超聲波儀器、探頭性能指標(biāo)及其測(cè)試方法

超聲波儀器、探頭主要組合的性能測(cè)定主要性能測(cè)試項(xiàng)目及其性能指標(biāo)儀器通用儀器數(shù)字儀器探頭

靈敏度余量≥46dB量角差直探頭量角差直探頭≤15%≥40dB≥26dB≤°斜探頭≤15%≥60dB≥18dB≤4%小角度探頭≤15%≥50dB≥16dB≤2°不動(dòng)車專用≥75dB

垂直線性誤差≤6%相對(duì)靈敏度余

動(dòng)態(tài)范圍≥26dB分辨力

分辨力≥26dB

水平線性誤差≤2%折射角誤

探測(cè)范圍≥一、超聲波探傷儀主要性能測(cè)試方法1、電噪聲電平〔%〕儀器靈敏度置最大，發(fā)射置強(qiáng)，抑制置零或關(guān)，增益置最大，衰減器置“2、靈敏度余量〔dB〕2.5MHz、Φ20直探頭和CS－1－5或DB--PZ20—2型標(biāo)準(zhǔn)試塊。)1010讀數(shù)S。0圖1 直探頭相對(duì)靈敏度(靈敏度余量)測(cè)量200mmi217動(dòng)探頭使中Φ2-1-記下此時(shí)衰減器的微S，則該探頭及儀器的探傷靈敏度余量S為：lS=S--S(dB)1 03、垂直線性誤差測(cè)量〔%〕(一般聲程大于50mm)作為參照波，如圖210030dB的余量。測(cè)試時(shí)允許使用探頭壓塊。圖2 垂直線性誤差測(cè)量2dB26dB以上。然后將反射波輻度實(shí)測(cè)值與表l中的理論值相比較，取最大正偏差d(+)與最大負(fù)偏差d(-)用式(1)計(jì)算：△d=｜d(+)｜+｜d(-)｜… (1)(1)和(2)的測(cè)試。1衰減量dB 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26波高理論值100實(shí)測(cè)值

