一、設備技術參數與探頭性能

1. 探頭頻率與類型

• 高頻探頭：頻率越高，超聲波波長越短，理論分辨率越高（可檢測更薄硬化層），但穿透能力下降，適用于表面光滑、硬化層較淺（如 2~5 mm）的工件。

• 低頻探頭：穿透能力強，適合厚硬化層或材料衰減較大的場景（如鑄件），但分辨率較低，可能導致界面定位誤差。

• 探頭適配性：非平面工件（如齒輪齒面、軸類曲面）需定制楔塊調整聲波入射角度，楔塊設計不合理會導致聲束偏離界面，造成測量偏差。

2. 多通道數據處理算法

• 系統通過 4 通道并行采集信號并自動切換檢測點位，若算法未能有效過濾環境噪聲（如電磁干擾）或校準通道間靈敏度差異，可能引入系統性誤差。

• 信號分析模型（如衰減曲線擬合算法）的準確性直接影響硬化層界面識別精度，不同材料需匹配特定算法參數。

二、被測材料特性

1. 硬化層與基體的聲學差異

• 檢測原理依賴硬化層與非硬化層的超聲波散射特性差異。若兩者聲學性能接近（如硬度梯度平緩、顯微組織差異小），后向散射信號強度變化不顯著，可能導致界面誤判。

• 典型案例：馬氏體硬化層與鐵素體基體的聲阻抗差異明顯，檢測精度較高；而滲碳層與基體若存在過渡區，可能影響信號突變點識別。

2. 材料內部組織均勻性

• 粗大晶粒：如鑄件或未經細化處理的材料，會顯著增加超聲波散射，導致信號信噪比下降，甚至掩蓋硬化層界面信號。

• 內部缺陷：氣孔、裂紋等缺陷會干擾聲波傳播路徑，造成異常散射信號，誤判為硬化層邊界。

3. 表面硬度與硬化層深度

• 系統適用范圍為 SHD＞1.5 mm，當硬化層過薄（接近 1 mm）時，超聲波在層內的多次反射與散射信號疊加，難以區分真實界面，精度顯著下降。

• 表面硬度高（如＞60 HRC）的材料可能改變聲波傳播速度，若設備未校準聲速參數，會導致深度計算誤差（公式：深度 = 聲速 × 傳播時間 / 2）。

三、檢測環境與操作條件

1. 表面狀態與耦合效果

• 表面粗糙度：粗糙表面（如 Ra＞3.2 μm）會增加超聲波耦合損耗，導致信號強度衰減，甚至無法有效激發后向散射信號。

• 耦合劑選擇：耦合劑（如機油、甘油）的粘度與填充能力影響聲能傳遞，若涂抹不均勻或類型不匹配（如高溫工件使用易揮發耦合劑），會造成檢測結果波動。

2. 溫度與環境干擾

• 溫度影響：工件溫度過高（如剛淬火后未全冷卻）會改變材料聲速，且可能導致探頭橡膠部件老化，建議在室溫（20±5℃）下檢測。

• 電磁干擾：靠近強電磁場（如電機、高頻加熱設備）可能干擾數據采集電路，導致信號失真。

3. 操作規范性

• 檢測點位規劃：未按工藝要求選擇檢測區域（如避開倒角、邊緣應力集中區），可能因局部硬化層不均勻導致結果偏差。

• 探頭壓力控制：手持檢測時若施加壓力不均勻，會改變耦合層厚度，影響聲波入射角度，建議使用帶有壓力反饋的支架輔助操作。