無損檢測(cè)儀器 超聲檢測(cè)設(shè)備的性能與檢驗(yàn) 第2部分：探頭 征求意見稿

1GB/T27664.2—XXXX/ISO22232-2:2020無損檢測(cè)儀器超聲檢測(cè)設(shè)備的性能與檢驗(yàn)第2部分：探頭本文件規(guī)定了中心頻率范圍在0.5MHz到15MHz，包含聚焦和非聚焦類型的超聲波無損檢測(cè)用探頭的特性。a)產(chǎn)生縱波或橫波的單晶或雙晶接觸式探頭b)單晶液浸探頭本文件中的材料超聲聲速基于縱波聲速為5920±50m/s以及橫波聲速為3255±30m/s的鋼。本文件不包含探頭的周期性測(cè)試。用于探頭現(xiàn)場(chǎng)校驗(yàn)的周期性測(cè)試方法在GB/T27664.3中給出。探頭使用期間，如需要驗(yàn)證GB/T27664.3增加的相關(guān)參數(shù)時(shí)，可以參照本文件中給出的測(cè)試方法。本文件未包含超聲相控陣探頭，另外參考ISO18563-2。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對(duì)應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。GB/T12604.1無損檢測(cè)術(shù)語超聲檢測(cè)GB/T19799.2無損檢測(cè)超聲檢測(cè)2號(hào)校準(zhǔn)試塊GB/T27050.1合格評(píng)定供方的符合性聲明第1部分：通用要求GB/T27664.1無損檢測(cè)超聲檢測(cè)設(shè)備的性能與檢驗(yàn)第1部分：儀器GB/T27664.3無損檢測(cè)超聲檢測(cè)設(shè)備的性能與檢驗(yàn)第3部分：組合性能3術(shù)語和定義GB/T12604.1界定的以及下列術(shù)語和定義適用于本文件。3.1水平平面horizontalplane（斜探頭）材料中，此平面垂直于含聲束軸線的垂直平面（3.7）。3.2峰峰值幅度peak-to-peakamplitude脈沖內(nèi)最高正幅度與最低負(fù)幅度的差。2GB/T27664.2—XXXX/ISO22232-2:2020H——峰峰值波幅L——脈沖持續(xù)時(shí)間圖1典型的超聲脈沖3.3探頭數(shù)據(jù)表probedatasheet文件給出制造商對(duì)于同類型探頭的（也就是批量化制造的探頭）的技術(shù)規(guī)范。3.4探頭測(cè)試報(bào)告probetestreport符合本文件要求的文檔，給出了一個(gè)特定探頭的必要參數(shù)測(cè)量值，包括測(cè)試設(shè)備和條件。3.5參考側(cè)面referenceside除非制造商另有規(guī)定，從斜探頭聲束方向看進(jìn)去的右側(cè)為參考邊。3.6直探頭偏向角squintangleforstraight-beamprobes在入射點(diǎn)處，聲束軸線與耦合面法線之間的夾角。3GB/T27664.2—XXXX/ISO22232-2:20203——反射點(diǎn)XcYc——探頭中心點(diǎn)坐標(biāo)4——半圓柱試塊Xm——EMA接收器坐標(biāo)點(diǎn)Y圖2直探頭偏向角和偏移3.7垂直平面verticalplane（斜探頭）由探頭楔塊中的聲束以及被檢物體中的聲束形成的平面。3.8磨損允許量wearallowance在不影響探頭性能的情況下接觸面允許的最大磨損量。