超聲波探傷儀的使用和性能測(cè)試

1、超聲波探傷儀的使用和性能測(cè)試 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1、了解A型超聲波探傷儀的簡(jiǎn)單工作原理。 2、掌握A型超聲波探傷儀的使用方法。 3、掌握水平線性、垂直線性和動(dòng)態(tài)范圍等主要性能的測(cè)試方法。 4、掌握盲區(qū)、分辨力和靈敏度余量等綜合性能的測(cè)試方法。二、超聲波探傷儀的工作原理 目前在實(shí)際探傷中，廣泛應(yīng)用的是A型脈沖反射式超聲波探傷儀。這種儀器熒光屏橫坐標(biāo)表示超聲波在工件中傳播時(shí)間(或傳播距離)，縱坐標(biāo)表示反射回波波高。根據(jù)熒光屏上缺陷波的位置和高度可以判定缺陷的位置和大小。 A型脈沖超聲波探傷儀的型號(hào)規(guī)格較多，線路各異，但它們的基本電路大體相同。 下面以CTS-22型探傷儀為例說明A型脈沖超聲波探傷儀的基

2、本電路。 CTS-22型超聲探傷儀主要由同步電路、發(fā)射電路、接收放大電路、時(shí)基電路(又稱掃描電路)、顯示電路和電源電路組成，如圖1.1所示。各電路的主要功能如下： (1)同步電路：產(chǎn)生一系列同步脈沖信號(hào)，用以控制整臺(tái)儀器各電路按統(tǒng)一步調(diào)進(jìn)行工作 (2)發(fā)射電路：在同步脈沖信號(hào)觸發(fā)下，產(chǎn)生高頻電脈沖，用以激勵(lì)探頭發(fā)射超聲波。 (3)接收放大電路：將探頭接收到的信號(hào)放大檢波后加于示波管垂直偏轉(zhuǎn)板上。 (4)時(shí)基電路：在同步脈沖信號(hào)觸發(fā)下，產(chǎn)生鋸齒波加于示波管水平偏轉(zhuǎn)板上形成時(shí)基線。 (5)顯示電路：顯示時(shí)基線與探傷波形。 (6)電源電路：供給儀器各部分所需要的電壓。在實(shí)際探傷過程中，各電路按統(tǒng)一步

3、調(diào)協(xié)調(diào)工作。當(dāng)電路接通以后，同步電路產(chǎn)生同步脈沖信號(hào)，同時(shí)觸發(fā)發(fā)射電路和時(shí)基電路。發(fā)射電路被觸發(fā)以后產(chǎn)生高頻電脈沖作用于探頭，通過探頭中壓電晶片的逆壓電效應(yīng)將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為聲信號(hào)發(fā)射超聲波。超聲波在傳播過程中遇到異質(zhì)界面(缺陷或底面)反射回來被探頭接收，通過探頭的正壓電效壓將聲信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)送至放大電路被放大檢波，然后加到示波管垂直偏轉(zhuǎn)板上，形成重迭的缺陷波F和底波B。時(shí)基電路被觸發(fā)以后產(chǎn)生鋸齒波，加到示波管水平偏轉(zhuǎn)板上，形成一條時(shí)基掃描亮線，并將缺陷波F和底波B按時(shí)間展開，從而獲得波形。三、儀器的主要性能 儀器性能僅與儀器有關(guān)。儀器主要性能有水平線性、垂直線性和動(dòng)態(tài)范圍。 1、水平線性 儀器

4、熒光屏上時(shí)基線水平刻度值與實(shí)際聲程成正比的程度，稱為儀器的水平線性或時(shí)基線性。水平線性主要取決于掃描鋸齒波的線性。儀器水平線性的好壞直接影響測(cè)距精度，進(jìn)而影響缺陷定位。 2、垂直線性 儀器熒光屏上的波高與輸入信號(hào)幅度成正比的程度稱為垂直線性或放大線性。垂直線性主要取決于放大器的性能。垂直線性的好壞影響應(yīng)用面板曲線對(duì)缺陷定量的精度。 3、動(dòng)態(tài)范圍 儀器的動(dòng)態(tài)范圍是指反射信號(hào)從垂直極限衰減到消失時(shí)所需的衰減量，也就是儀器熒光屏容納信號(hào)的能力。 四、儀器與探頭的主要綜合性能 儀器與探頭的綜合性能不僅與儀器有關(guān)，而且與探頭有關(guān)。主愛綜合性能有盲區(qū)、分辨力、靈敏度余量等。 1、盲區(qū) 從探測(cè)面到能發(fā)現(xiàn)缺陷

