，而且對工件也有腐蝕作用。

水雖然來源廣泛，常用于水浸檢測，但容易使工件生銹。

故在工業(yè)生產(chǎn)中一般常用機(jī)油作為耦合劑。

影響耦合的主要因素有：耦合層厚度、耦合劑聲阻抗、工件表面狀態(tài)。

（1）耦合層厚度的影響

耦合層厚度對耦合有較大影響，由圖1可知，當(dāng)耦合層厚度為λ/2的整數(shù)倍或很薄時，透聲效果好，反射回波高。

（圖1 耦合層厚度對耦合的影響）

（2）耦合劑聲阻抗的影響

從圖2可以看出，耦合劑的聲阻抗對耦合效果有較大影響，對于同一探測面，耦合劑聲阻抗越大，耦合效果越好，反射回波越高。

例如：當(dāng)表面粗糙度為100μm時，甘油的耦合回波比水的耦合回波高（6～7）dB。

（圖2 聲阻抗與表面粗糙度對耦合的影響）

（3）工件表面狀態(tài)對耦合的影響

①工件表面粗糙度的影響  

對于同一耦合劑，表面粗糙度越高，耦合效果越差，反射回波越低。

從圖2中可以看出，隨著粗糙度的增大，甘油和水的波高在降低。聲阻抗低的耦合劑，隨著粗糙度的增大，耦合效果降低越快。

②工件形狀對耦合的影響  

工件形狀不同，耦合效果也不一樣，其中平面耦合效果最好，凸曲面次之，凹曲面最差。

因?yàn)槲覀兂Ｓ玫奶筋^表面為平面，與曲面接觸為點(diǎn)接觸或線接觸，聲強(qiáng)透射率低，特別是凹曲面，探頭中心不接觸，因此耦合效果更差。

作者：王寧（工程師，中車蘭州機(jī)車有限公司）