数字式超声检测仪是计算机技术和超声检测仪技术相结合的产物。这种仪器以高精度的运算、控制和逻辑判断功能来替代人的大量体力和脑力劳动，减少了人为因素造成的误差，提高了检测的可靠性，较好地解决了记录存档问题，具有取代模拟仪的趋势。

1.数字式检测仪的特点

①检测速度快：数字式检测仪一般都可自动检测、计算、记录，有些仪器还能自动进行深度补偿和自动设置检测灵敏度，因此检测速度快，效率高。

②检测精度高：智能化数字仪器能对模拟信号进行高速数据采集、量化、计算和判别，其检测精度可高于传统仪器检测结果。

③可靠性高、稳定性好：智能化数字仪器可全面客观地采集存储数据，并对采集到的数据进行实时处理或后处理，对信号进行时域、频域或图像分析，还可通过模式识别对工件质量进行分级，减少了人为因素的影响，提高了检测的可靠性和稳定性。

④记录与存档：智能化数字仪器的计算机系统可存储和记录检测原始信号和检测结果，对工件质量进行自动综合评价。对在役设备定期检测结果进行分析处理，为材料评价和寿命预测提供依据。

⑤可编程性：智能化数字仪器的性能和功能的实现很大程度上取决于软件系统的支持。因此可方便地通过变更或扩充软件程序来改变或增加仪器的功能。

2.数字式检测仪的组成

数字式超声检测仪具有常规模拟超声检测仪的基本功能，利用微型计算机实现检测过程中的缺陷定位、定量和辅助定性；实现检测回波和数据的存储及回放，使超声检测的现场结果可记录；有效地减少了超声检测的人为误差，提高了超声检测结果的可靠性。其电路框图如图3-10所示。

数字仪的电路中保留了常规模拟超声检测仪的发射电路、接收电路、显示器件和电源。在模拟仪器中由同步电路和扫描电路协同整个仪器工作及执行操作，在数字化仪器中由CPU及程序存储器中的程序来管理和控制仪器的工作，模—数（A-D）转换器、数据存储器、人机对话和接口电路是数字式仪器特有的组成部分。

图3-10 数字式超声检测仪电路框图

CPU即中央处理器（Central Processing Unit），其任务是执行存放在程序存储器的指令序列。

程序存储器是计算机的程序记忆部件，编写的程序（指令序列组成）就存放在这里，其信息的基本单位是二进制数0和1。

A-D转换器是将模拟信号转换成数字信号的部件，使模拟信号量化，变换后信号有失真，失真程度由A-D转换电路的采样率和分辨力决定。

3.数字式检测仪的性能

从影响仪器性能的最基本的部分——发射电路和接收电路来看，数字式仪器与模拟式仪器是相同的，因此仪器的灵敏度、分辨力、放大线性等与模拟仪器差别不大。最主要的差别是数字式仪器中的A-D转换、信号处理和显示部分。这部分的性能决定着显示的信号是否失真。失真严重时，会影响缺陷的判定，造成漏检或误判。仪器这部分性能的主要影响参数有模/数转换器的A-D转换频率、字长和存储深度，以及显示器的刷新频率。

A-D转换是通过对连续变化的模拟信号进行高速度、等间隔的采样，将其变换为一列大小变化的数字量的过程（图3-11）。对这些数字量可以进行计算、处理、显示。如果以数字的大小作为幅度，将这列数字仍按相同的间隔在直角坐标系中描绘出来，则重新构成了一个由分离的点组成的曲线，这就是数字化的波形。可见若要重建的波形不失真，则应尽可能地增加采样密度，或者说，提高采样频率。A-D转换器的A-D转换频率，也就是每秒钟时钟脉冲的个数，是固定的。这个频率决定了可采集的超声波信号的最高频率。若A-D转换频率与超声波频率的比值不够大，则可能采集不到最大峰值，严重时可引起漏检。(www.daowen.com)

