CS10304斜探頭性能測試教學課件第一部分儀器和探頭的性能

任務四

斜探頭性能測試項目三：焊接接頭超聲檢測知識要點：儀器和探頭的性能K值的選擇能力要點：斜探頭聲速設定，零點調節(jié)前沿長度測定K值測定

超聲波探傷儀的使用鋼板測厚鍛件探傷距離-波幅曲線DAC的繪制超聲檢測平板對接焊縫的UT檢測斜探頭性能測試學習任務安排1.斜探頭的聲速設定。2.斜探頭前沿長度測定。3.斜探頭K值測定。學習任務目標將超聲波探傷儀調節(jié)好為進行下一步學習任務DAC曲線制作做好準備資訊資料建議1.學生手里資料：教學方案實施，學生工作頁，學生課業(yè)，評分標準2.書3、網站中國工業(yè)檢測網/無損檢測檢測網/無損檢測標準網/中國無損檢測學會信息網/無損檢測咨詢網/中國機械工程學會無損檢測學會網/ndt/TheAmericanSocietyforNondestructiveTesting(NDT)美國無損檢測學會/BritishInstituteofNon-DestructiveTesting英國無損檢測學會/EuropeanFederationforNon-DestructiveTesting無損檢測歐洲聯(lián)盟/教材：許利民．無損檢測及技能訓練．長沙：中南大學出版社，2010參考書籍：[1]馬世輝，李小棒．無損檢測．北京：機械工業(yè)出版社，2013．[2]李家偉，陳積懋．無損檢測手冊．北京：機械工業(yè)出版社，2002．[3]趙熹華，焊接檢驗，北京：機械工業(yè)出版社，2003．[4]聞立言，焊接生產檢測，北京：機械工業(yè)出版社,1997[5]王自明．無損檢測綜合知識．北京：機械工業(yè)出版社，2004．[6]中國機械工程學會焊接分會．焊接詞典（第三版）．北京：機械工業(yè)出版社，2008．[7]中國標準出版社．無損檢測常用標準匯編．北京：中國標準出版社，2006．[8]國防科技工業(yè)無損檢測人員資格鑒定與認證培訓教材編審委員會．無損檢測綜合知識.北京：機械工業(yè)出版社，2005．[9]夏紀真．無損檢測導論．廣州：中山大學出版社，2010．[10]邵澤波，劉興德．無損檢測．北京：化學工業(yè)出版社，2011．[11]王仲生．無損檢測診斷現(xiàn)場實用技術．北京：機械工業(yè)出版社，2002．

……6本任務重點：了解儀器的性能、探頭的性能及儀器與探頭的綜合性能，斜探頭前沿長度和K值測定。本任務難點：K值測定的準確性。學習方法建議：通過閱讀數(shù)字式超聲波探傷儀的使用說明書進行操作；教師指導前沿長度及K值測定，多做練習。焊接方法與設備第1部分

儀器和探頭的性能及其測試2023/11/27導入：超聲檢測儀器、探頭和試塊構成了整個超聲檢測系統(tǒng)，該系統(tǒng)的性能如何將直接超聲檢測結果的準確性。1.超聲波探傷儀和探頭的主要性能指標儀器和探頭的性能包括儀器的性能、探頭的性能及儀器與探頭的綜合性能。儀器的性能：僅與儀器有關的性能，如儀器的垂直線形、水平線形和動態(tài)范圍等。探頭的性能：僅與探頭有關的性能，如探頭的入射點、k值或折射角、主聲束偏離和雙峰情況等。儀器與探頭的綜合性能：是指不僅與儀器有關而且與探頭有關的性能，如分辨力、盲區(qū)、靈敏度余量等。

2.儀器和探頭性能及測試1)垂直線性儀器的垂直線性是指儀器屏幕上的波高與探頭接收的信號之間成正比的程度。垂直線性的好壞影響缺陷定量精度。垂直線性誤差≤5%

（NB/T47013.3-2015）（1）儀器的性能2)水平線性（時基線性）儀器水平線性是指儀器屏幕上時基線顯示的水平刻度值與實際聲程之間成正比的程度，或者說是屏幕上多次底波等距離的程度。儀器水平線性的好壞直接影響測距精度，進而影響缺陷定位的準確。水平線性誤差≤1%（NB/T47013.3-2015）3)動態(tài)范圍動態(tài)范圍是指儀器屏幕容納信號大小的能力。動態(tài)范圍是在增益不變時，示波屏上能分辨的最大反射面積與最小反射面積波高之比。通常以分貝（dB）表示。規(guī)定儀器的動態(tài)范圍不小于26dB。入射點聲束軸線與探傷面的交點。探頭前距離斜探頭的入射點距底面的距離。斜探頭k值斜探頭在被探工件中折射角（β）的正切值，即k=tg(β)（2）探頭的性能1)斜探頭的入射點和前沿距離斜探頭的入射點是指其主聲束軸線與探測面的交點。入射點至探頭前沿的距離稱為探頭的前沿長度。測定探頭的入射點和前沿長度是為了便于對缺陷定位和測定探頭的K值。2）斜探頭K值和折射角 斜探頭K值是指被探工件中橫波折射角的正切值。