4符號(hào)LusHVf0fuflΔfΔfrel%SN04GB/T27664.2—XXXX/ISO22232-2:2020FDFL使用反射體測(cè)得的-6dB焦區(qū)長(zhǎng)度或水聽器測(cè)得ZP°°Xα°δ°5符合性的一般要求所有超聲探頭如果滿足以下所有要求，則符合本文件要求：a)探頭需符合第8章的要求；b)應(yīng)提供符合GB/T27050.1的符合性聲明；c)超聲探頭必須明確的標(biāo)識(shí)制造廠家并且?guī)в形ㄒ坏男蛄刑?hào)，或者顯示一個(gè)永久參考號(hào)碼以保證可以追溯到探頭數(shù)據(jù)表及測(cè)試報(bào)告；d)應(yīng)提供與超聲探頭相對(duì)應(yīng)的探頭數(shù)據(jù)表，該數(shù)據(jù)表給出第6章給出的性能標(biāo)準(zhǔn)；e)探頭測(cè)試報(bào)告應(yīng)與探頭一起提供，該測(cè)試報(bào)告至少應(yīng)該包含第6章給出的測(cè)試結(jié)果。表1匯總了需要在超聲探頭上進(jìn)行的測(cè)試。表1超聲探頭測(cè)試清單5GB/T27664.2—XXXX/ISO22232-2:20206探頭技術(shù)信息6.1通則應(yīng)列出用于評(píng)估探頭參數(shù)的測(cè)試條件和設(shè)備（見表2）。對(duì)于單獨(dú)設(shè)計(jì)或制造的探頭，某些參數(shù)可能無法在制造前準(zhǔn)確知道。在此情況下，應(yīng)將測(cè)量值作為參考值。6.2探頭數(shù)據(jù)表探頭數(shù)據(jù)表給出了本文件范圍內(nèi)所有探頭應(yīng)報(bào)告的信息清單（見表2）。6.3探頭測(cè)試報(bào)告探頭測(cè)試報(bào)告給出了一個(gè)特定探頭所需參數(shù)的實(shí)際測(cè)量值以及探頭數(shù)據(jù)表中的其他信息（見表2）。探頭測(cè)試報(bào)告應(yīng)包含唯一序列號(hào)或永久參考號(hào)碼，以在特定探頭以及其測(cè)試報(bào)告之間提供唯一相關(guān)表2探頭數(shù)據(jù)表和探頭測(cè)試報(bào)告中給出的信息清單II-IIIII6GB/T27664.2—XXXX/ISO22232-2:2020IIIIIIIMIIIIIIIIIIIIIIIIIIIMIMIMIMIMIMIMIIIIIIIIIIIIIIIIIIIII-I-IIII-I7測(cè)試設(shè)備7GB/T27664.2—XXXX/ISO22232-2:20207.1電子設(shè)備用于在第8章規(guī)定測(cè)試中的超聲儀器（或?qū)嶒?yàn)室的脈沖發(fā)射接收儀應(yīng)為探頭數(shù)據(jù)表中規(guī)定的類型，且符合GB/T27664.1的相關(guān)要求（如適用）。如指定超過一種超聲儀器，則必須使用每種儀器分別進(jìn)行測(cè)試。測(cè)試時(shí)應(yīng)使用探頭數(shù)據(jù)表里規(guī)定的探頭線和匹配裝置，以及特定類型的超聲儀器。注：探頭線長(zhǎng)度超過2米會(huì)對(duì)探頭性能有顯著影響。除超聲儀器以及實(shí)驗(yàn)室脈沖接收儀外，按本文件評(píng)定探頭還需要下列設(shè)備：a)一臺(tái)帶寬最小為100MHz的示波器；b)一臺(tái)帶寬最小為100MHz的頻譜分析儀，或具有離散傅立葉變換（DFT）的示波器/數(shù)字儀或以下為可選的附加設(shè)備：c)僅用于接觸式探頭：1)電磁聲探頭（EMA）和接收器2)繪制指向性的繪圖儀d)僅用于液浸探頭水聽接收器的有效直徑小于兩倍被測(cè)探頭的中心波長(zhǎng)，但不小于0.5mm。水聽器和放大器的帶寬必須覆蓋被測(cè)探頭的帶寬。7.2試塊和其它設(shè)備對(duì)用于碳鋼的接觸式探頭，試塊質(zhì)量應(yīng)符合GB/T19799.2的規(guī)定。