超声耦合是为了改善探头与工件之间声能的传递，提高超声波在探测面上的声强往复透射率。

检测时在探头与工件之间施加的一层液体透声介质称为耦合剂。

耦合剂的作用是排除探头与工件表面之间的空气间隙，使超声波能有效地进入工件。

此外，耦合剂还有减少摩擦的作用，可减少探头的磨损。

一般耦合剂应满足以下要求：

（1）能润湿工件及探头表面，流动性、粘度和附着力适当，容易去除。

（2）声阻抗尽量与被检材料接近，透声性能好。

（3）对工件无腐蚀，对人体无害，不污染环境。

（4）性能稳定，不容易变质并能长期保存。

（5）来源方便，价格低廉。

超声波检测常用的耦合剂及它们的声阻抗（Z）如表1所示：

（图：表1  常用耦合剂及其声阻抗（Z））

从上表中可知，甘油声阻抗最高，做耦合剂效果最好，但其成本较高，而且对工件有腐蚀作用。

水玻璃常用于粗糙工件检测，但清洗不方便，而且对工件也有腐蚀作用。

水虽然来源广泛，常用于水浸检测，但容易使工件生锈。

故在工业生产中一般常用机油作为耦合剂。

影响耦合的主要因素有：耦合层厚度、耦合剂声阻抗、工件表面状态。

（1）耦合层厚度的影响

耦合层厚度对耦合有较大影响，由图1可知，当耦合层厚度为λ/2的整数倍或很薄时，透声效果好，反射回波高。

（图1 耦合层厚度对耦合的影响）

（2）耦合剂声阻抗的影响

从图2可以看出，耦合剂的声阻抗对耦合效果有较大影响，对于同一探测面，耦合剂声阻抗越大，耦合效果越好，反射回波越高。

例如：当表面粗糙度为100μm时，甘油的耦合回波比水的耦合回波高（6～7）dB。

（图2 声阻抗与表面粗糙度对耦合的影响）

（3）工件表面状态对耦合的影响

①工件表面粗糙度的影响  

对于同一耦合剂，表面粗糙度越高，耦合效果越差，反射回波越低。

从图2中可以看出，随着粗糙度的增大，甘油和水的波高在降低。声阻抗低的耦合剂，随着粗糙度的增大，耦合效果降低越快。

②工件形状对耦合的影响  

工件形状不同，耦合效果也不一样，其中平面耦合效果最好，凸曲面次之，凹曲面最差。

因为我们常用的探头表面为平面，与曲面接触为点接触或线接触，声强透射率低，特别是凹曲面，探头中心不接触，因此耦合效果更差。

作者：王宁（工程师，中车兰州机车有限公司）