5、的最小距離，稱為盲區(qū)。盲區(qū)內(nèi)缺陷一概不能發(fā)現(xiàn)。盲區(qū)與放大器的阻塞時(shí)間和始脈沖寬度有關(guān)，阻塞時(shí)間長(zhǎng)，始脈沖寬，盲區(qū)大。 2、分辨力 在熒光屏上區(qū)分距離不同的相鄰兩缺陷的能力稱為分辮力。能區(qū)分的兩缺陷的距離愈小，分辨力就愈高。分辨力與脈沖寬度有關(guān)，脈沖寬度小，分辨力高。 3、靈敏度余量靈敏度余量是指儀器與探頭組合后，在一定的探測(cè)范圍內(nèi)發(fā)現(xiàn)微小缺陷的能力。具體指從一個(gè)規(guī)定測(cè)距孔徑的人工試塊上獲得規(guī)定波高時(shí)儀器所保留的dB數(shù)高，說明靈敏度余量高。五、實(shí)驗(yàn)用品1、儀器CTS-22、CTS-26等。 2、探頭：2.5P20Z或2.5P14z。 3、試塊：IIW、CSKIA、200/1平底孔試塊等。 4、耦

6、合劑：機(jī)油。 5、其他：壓塊、坐標(biāo)紙等。六、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟 1、水平線性的測(cè)試 (1)調(diào)有關(guān)旋鈕使時(shí)基線清晰明亮，并與水平刻度線重合。 (2)將探頭通過耦合劑置于CSKIA或IIW試塊上，如圖1.2A處。 (3)調(diào)微調(diào)、水平或脈沖移位等旋鈕，使熒光屏上出現(xiàn)五次底波B1B5，且使B1、B5前沿分別對(duì)準(zhǔn)水平刻度值2.0和10.0，如圖1.3。(4)觀察記錄B2、B3、B4與水平刻度值4.0、6.0、8.0的偏差值。(5)計(jì)算水平線性誤差： (1.1) 式中中最大者；b熒光屏水平滿刻度值。ZBY23084標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定儀器的水平線性誤差2%。 2、垂直線性的測(cè)試 (1)抑制至“0”，衰減器保留30dB衰減

7、余量。 (2)探頭通過耦合劑置于CSKIA或IIW試塊上，如圖1.2B處，并用壓塊恒定壓力。 (3)調(diào)(增益使底波達(dá)熒光屏滿幅度100%，但不飽和，作為0dB。 (4)固定增益，調(diào)衰減器，每次衰減2dB，并記下相應(yīng)回波高度Hi填入表1.1中，直至消失。表1.1衰減量idB1618202224回波高度實(shí)測(cè)絕對(duì)波高Hi相對(duì)波高%理想相對(duì)波高%偏差%表中： (1.2) (1.3)(5)計(jì)算垂直線性誤差： (1.4)式中實(shí)測(cè)值與理想值的最大正偏差； 實(shí)測(cè)值與理想值的最大負(fù)偏差；ZBY23084標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定儀器的垂直線性誤差8%。3、動(dòng)態(tài)范圍的測(cè)試 (1)抑制至“O”，衰減器保留30dB。 (2)探頭置于圖

8、1.2A處，調(diào)增益使底波B。達(dá)滿幅度100%。 (3)固定增益，記錄這時(shí)衰減余量N1，調(diào)衰減器使底波B1降至1mm，記錄這時(shí)的衰減余量N2。 (4)計(jì)算動(dòng)態(tài)范圍： =N2一N1 (dB) ZBY23084標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定儀器的動(dòng)態(tài)范圍26dB。 4、盲區(qū)的測(cè)試 盲區(qū)的精確測(cè)定是在盲區(qū)試塊上進(jìn)行的，由于盲區(qū)試塊加工困難因此通常利用CSKIA或IIW試塊來估計(jì)盲區(qū)的范圍。 (1)抑制至“O”，其他旋鈕位置適當(dāng)。 (2)將直探頭置于圖1.4所示的I、處。 (3)調(diào)增益、水平等旋鈕，觀察始波后有無獨(dú)立的回波。 (4)盲區(qū)范圍估計(jì)：探頭置位I處有獨(dú)立回波，盲區(qū)小于5mm。探頭置于I處無獨(dú)立回波，于I處有獨(dú)立回波

9、，盲區(qū)在510mm之間。探頭置于I處無獨(dú)立回波，盲區(qū)大于10mm。一般規(guī)定盲區(qū)不大于7mm。5、分辨力的測(cè)定(直探頭) (1)抑制至“0”，其他旋鈕位置適當(dāng)。(2)探頭置于圖14所示的CSKIA或IIW塊塊上m處，前后左右移動(dòng)探頭，使熒光屏上出現(xiàn)聲程為85、9l、100的三個(gè)反射波A、B、C。(3)當(dāng)A、B、C不能分開時(shí)，如圖1.5(a)，則分辨力F1為：(1.5)(4)當(dāng)A、B、C能分開時(shí)，如圖1.5(b)則分辨力F2為：(1.6)一般規(guī)定分辨力不大于6mm。6、靈敏度余量的測(cè)試(1)抑制至“O”，增益最大，發(fā)射強(qiáng)度至強(qiáng)。(2)連接探頭，調(diào)節(jié)衰減器使儀器噪聲電平為滿幅度的10，記錄這時(shí)衰減器