對(duì)于用于其它材料（如不銹鋼、鋁、鈦或塑料）的接觸式探頭，試塊材料應(yīng)記錄在探頭數(shù)據(jù)表或探頭測(cè)試報(bào)告中，包括測(cè)量的聲速。其它材料的聲衰減也應(yīng)該被考慮，特別是塑料。應(yīng)使用以下試塊以及附加的設(shè)備對(duì)接觸式探頭進(jìn)行規(guī)定范圍的測(cè)試：a)半徑（R）在12mm至200mm范圍內(nèi)的半圓柱試塊，建議臺(tái)階差為2R，每個(gè)試塊的厚度必須大于等于半徑，直至最大厚度為100mm。一個(gè)例子展示在圖3中。b)具有平行面且包含在12mm到200mm之間不同厚度的試塊，每個(gè)試塊的長(zhǎng)度和寬度必須大于厚度，最大厚度為100mm。c)如圖4或圖5所示具有平行于被檢面的橫通孔試塊，孔徑最好3mm或1.5mm。對(duì)于頻率達(dá)到2MHz的探頭，建議用孔徑5mm的橫通孔。試塊的尺寸應(yīng)符合以下要求：1)試塊的長(zhǎng)度、高度和寬度應(yīng)確保試塊側(cè)面不會(huì)干擾超聲波聲束。2)至少有三個(gè)橫通孔的孔深位于近場(chǎng)區(qū)外。3)孔和孔之間的位置應(yīng)確保信號(hào)間不會(huì)互相干擾，如相鄰兩孔間的波幅下降至少26dB。8GB/T27664.2—XXXX/ISO22232-2:2020圖3半圓柱階梯試塊示例9GB/T27664.2—XXXX/ISO22232-2:2020圖4直徑3mm的橫通孔試塊示例1——直徑1.5mm的橫通孔（SDH）圖5帶橫通孔（SDH）的試塊示例d)圖6展示了含刻槽的斜面試塊，圖7展示了含半球孔的試塊，這些試塊分別用于測(cè)量垂直面和水平面上的聲束擴(kuò)散。GB/T27664.2—XXXX/ISO22232-2:2020圖6刻槽試塊示例GB/T27664.2—XXXX/ISO22232-2:2020圖7橫孔和半球孔試塊e)附錄B給出了用于測(cè)試斜探頭入射點(diǎn)，聲束角以及聲束擴(kuò)散的一種代替鋼試塊。注：如果只檢查特定類型的探頭，則不需要所有的對(duì)于測(cè)試距離，需要用到下面的設(shè)備f)直尺。g)最小厚度為0.05mm的塞尺。對(duì)于液浸探頭，應(yīng)使用以下反射體和附加設(shè)備：h)具有光滑半球反射面鋼球或桿，每個(gè)頻率范圍對(duì)應(yīng)的球或桿的直徑在表3中給出。表3用于不同頻率的鋼球（桿）球或桿的直徑di)一個(gè)大平面和光滑反射體。目標(biāo)的橫向尺寸至少比所測(cè)探頭在8.6.2.4.1章節(jié)中定義的焦區(qū)末端聲束寬度尺寸大10倍以上。反射體的橫向尺寸至少應(yīng)為所用液體聲速和被測(cè)探頭中心頻率計(jì)算得到的波長(zhǎng)值的5倍。j)具有五自由度的手動(dòng)或自動(dòng)掃查機(jī)械裝置的液浸箱：三個(gè)線性軸：x,y,z兩個(gè)角度軸：θ和ψk)自動(dòng)記錄方式：如果是自動(dòng)記錄的超聲信號(hào)幅值，則制造商有責(zé)任確保系統(tǒng)具有足夠的準(zhǔn)確度。尤其應(yīng)考慮系統(tǒng)帶寬、空間分辨率、數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)對(duì)檢測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確性的影響。GB/T27664.2—XXXX/ISO22232-2:2020測(cè)量液浸探頭聲束的典型設(shè)置見圖16，17和18。用于液浸箱的掃查裝置，在x和y軸方向上應(yīng)保持反射體和探頭在同一直線上，如在z軸上100mm的距離偏差在±0.1mm內(nèi)。