在超声波测试中单晶探头使用长电缆的影响

探头电缆是任何超声探伤仪或者测厚仪系统重要的部件，但是通常不是很多操作者注意力的主题，除了确保它没有断掉，磨损或者其他缺陷。大多数的超声波测试在常规的频率范围500 KHz到20 MHz内进行，配以长度不超过2米或者6英尺的探头电缆。不管怎样，在包括高测试频率或者长电缆的应用中，意识到增加电缆长度的潜在影响是很重要的，然后按照需要调整它们。

这个操作说明书讨论了很长的探头电缆在20MHz及以下测试频率的使用。涉及到非常高频探头（50MHz及更高）特殊电缆问题在这个站点的另一页上讨论

有四个因素必须要考虑：电缆反射，电缆衰减，电缆延迟和电缆噪声干扰。当电缆长度增加，它们所有都变得越来越重要，特别当探头长度超过20米或者65英尺。

电缆反射

在任何超声波系统中，一个激励脉冲或者“主脉冲信号”在典型地同轴电缆中以同光速接近的速度从仪器的脉冲发生器传送到探头。当激励脉冲到达探头，大部分电子能量转换成声波。仍然一部分电子能量反射回脉冲发射器，当它到达脉冲发射器，一部分能量朝探头发射回去。（在电缆每个端反射的能量总量主要的涉及电阻抗的匹配与不匹配）。当发射脉冲再次到达探头，在一段时间间隔后它表现为在初始脉冲后的一个二次，小激励脉冲，等于一个往返旅行，在电缆内的电运输时间。

在正常的短电缆测试设置中，在初始激励脉冲后反射脉冲非常快速的到达，对探头性能没有重大的影响。无论如何，电通过电缆的运输时间接近引起探头共鸣的周期（1/频率），反射脉冲扩展激励脉冲的长度，再赶回探头。这个增加的干扰限制近表面分辨率，有时候值得注意。在延迟探头的情况下，反射脉冲同样赶回延迟块界面回波，再次降低近表面分辨率。使用非常长的电缆，二次激励脉冲被观察，同样在等于电缆电长度的一段时间间隔后单独地复制底面回波。

在一些应用中，电缆反射的负面影响可以通过将单晶探头换成双晶探头来避免。因为双晶探头使用分开的发送和接收晶片，页因为双晶探头设置通常只看来自目标的*个到达回波，增加的激励脉冲和回波干扰通常不是个问题（虽然衰减，延迟和噪声干扰问题可能遗留）。

在一些应用中，电缆反射可以通过设置仪器阻尼到50 ohm并在电缆的探头端耦合一个终端负载连接器来降低。无论如何这样可能在回波形状上有一个不合需要的影响，在任何应用中，由于所有普通的NDT探头有一个复杂的电阻抗轮廓，使用一个脉冲发生器用用不可能很好的匹配电阻抗。

电缆衰减

长电缆的电阻抗导致随长度增加而增加的信号损失。由于这个原因，缺陷检测回波幅度的精确跟踪设置很重要，仪器灵敏度应该用实际用于检测的电缆来校准。电缆算是通常非常小以至可以通过一个简单的仪器增益调整来补偿，但是在极端的应用中，在电缆探头端使用一个前置放大器比较推荐。

电缆延迟

通过探头电缆的电转换时间是整个距离或者厚度测量的一部分，当使用接触式或者双晶探头（虽然不是在使用回波-回波模式测量厚度）时。长的电缆能增加很多测量时间，如果不校零的话会产生错误。由于这个原因，基于测试件得到一次底面回波时间的厚度或者距离测量设置，仪器零位校准应该一直用实际测量使用的电缆来进行。只要适当的校准程序有了，这通常是一个很容易解决的问题。

电缆噪声干扰

跟上面列出的三种情况下笔，这个不是很普通，通过长电缆的环境RF噪声在结合了非常长的电缆，高增益，接近发动机或者焊机的电子噪声环境的应用中是一个问题。在这种情况下，电缆噪声会潜在的掩盖感兴趣的回波。可能的解决方案包括使用双屏蔽同轴电缆，在电缆探头端的远程前置放大器，使用低通道接收滤波器来滤掉高频噪声成分。

下面一系列波形显示了在一个简单探伤仪设置下增加电缆长度的影响，使用10MHz宽带接触式探头来测量10mm厚的钢参考试块厚度。电缆长度以6步从1米（大约3英尺）增加到60米（200）。这些波形打算展示一个长电缆影响的通用例子。当探头频率和带宽改变时，明确结果是不同的。哎高频下影响更明显，低频下影响比较小。

1米（3英尺）电缆

4米（12英尺）--激励脉冲看来稍微大一点，底面回波稍微宽一点，厚度读数偏移0.26mm。

10米（30英尺）--激励脉冲看起来显著增大，底面回波多了一个额外的循环，厚度读数偏移0.26mm。

25米（80英尺），增益增加6dB以补偿电缆的损失—激励脉冲振荡明显，底面回波个随着电缆反射，厚度读数偏移0.68mm。

40米（125英尺）--激励脉冲振荡进一步增加，厚度读数偏移1.09mm。

60米（200英尺）--激励脉冲和底面回波都是两倍的，厚度读数偏移1.64mm