數(shù)字型超聲波檢測儀的設(shè)計

數(shù)字型超聲波檢測儀的設(shè)計

1波速和接頭延遲在超聲波檢測中，缺陷的確定主要包括定位、定義和定性。而定位是十分重要的,定位的準確關(guān)系到定量和定性。數(shù)字型超聲波檢測儀的波速和探頭延遲對定位具有很大的影響。因此,要對數(shù)字型超聲波檢測儀的波速和探頭延遲進行試驗研究,減少定位的誤差,一方面可以避免因缺陷漏檢引起的設(shè)備事故;另一方面可以更準確地判斷缺陷的大小和位置,更有效地判斷缺陷的性質(zhì),為缺陷管理提供依據(jù)。2超聲波在材料中的傳播行為德國USM35型超聲波檢測儀是數(shù)字型超聲波檢測儀器(如圖1、圖2),聲程、水平、深度等可在顯示屏上直觀的顯示,Sa表示聲程,Da表示深度,Ra表示水平距離,RANGE表示探測范圍,MTLVEL表示超聲波在材料中的傳播速度,P-DELAY表示探頭延遲,S-REF表示校準時超聲波在材料中傳播的聲程。3儀器軟件設(shè)計1)如圖3(a)、(b)所示,超聲波發(fā)射至接收的傳播路徑為A→B→C→B→A。2)校準前輸入聲程S-REF1(簡寫為S1),輸入聲程S-REF2(簡寫為S2),用S1聲程校準時電路中發(fā)射超聲波脈沖到接收超聲波脈沖所用時間為T1,用S2聲程校準時電路中發(fā)射超聲波脈沖到接收超聲波脈沖所用時間為T2,探頭延遲為P(s),橫波在被檢材料中傳播的速度為V。則:S1=(T1/2-P)×V(1)S2=(T2/2-P)×V(2)聯(lián)立兩個方程推出:P=(S1×T2-S2×T1)/2(S1-S2)(3)V=2(S1-S2)/(T1-T2)(4)因為,S1,S2是試塊上的已知數(shù),T1和T2作為電路本身的運行參數(shù),儀器本身可以記錄。所以P和V是通過方程(3)、(4)式求解而出的。3)S2>S1,則T2>T1,在儀器軟件程序中輸入以上方程組,并輸入計算機語言:校準過程中聲程大的S2對應(yīng)傳播時間長的T2,聲程小的S1對應(yīng)傳播時間小的T1,則相關(guān)數(shù)據(jù)自動輸入方程,并計算出結(jié)果。輸入該語言的目的是校準過程中尋找聲程S-REF1的最高波記錄和尋找聲程S-REF2最高波的記錄,無需和儀器顯示的S-REF1和S-REF2的橫坐標相對應(yīng)。4)檢測儀器時首先產(chǎn)生聲程值:Sa=波速V×時間T(5)檢測儀器根據(jù)所輸入的探頭參數(shù)自動計算深度和水平值:深度Da=聲程Sa×ctgβ(6)水平Ra=聲程Sa×tgβ-探頭前沿(7)其中T表示儀器電路中發(fā)射超聲波脈沖到接收超聲波脈沖所用時間的一半減去探頭延遲P(s),β表示探頭的折射角。從(5)、(6)、(7)式易見,波速大小和探頭延遲的準確性決定了聲程、深度、水平大小的準確性。4ranoe定位設(shè)置檢測人員在檢測前要校準該數(shù)字儀器,首先確定所用探頭的延遲和被檢材料中波傳播的速度,利用CSK-1A型超聲波標準試塊半徑50mm的圓弧和半徑100mm的圓弧,校準波速和探頭延遲的步驟如下:1)用BASE組中的RANOE功能設(shè)置所需的深度范圍。被選中的半徑50mm和100mm的兩個校準回波顯示在屏幕上;2)選擇CAL(校準)組;3)用S-REF1和S-REF2輸入兩個校準回波的距離即50mm和100mm;4)用aSTART(a閘門)功能將閘門定位在第一個校準回波上;5)按Enter(回車)記錄第一個校準回波;6)記錄好第一個回波后,會顯示“Echoisrecorded(回波已記錄)”,CAL功能顯示為1;7)將閘門移到第二個校準回波上;8)按Enter記錄第二個校準回波。校準完成后,會顯示“Calibrationisdone(校準已完成)”。這樣USM35就可自動地確定聲速和探頭延遲。5長6試劑延遲校準德國USM35型超聲波檢測儀說明書上無縱波校準波速和探頭延遲的具體程序,但縱波檢測校準波速和探頭延遲,其原理和橫波檢測中的校準原理一樣。如果用試塊校準速度和探頭延遲,則利用已知試塊厚度,可用試塊底面的一次波和二次波校準或者用試塊的不同厚度校準。如果知道被檢物體的精確厚度,亦可用被檢物體底面的一次波和二次波校準,如果輸入不準確的被檢物體厚度,從上述方程(3)、(4)式易見,得出的P和V是不精確的。6校準波速和接頭延遲原理的方法