在測(cè)量8.2至8.6章節(jié)所描述的液浸探頭特性時(shí)，液浸箱中水溫應(yīng)保持在室溫下，且偏差不能超過±2℃。探頭數(shù)據(jù)表應(yīng)包含水溫記錄。應(yīng)注意水中聲衰減的影響，當(dāng)使用寬頻帶探頭時(shí)，這會(huì)在高頻下造成回波頻率的降低。表4給出了頻率降檔和水程的對(duì)應(yīng)關(guān)系。表4相對(duì)帶寬(Δfrel）為50%和100%，中心頻率的頻率降檔與水程長(zhǎng)度的關(guān)系f0Δfrel%50000001111122233501112223335679011122233356791345678911234456673688探頭性能測(cè)試8.1物理外觀8.1.1檢測(cè)方法目視檢查探頭外觀是否可以正常識(shí)別、正確裝配以及是否有可能影響其目前或未來使用可靠性的物理損傷。特別是對(duì)于接觸式探頭，使用直尺和塞尺測(cè)量接觸面的平整度。8.1.2驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)對(duì)于平面探頭，在整個(gè)探頭面上，在尺與探頭表面的間隙要小于0.05mm。探頭接觸面不允許有可能影響超聲聲束的可見損傷。8.2脈沖波型、幅度以及持續(xù)時(shí)間8.2.1檢測(cè)方法測(cè)試回波的峰峰值幅度。10%峰峰值幅度值定義了對(duì)稱于基線的等級(jí)。信號(hào)與這些等級(jí)的第一個(gè)和最后一個(gè)交點(diǎn)定義了脈沖持續(xù)時(shí)間，如圖1所示。脈沖持續(xù)時(shí)間需按圖8（接觸式探頭）或圖16（液浸探頭）的設(shè)置方式進(jìn)行測(cè)量。a)單晶接觸式探頭：應(yīng)使用半圓柱試塊或帶平行面的試塊，試塊的反射面聲程選擇要大于探頭近場(chǎng)長(zhǎng)度1.5倍或在聚焦探頭的聚焦范圍內(nèi)。b)雙晶探頭：應(yīng)使用半圓柱試塊或帶平行面的試塊，試塊反射面的聲程選擇要在焦距范圍內(nèi)最接近焦距的地方。c)液浸探頭：對(duì)于聚焦探頭應(yīng)在焦距處使用大平面反射體，對(duì)于平探頭則應(yīng)在大于近場(chǎng)長(zhǎng)度的1.5倍的距離處使用。GB/T27664.2—XXXX/ISO22232-2:2020a）使用超聲儀器測(cè)試b）使用超聲脈沖發(fā)射接收儀測(cè)試圖8測(cè)量脈沖波型、幅度和持續(xù)時(shí)間的設(shè)置測(cè)試時(shí)需要說明是否安裝了耐磨板、耦合膜或其他設(shè)備。應(yīng)記錄脈沖設(shè)備，并且建議繪制發(fā)射脈沖波型。8.2.2驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)GB/T27664.2—XXXX/ISO22232-2:2020脈沖持續(xù)時(shí)間不應(yīng)大于制造商探頭數(shù)據(jù)表中的規(guī)定。探頭數(shù)據(jù)表應(yīng)包含發(fā)射脈沖波形圖。8.3頻譜和帶寬8.3.1檢測(cè)方法使用與8.2章節(jié)中相同的設(shè)置，但應(yīng)使用頻譜分析儀或數(shù)字化儀，替代示波器及示波器探頭。應(yīng)使用頻譜分析儀或離散傅立葉變換（DFT）對(duì)反射體回波進(jìn)行閘門選中并進(jìn)行頻譜確認(rèn)。來自探頭的假信號(hào)（如：楔塊，外殼和阻尼等不得與來自半圓柱試塊或其他恰當(dāng)?shù)男?zhǔn)試塊的回波一起分析。閘門寬度至少為脈沖持續(xù)時(shí)間的兩倍，并且脈沖最大值要位于閘門中心處。