超声波检测仪器是一种利用超声波在介质中的传播特性来检测材料或工件内部缺陷的无损检测设备。其工作原理主要包括以下几个方面：
1. 超声波的产生
压电效应：通常使用压电晶片作为超声波的发射源。当给压电晶片施加高频电脉冲信号时，晶片会产生机械振动，从而发射出超声波。压电晶片的振动频率与施加的电脉冲频率一致，通常在几兆赫兹（MHz）的范围内。
高频振荡电路：仪器内部的高频振荡电路产生高频电信号，驱动压电晶片振动。这种高频电信号的频率可以根据检测对象的材料和厚度进行调整。
2. 超声波的传播
介质中的传播特性：超声波是一种机械波，需要在介质中传播。它可以在固体、液体和气体中传播，但在固体中的传播特性最为稳定。超声波在介质中传播时，其能量会随着距离的增加而逐渐衰减，衰减的程度与介质的性质、超声波的频率以及传播路径的长度有关。
反射与折射：当超声波遇到不同介质的界面时（如固体与空气、固体与液体），会发生反射和折射。如果界面存在缺陷（如裂纹、气孔、夹杂等），超声波会在缺陷处产生反射。反射波的强度和方向取决于缺陷的性质、大小和位置。
3. 超声波的接收
压电晶片的接收功能：超声波检测仪器中的压电晶片不仅用于发射超声波，还可以接收反射回来的超声波信号。当反射波作用于压电晶片时，晶片会产生电荷，形成电信号。
信号放大与处理：接收到的超声波信号通常非常微弱，需要通过仪器内部的放大电路进行放大。放大后的信号经过滤波、整形等处理，最终被转换为可显示的波形或数据。
4. 信号分析与缺陷判断
波形分析：通过分析接收到的反射波波形来判断缺陷的存在与否。主要参数包括反射波的幅度、时间延迟和波形特征。例如，反射波的幅度越高，说明缺陷越严重；反射波的时间延迟越短，说明缺陷越靠近表面。
阈值判断：仪器通常会设置一个阈值，当反射波的幅度超过该阈值时，仪器会发出报警信号，提示检测人员存在缺陷。
成像技术：还具备成像功能，如相控阵超声检测技术。通过多个压电晶片的协同工作，可以生成缺陷的二维或三维图像，更直观地显示缺陷的位置和形状。
5. 超声波检测的应用范围
材料检测：用于检测金属、塑料、复合材料等的内部缺陷，如裂纹、气孔、夹杂等。
焊缝检测：检查焊接接头的质量，发现焊缝中的未熔合、未焊透、气孔等缺陷。
管道检测：检测管道的壁厚减薄、腐蚀、裂纹等缺陷，确保管道的安全运行。
铸件检测：检查铸件内部的缩孔、疏松、夹砂等缺陷，提高铸件的质量。
超声波检测仪器因其无损、高效、灵敏度高等优点，在工业领域得到了广泛应用。