5.04、動(dòng)態(tài)范圍的測(cè)量〔dB〕(50mm)作為參照波。調(diào)節(jié)衰減器降低參照波，并讀取參照波輻度自垂直刻度的100％下降-2-至剛能識(shí)別之最小值(一般約為3～5％)時(shí)衰減器的調(diào)節(jié)量，此調(diào)節(jié)量則定為該探傷儀在給定頻率下的動(dòng)態(tài)范圍。按(1)和(2)條方法，測(cè)試不同頻率不同回波時(shí)的動(dòng)態(tài)范圍。5、水平線性誤差測(cè)量〔%〕連接探頭，并根據(jù)被測(cè)探傷議中掃描范圍檔級(jí)將探頭置于適當(dāng)厚度的3再調(diào)節(jié)探傷儀使之顯示多次無(wú)干擾底波。在不具有“掃描延遲”功能的探傷儀中，在分別將底波調(diào)到相同輻度B1的前沿對(duì)準(zhǔn)水平刻度“10Ln4所示，然后取其最大偏差Lmax按式(2)計(jì)算水平線性誤差ΔL：式中：ΔL：水平線性誤差，％；B：水平全刻度讀數(shù)。圖3 水平線性誤差測(cè)量圖4 水平線性誤差測(cè)量在具有“掃描延遲”功能的探傷儀中，按(2)條的方法，將底波以前沿-3-6Bl6至第五次底波中之最大偏差值(3)差。6、分辨力的測(cè)量〔dB〕使用2.5MHz、Φ20直探頭儀器抑制置零或關(guān)，其它旋鈕置適當(dāng)位置，連接探頭并置于CSK-IA85mm91mm反射面的反射波(9動(dòng)探頭使兩波等高；圖9 直探頭分辨力的測(cè)量則該探頭的分辨力R用下式計(jì)算：R=20lg(100／h)假設(shè)h=0或兩波能完全分開，則取R>30dB。二、超聲探頭的測(cè)試方法1、探頭回波頻率及頻率誤差測(cè)量直探頭回波頻率的測(cè)試1a)連接被測(cè)探頭并置于l號(hào)標(biāo)準(zhǔn)試塊25mm厚度處，使第一次底波最高。b)用示波器在探傷儀的接收輸入端觀察底波B的擴(kuò)展波形，如圖8，在10 此波形中，以峰值點(diǎn)P為基準(zhǔn)，讀出在其前一周期、后兩個(gè)周期共計(jì)三個(gè)周期的時(shí)間T3，根據(jù)fe=3／T3計(jì)算回波頻率fe，再按下式計(jì)算回波頻率誤差口fe=(fe-f)／f×100％…0 -4-式中：fe回波頻率誤差，％；f0――探頭的標(biāo)稱頻率。圖8 探頭回波頻率測(cè)量斜探頭回波頻率的測(cè)量1號(hào)試塊上探測(cè)R100面的最高回波。其余步驟與直探頭相同。2、分辨力(縱向)測(cè)量直探頭分辨力的測(cè)量?jī)x器抑制置零或關(guān)，其它旋鈕置適當(dāng)位置，連接探頭并置于CSK-IA85mm91mm反射面的反射波(9動(dòng)探頭使兩波等高；圖9 直探頭分辨力的測(cè)量則該探頭的分辨力R用下式計(jì)算：R=20lg(100／h) (8)假設(shè)h=0或兩波能完全分開，則取R>30dB(2)斜探頭分辨力的測(cè)量10所示，探頭置于CSK1A試塊的K值測(cè)量位置，耦合良好，-5-探測(cè)試塊上A(Φ50)、B(Φ44)兩孔的反射波，移動(dòng)探頭使兩波等高；調(diào)節(jié)衰減器和增益，使AB100測(cè)量波谷高度h，則該探頭的分辨力R用式(8)計(jì)算；假設(shè)h=0或兩波能完全分開，則取R>30dB。圖10 斜探頭分辨力的測(cè)量小角度探頭分辨力的測(cè)量將探頭置于K<1.5的位置，其余測(cè)試步驟同斜探頭分辨力的測(cè)量。3、直探頭聲軸偏斜角的測(cè)量在DB---H1