上下限頻率fl和fu從頻譜最高點(diǎn)下降6dB獲得。對(duì)于液浸法，所得值要按表4進(jìn)行修正。根據(jù)這些上下限頻率fl和fu，按GB/T12604.1所給公式計(jì)算中心頻率f0，帶寬Δf和相對(duì)帶寬Δfrel。見公式（1）到（3）。8.3.2驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)測(cè)得的中心頻率應(yīng)該在探頭數(shù)據(jù)表中規(guī)定頻率范圍的±10%范圍內(nèi)。測(cè)試的-6dB帶寬應(yīng)該在探頭數(shù)據(jù)表中規(guī)定帶寬的±15%范圍內(nèi)。如果頻譜在fl和fu之間不止一個(gè)幅度最大值時(shí)，相鄰幅值的最大和最小值之間的差值不得超過3dB。8.4脈沖回波靈敏度8.4.1檢測(cè)方法公式4規(guī)定了脈沖回波靈敏度：式中：Vout——來自特定反射體的峰峰值電壓，在放大前按8.2章節(jié)測(cè)量。Vin——施加于探頭上的峰峰值電壓，其中超聲儀器設(shè)置為分離的脈沖/接收模式。因?yàn)轳詈蠗l件，脈沖設(shè)備、探頭、電纜線和接收器的阻抗影響，不同類型超聲儀器下的探頭靈敏度可能有所不同。因此，應(yīng)在探頭數(shù)據(jù)表中規(guī)定使用的設(shè)備。8.4.2驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)脈沖回波靈敏度應(yīng)該在探頭數(shù)據(jù)表中制造商規(guī)定指標(biāo)的±3dB內(nèi)。對(duì)于單獨(dú)設(shè)計(jì)制作的探頭，應(yīng)在探頭測(cè)試報(bào)告中給出測(cè)得的靈敏度。8.5距離幅度曲線8.5.1概述GB/T27664.2—XXXX/ISO22232-2:2020超聲脈沖的波幅隨著與探頭的距離變化而變化。因此，對(duì)于所有探頭，為評(píng)估反射體的回波，距離幅度曲線需要使用表5中規(guī)定的反射體。表5距離幅度曲線反射體反射體類型接觸式液浸式圓盤形平底孔平端面桿體圓柱形橫通孔圓柱形桿體球形半球孔半球形端面桿體或球8.5.2檢測(cè)方法當(dāng)使用接觸式探頭時(shí)，以平底孔、橫通孔和半球孔作為反射體。對(duì)于液浸式探頭，通常使用小尺寸鋼球測(cè)量距離幅度曲線（見8.6.2章節(jié)）。對(duì)于雙晶探頭，探頭的隔聲層必須與橫通孔的軸線垂直。仿輪廓探頭應(yīng)在具有相同曲率的參考試塊上評(píng)估。如果無法實(shí)現(xiàn)，則只能在平接觸面的參考試塊上評(píng)估后，再加工探頭楔塊到指定的輪廓。使用一系列直徑相同但聲程不同的反射體，從不同距離接收回波繪制曲線。除了高聚焦探頭外，每條曲線至少要測(cè)量8個(gè)點(diǎn)。對(duì)于測(cè)試距離，聚焦探頭必須覆蓋焦距，非聚焦探頭要覆蓋近場(chǎng)距離。距離幅度曲線應(yīng)基于探頭數(shù)據(jù)表中指定的超聲儀器上給出。距離幅度曲線和距離噪聲曲線僅在客戶要求時(shí)制作。對(duì)于每種類型的探頭，至少應(yīng)該提供一條距離幅度曲線，并附帶在制造商的探頭參數(shù)表里。整個(gè)圖表還應(yīng)該包括距離噪聲曲線。圖9提供了一個(gè)距離幅度曲線的例子，適用于鋼中的圓盤形反射體（距離增益尺寸曲線——DGS圖）。圖10提供了一個(gè)鋼中3mm橫通孔距離幅度曲線的例子，以及相關(guān)的距離噪聲曲線。