A-D转换器的字长是指一个数字量用几位二进制数来表达，它决定幅度读数的精度。一个8位的A-D转换器可表示的数字是256，也就是说，可将幅度分为256个等级。采用数字检波后，半波幅度为128级，则理论精度约为1%。但实际上，由于数字化过程的幅度误差，实际精度比这个数值要差一些。

A-D转换器的另一个参数是存储深度，即一个波形可存储的数据点的多少，或称数据长度。这个参数与采样频率，决定着检测范围的大小。对于一定的检测范围，采样频率越高，则要求存储深度越大。对于一定的采样频率，存储深度越大，则检测范围也越大。

图3-11 模/数转换示意图

1—模拟信号 2—数字输出 3—时钟脉冲

A-D转换后的数据，经计算处理后送到显示器显示，能否实时地把超声信号全部显示出来，与显示器的响应速度以及数据处理速度有关。显示器的刷新频率应与超声脉冲重复频率相一致，这样才能保证所有信号都得到显示，否则，也可能造成缺陷漏检。这个问题在早期的数字式仪器上表现得比较严重。

4.数字式超声检测仪的优势与问题

综上所述，数字式仪器与模拟式仪器相比的优势在于：接收信号的数字化使超声信号的存储、记录和再现十分方便，改变了传统超声检测仪缺少永久记录的缺点；同时，方便了信号的分析与处理，可从接收的超声信号中得到更多的量化信息；显示器不用传统的示波管，使得仪器更便于小型化；仪器参数的数字式控制使检测参数可以存储，检测过程的重现更方便；还便于实现遥控等功能，为自动检测系统提供了更方便的条件。数字化使仪器的功能可用软件不断扩展，使一台仪器满足不同使用者的需求。

但是数字式仪器也有一些不利因素，因其A-D转换器的采样频率、数据长度、显示器的分辨率、刷新速率等带来的信号失真，可能对检测信号的评价带来一定的影响。在使用数字式仪器时，必须对这些因素加以考虑，以免造成缺陷的漏检或误判等问题。

5.数字式超声检测仪的发展前景

随着电子技术和软件技术的进一步发展，数字式超声检测仪有着广阔的发展前景。相信不久的将来，更加先进的数字式超声检测仪，以图像显示为主的超声检测仪将会在工业检验中得到广泛应用。

（1）成像技术的应用 目前某些数字式智能化仪器已具有简单手动B扫描功能，能示意性地显示被检工件的断面图像。随着技术的进步，已出现了实用化带有探头位置信息输入的B扫描和C扫描功能，可在便携式仪器上实现相控阵的B扫描和C扫描成像，使检测结果可像医用B超一样直观可见。

（2）缺陷定性 超声检测缺陷定性历来是一个疑难问题，至今仍主要依赖于检测人员的经验和分析判断，准确性差。现代人工智能学科的发展为实现仪器自动缺陷定性提供了可能运用模式识别技术和专家系统，把大量已知缺陷的各种特征量输入样本库，使仪器接受人的经验，并经过学习后而具备自动缺陷定性的能力。

近年来，各种类型的数字化超声检测仪被广泛用于各种检测场合，其中有与计算机一体化的固定式超声检测仪，其计算机操作系统与检测应用软件结合，因此具有高性能的检测功能以及检测数据的处理能力，可与自动扫查设备组合成B型显示、C型显示等各种成像检测装置。

由于计算机大规模集成电路发展和提高，使得便携式仪器的制造更为容易，出现了各种型号及性能的便携式超声检测仪。目前，按便携式数字超声检测仪的操作方式划分，大致可分为仪器面板上检测功能键与菜单结合的操作方式和全菜单操作方式两种类型，前者是大多数国产检测仪采用的操作方式，检测时根据仪器的调试、检测程序，选择面板上按键及相应的显示菜单进行操作，如图3-12a所示；国外的检测仪器已有采用后者的操作方式，检测时只需操作面板上少数几个功能键即可完成仪器的整个调试和检测程序的设置，如图3-12b所示。

图3-12 便携式数字超声检测仪