Page 88 - 无损检测2025年第二期

王亚俊，等：

超声 C 扫描图像在水冷基板焊合率计算中的应用

图片是由数量众多的微小像素构成的，因此可
以用某一种颜色像素的数量来表征该种颜色的面积。
如果能够获得一张焊后无缺陷的图谱，利用像素识别
软件统计焊接平面上无缺陷的像素（绿色点）的总数
即可得出理论焊接面积；用同样的方法可得出实际焊
接面积，那么产品焊合率就可由式（3） 计算得到。
焊合率计算流程图如图6所示，通过建立扫描
图像与产品尺寸、实际焊接质量的数学关系，利用像
素处理软件，将焊缝面积计算转化为C扫描图谱中
各颜色的像素数量统计。

图 4 生成的 C 扫描图像示例 2 图像的采集与焊合率计算

1.2 焊合率计算原理 2.1 试验设备与参数
根据检测原理，超声C扫描过程是对产品整个 2.1.1 试验设备
平面逐点进行检测，因此超声C扫描图像和产品尺 HN301A型超声检测系统构成如图 7 所示，该
寸与实际焊接质量存在直接联系。但由于水冷基板 系统由超声波探伤设备和计算机设备组成，其中计
内部存在流道这种“天然缺陷”，并随着型号的不同 算机设定检测行程和参数，并收集检测图谱。可检
不断变化，故无论C扫描还是A扫描，都无法直接 测的最大工件尺寸为1 200 mm×500 mm×50 mm
实现焊合率的定量判断。如何建立扫描图像与产品 （长×宽×高），系统在动态条件下，标准试件不

尺寸、实际焊接质量的数学关系则是焊合率计算的 同深度直径1. 0 mm平底孔的信噪比应不小于8 dB，
重中之重。 且连续运行8 h，信噪比、灵敏度变化不超过2 dB。
焊合率计算公式为 配备 5~10 MHz的水浸点（线）聚焦探头，可检测

φ0. 5 mm以上的缺陷，设备精度满足检测要求。
（2）
2.1.2 试验参数对图谱的影响
式中：r 为焊合率；A 为实际钎焊面积；A 为理论钎 超声C扫描的参数设定分为探头运动参数设定
b
b
f
焊面积。 和探头检测参数设定两个过程，两者相辅相成共同
影响扫描图谱结果。
（3）
（1）探头运动参数设定。其包括设定水浸
水冷基板产品由基板、复合板两部分组成，复合 式超声y轴检测行程、 y轴检测速度、第一次行进
板夹在两块基板中间作为焊料，通过钎焊结合为一 次数。根据被测工件在y方向的尺寸来设定y轴
体。水冷基板产品中间有未进行钎焊的流道，计算 检测行程的参数；超声发出、采集频率固定的情况
钎焊焊接合格率，需剔除中间的流道 。水冷基板 下，扫描速度越快探测效率越高，但图谱精度越
[6]
结构如图5所示。 低， y轴检测速度根据检测精度的不同，可选范围为
10 mm · min ~5 000 mm · min ；根据被测工件在x，
−1
−1
y方向的尺寸来设定“第一次行进次数”参数（见图8）。
（2）探头检测参数。其主要包括声波重复频
率、波形种类，声波识别、扫描深度和声波振幅等。
根据扫描速度和检测精度的要求对声波重复频率
在 1~10 kHz范围进行调整，一定范围内增加声波
重复频率越大扫描精度越高设备压力也越大，且扫
描速度和声波重复频率相匹配后检测精度不变，因
此需选择与扫描速度匹配的声波重复频率；波形
图 5 水冷基板结构示意 种类分为横波与纵波，根据产品缺陷类型进行选

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2025 年 第 47 卷 第 2 期
无损检测