GB/T27664.2—XXXX/ISO22232-2:2020圖9鋼中圓盤型反射體的距離幅度曲線2——3mm橫通孔的距離幅度曲線F——焦區(qū)長(zhǎng)度圖103mm橫通孔距離幅度曲線（含距離噪聲曲線）8.5.3驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)在焦距內(nèi)，距離幅度曲線和距離噪音曲線與探頭數(shù)據(jù)表中制造商給出的曲線偏差≤3dB。8.6液浸探頭聲束參數(shù)8.6.1概述測(cè)量技術(shù)通過一個(gè)靶研究水中的探頭聲束。靶很小，幾乎為點(diǎn)反射源，或者為一個(gè)水聽器。通過移動(dòng)靶或探頭，聲束參數(shù)通過反射體或水聽器對(duì)聲束的掃查確認(rèn)。當(dāng)靶作為反射體時(shí)，使用回波模式。同時(shí)驗(yàn)證探頭的發(fā)射和接收性能。如靶為水聽器，則使用發(fā)射模式，只驗(yàn)證探頭的發(fā)射性能。當(dāng)對(duì)某個(gè)特定的探頭進(jìn)行所有聲束參數(shù)的測(cè)量時(shí)，應(yīng)使用相同的反射體或水聽器。當(dāng)使用水聽器或不同類型的反射體時(shí)，最大響應(yīng)的位置會(huì)發(fā)生小變化。因此，為了測(cè)量的可重復(fù)性，設(shè)備及靶的參數(shù)應(yīng)該被記錄在結(jié)果中。靶在第7.1和7.2章節(jié)列出。GB/T27664.2—XXXX/ISO22232-2:2020超聲儀器或脈沖/接收器（脈沖能量，阻尼，帶寬，增益）的設(shè)置需與8.2章節(jié)定義的一致。然后，如果在測(cè)量過程改變了設(shè)置（如增益），則新的值必須記錄在結(jié)果表格中。下面給出兩種等效的聲束測(cè)量方法。兩個(gè)方法的區(qū)別在于測(cè)量結(jié)果的記錄方式不同。a)對(duì)特定聲束參數(shù)進(jìn)行直接測(cè)量：按8.6.2章節(jié)所述的這種技術(shù),是直接在聲束內(nèi)的特定點(diǎn)進(jìn)行讀取。b)使用自動(dòng)查掃系統(tǒng)測(cè)試：按8.6.3章節(jié)所述的這種技術(shù)，是基于掃查時(shí)自動(dòng)收集數(shù)據(jù)。如果提供聲束參數(shù)的測(cè)量結(jié)果，則C掃描圖也應(yīng)提供。這份拷貝必須包含聲強(qiáng)度的等級(jí)定義。在執(zhí)行下面描述的聲束測(cè)量之前，應(yīng)該如圖16，17和18所示將聲束軸線垂直于XY面，以補(bǔ)償偏向角。這個(gè)操作可以通過調(diào)整探頭夾持裝置的θ和ψ角，以最大化XY平面上的平面靶回波。FD——焦距FL——焦區(qū)長(zhǎng)度Zp——焦點(diǎn)圖11液浸探頭聲束軸上的關(guān)鍵點(diǎn)FD——焦距Zp——焦點(diǎn)圖12非聚焦液浸探頭的軸向聲壓圖GB/T27664.2—XXXX/ISO22232-2:2020標(biāo)引序號(hào)說明：FD——焦距Zp——焦點(diǎn)圖13聚焦液浸探頭的軸向聲壓圖A——幅度x1，x2，y1，y2——X軸和Y軸坐標(biāo)圖14液浸探頭的橫向聲壓圖GB/T27664.2—XXXX/ISO22232-2:2020a）在焦點(diǎn)處b）水聽器法圖15液浸探頭焦區(qū)的橫向聲壓圖圖16測(cè)量液浸探頭聲束的裝置——調(diào)整聲束軸GB/T27664.2—XXXX/ISO22232-2:2020圖17使用球反射靶測(cè)量液浸探頭聲束的裝置2——水聽器接收器X——橫向位置圖18使用水聽器測(cè)量液浸探頭聲束的裝置8.6.2聲束分布圖——直接在聲束上進(jìn)行測(cè)量GB/T27664.2—XXXX/ISO22232-2:20208.6.2.1概述可以使用以下任一方法測(cè)量超聲的峰值回波電壓：a)手動(dòng)記錄示波器上的幅值；b)自動(dòng)記錄與掃查裝置移動(dòng)同步的幅值。