（注意測定斜探頭的K值或折射角也應在近場區(qū)以外進行。）斜探頭的入射角和鋼中折射角關系(1)使聲束能掃查到整個焊縫截面。(2)使聲束中心線盡量與主要危害性缺陷垂直，在條件許可時，盡量用K大些的探頭。薄工件K大些，厚工件K可小些。(3)保證有足夠的探傷靈敏度。(4)根據(jù)檢測對象選K：如單面焊根部未焊透，選K=0.7-1.5，即在K=0.84-1時檢測靈敏度最高。探頭K值的選擇應從以下三個方面考慮:如光從探頭考慮：從斜入射往復透過率角度分析，有機玻璃→鋼折射角β=40—50°（相當于K=1左右）往復透過率最高，大于20%—30%。此時檢測靈敏度最高。β=50—60°時，往復透過率17—20%。（相當K=1.5）β=60—70°時，往復透過率14—17%。（相當K=2）β=70—80°時，往復透過率10—14%。（相當K=2.5—K=3）β=80—90°時，往復透過率10%→0。即β越大（K越大），往復透過率越小，靈敏度越小。當然靈敏度除了探頭K值，還有儀器配合。為保證聲束掃查到整個焊縫，探頭K值必須滿足：（a、b分別為上、下焊縫寬）探頭K值的選擇及測定板厚δ/mmK8-25＞25-46＞46-1203.0-2.02.5-1.52.0-1.0K值常因斜楔中的聲速、探頭的磨損不同，而產生變化，所以必須在試塊上測出K值。斜探頭K值的選擇應考慮到多種因素，這里僅考慮板厚對K值的要求。探頭選擇原則：1）由于波的衍射，使超聲波檢測的理論靈敏度為λ/2，因此提高超聲波頻率，有利于發(fā)現(xiàn)更小的缺陷。但是，隨著頻率的提高，介質中聲波散射加劇，使聲波能量的衰減增加。2）超聲波的頻率高，脈沖寬度小，分辨力高，有利于區(qū)分相鄰的缺陷。3）超聲波的頻率高，波長短，半擴散角小，聲束指向性好，能量集中，有利于對缺陷進行準確定位。但是，近場區(qū)長度加大，對探傷不利。3）探頭主聲束偏離和雙峰探頭實際主聲束與其理論幾何中心軸線的偏離程度稱為主聲束的偏離。平行移動探頭，同一反射體產生兩個波峰的現(xiàn)象稱為雙峰。探頭主聲束偏離和雙峰，將會影響對缺陷的定位和判別。聲束不同的顏色表示不同的聲壓值（能量的強弱）聲束的方向性直聲束斜聲束探頭聲束特性探頭聲束特性是指探頭發(fā)射聲束的擴散情況，常用軸線上聲壓下降6dB時探頭移動距離（即某處的聲束寬度）來表示。（3）綜合性能 1）靈敏度余量

a)靈敏度一般是指整個探傷系統(tǒng)（儀器和探頭）發(fā)現(xiàn)最小缺陷的能力。發(fā)現(xiàn)缺陷愈小，靈敏度就愈高。

b)儀器和探頭的靈敏度常用靈敏度余量來衡量。c)靈敏度余量，又叫儀器與探頭的綜合靈敏度；是指儀器最大輸出時（增益、發(fā)射強度最大，衰減和抑制為0），使規(guī)定反射體回波達基準高所需衰減的衰減總量。d)靈敏度余量大，說明儀器與探頭的靈敏度高。在達到所探工件的最大檢測聲程時，其有效靈敏度余量應不小于10dB。2）始脈沖寬度始波寬度是指在一定的靈敏度下，屏幕上高度超過垂直幅度20％時的始波延續(xù)長度。始波寬度與靈敏度有關，靈敏度高，始波寬度大。始波寬度大，盲區(qū)大。對于頻率為5MHz的探頭，寬度不大于10mm；對于頻率為2.5MHz的探頭，寬度不大于15mm。3）分辨力和信噪比分辨力是指在屏幕上區(qū)分相鄰兩缺陷的能力。能區(qū)分的相鄰兩缺陷的距離愈小，分辨力就愈高。直探頭的遠場分辨力應不小于