試塊上選取深度約為2倍被測(cè)探頭近場(chǎng)長(zhǎng)度的橫通孔。標(biāo)出探頭的參考方向，將探頭幾何中心軸對(duì)準(zhǔn)橫通孔中心軸，然后使探頭沿x+x(+)號(hào)，在-x(-)1l。圖11 直探頭聲軸偏斜角的測(cè)量x6dB時(shí)-6-探頭的移動(dòng)距離W+x和w-x。y、W+y和W-y。Dx、、、W+yWy。按下式計(jì)算聲軸的偏斜角θ：4、斜探頭、小角度入射點(diǎn)的測(cè)定橫波斜探頭CSK1ACSK—I型標(biāo)準(zhǔn)試塊上探測(cè)試R10012R100圓弧面的回波輻度到達(dá)最高，則此時(shí)R100圓心刻線所對(duì)應(yīng)的探頭側(cè)。。圖12 入射點(diǎn)的測(cè)定小角度縱波探頭TZS—RR面上(13)A側(cè)面平行，使A)的距離為然后用二次反射被探測(cè)A面上棱角，同樣前后移動(dòng)探頭，使A面上(A端XZ，則探頭前沿至入射點(diǎn)的距離為：-7-a=x2—2xl斜探頭折射角的測(cè)量測(cè)試設(shè)備：a)探傷儀；b)l號(hào)標(biāo)準(zhǔn)試塊；C)刻度尺。測(cè)試步驟1K≤1.510(a)位置，觀Φ50mm孔的回波；1.5<K≤2.510(b)Φ50mm孔的回波；當(dāng)K>2.510(c)Φ1.5mm探頭，直到孔的回波最高時(shí)固定下來，然后在試塊上讀出按3.2.5點(diǎn)相對(duì)應(yīng)的角度刻度β，β0.5o。10按下式計(jì)算K值：K=tgβ式中：β－折射角，〔°〕；(2)小角度縱波探頭K值和β角的測(cè)定K值和βa，1516TZS—RcB面進(jìn)行測(cè)試，(A面)Kw算：當(dāng)探頭入射角在6o～8o時(shí)(如圖15)k=：(X+a)／200 (11)β=arctgk當(dāng)探頭入射角在9o～11o時(shí)(如圖16)-8-k=(X+a)／80；… (12)p=arctgk圖15 圖16小角度探頭人射角α和折射角β對(duì)應(yīng)關(guān)系如表3(斜塊聲速取2730m／s)。表3入射角α5°6°7°8°9°10°11°12°折射角β°°°°°°°°相對(duì)靈敏度()2.5MHz、Φ20直探頭和CS－1－5或DB--PZ20—2型標(biāo)準(zhǔn)試塊。高于滿輻10％，則調(diào)節(jié)衰減或增益，使噪音電平等于滿輻度的10S的讀數(shù)。S0-9-圖17 直探頭相對(duì)靈敏(靈敏度余量)測(cè)量200mm處的Φ217所示。移動(dòng)探頭使中Φ2記下此時(shí)衰減器的微S，則該探頭及儀器的探傷靈敏度余量S為：lS=S--S(dB) (13)1 0斜探頭相對(duì)靈敏度測(cè)試連接好被測(cè)試斜探頭并按直探頭的方法測(cè)量噪聲電平S，然后將探頭并0置于CSK-1A標(biāo)準(zhǔn)試塊上探測(cè)R100(R10050SS2為：S=S-S(dB) (14)2 0圖18 斜探頭相對(duì)靈敏度測(cè)量小角度縱波探頭CSK-1A試塊上的R100圓弧面改為DB-H2

試塊上Φ3×80橫孔，如圖19所示。前后移動(dòng)探頭使50％，記下此時(shí)衰減器的讀數(shù)SS-S。的差值即為被測(cè)探頭的相對(duì)靈敏度。測(cè)量時(shí)注意保持探頭側(cè)面3 3 0與試塊側(cè)面平行。-10-圖19 小角度探頭相對(duì)靈敏度測(cè)量空載始波寬度測(cè)量直探頭空載始波寬度1號(hào)或CSK-1A)100mm的探測(cè)面上，使底波B；1和B52200mm。DB-PZ20-2CS-1-5靈敏度余量測(cè)試狀態(tài)，將探頭置于空氣中，擦去探頭外表油層，水平刻度的20％線的交點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的水平距離Wo即為空載始波寬度()20所示。斜探頭空載始波寬度1號(hào)(CSK-1A)91mm的探B、B1 2510，并使第二次底波輻度為垂直刻度的50％～80。也可用被測(cè)斜探頭直接探測(cè)CSK-1A試塊上R50R1005和10100mm。1號(hào)(試塊R100圓弧面的第一次回波最高，調(diào)節(jié)衰減器使回波輻度為垂直刻度的-11-501040dB，則20％線交點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的水平距離W，o即為該探頭空載始波寬度，用鋼中橫波傳播距離表示。小角度探頭始波寬度200mm()。儀器的調(diào)整度置小角度探頭相對(duì)靈敏度測(cè)試狀態(tài)，并按表4調(diào)節(jié)中3×80頭外表油層，使儀器增益30dB，則水平刻度的“0”點(diǎn)至始波后沿與垂直刻度20％線交點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的水平距離Wo

，即為該探頭空載始波寬度，用鋼中縱波的傳播距離表示。因調(diào)整量小，測(cè)