在后一種情況下，可以從圖像獲得焦距，焦區(qū)長(zhǎng)度，焦區(qū)寬度，橫向聲壓分布圖以及聲束擴(kuò)散。圖17展示了使用球反射體的設(shè)備，圖18展示了使用水聽器的設(shè)備。通過軸向聲壓分布圖（圖12和圖13可以確定焦距和焦區(qū)長(zhǎng)度（見圖11通過橫向聲壓分布圖（見圖14和15可以確定焦區(qū)寬度和聲束擴(kuò)散。8.6.2.2軸向聲壓分布圖——焦距和焦區(qū)長(zhǎng)度8.6.2.2.1檢測(cè)方法靶位于探頭軸線上，且靶與探頭互相接觸，探頭前表面或聲透鏡面的坐標(biāo)為Z0，見圖19。圖19液浸探頭坐標(biāo)系統(tǒng)Z0點(diǎn)沿Z軸移動(dòng)靶（或探頭增加探頭——靶之間的距離，測(cè)得信號(hào)最大時(shí)的距離，見圖11，12和13。調(diào)節(jié)X和Y軸位置，以獲得最大的信號(hào)幅度。對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)位置為Zp，對(duì)應(yīng)的電壓為Vp。焦距由公式（5）給出。通過增加或減少探頭與靶之間的距離找到焦區(qū)的邊界。如使用反射體則以Vp降低6dB，如使用水聽器則以降低3dB來獲得兩個(gè)端點(diǎn)，ZL1和ZL2是這些點(diǎn)在Z軸上的坐標(biāo)。長(zhǎng)度由公式（6）給出:GB/T27664.2—XXXX/ISO22232-2:20208.6.2.2.2驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)焦距和焦區(qū)長(zhǎng)度與制造商探頭數(shù)據(jù)表里面參數(shù)值偏差應(yīng)小于等于±15%。8.6.2.3橫向聲壓分布圖——焦區(qū)寬度8.6.2.3.1檢測(cè)方法應(yīng)使用8.6.2.2.1章節(jié)的相同的設(shè)備和機(jī)械設(shè)置。靶置于8.6.2.2.1章節(jié)測(cè)得的焦點(diǎn)處。為測(cè)量X方向的焦區(qū)寬度，在X方向移動(dòng)探頭（或水聽器找到靶的回波幅度下降6dB（或水聽器下降3dB）的X1和X2兩個(gè)點(diǎn)。為測(cè)量Y方向的焦區(qū)寬度，應(yīng)將X軸位置返回到焦點(diǎn)處并再重復(fù)確認(rèn)，然后在Y軸上移動(dòng)，找到靶的回波幅度下降6dB（或水聽器下降3dB）的Y1和Y2兩個(gè)點(diǎn)。焦點(diǎn)處的X軸和Y軸聲束寬度（見圖15由公式（7）分別給出WX1=X2?X18.6.2.3.2驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)兩個(gè)方向的焦寬與探頭數(shù)據(jù)表中制造商參數(shù)的偏差不能超過±15%。8.6.2.4橫向聲壓分布圖——聲束擴(kuò)散8.6.2.4.1檢測(cè)方法聲束擴(kuò)散僅用于非聚焦探頭（如聲透鏡或曲面的壓電換能器如圖12。根據(jù)8.6.2.3章節(jié)的規(guī)定，聲束擴(kuò)散通過測(cè)量在遠(yuǎn)場(chǎng)的聲束寬度推算獲得。測(cè)量步驟如下：a)應(yīng)按8.6.2.3.1章節(jié)測(cè)量焦距處的聲束寬度Wx1和Wy1；b)靶（或探頭）應(yīng)放置在8.6.2.2.1章節(jié)測(cè)得的焦區(qū)末端處。從聲束軸線上獲得的最大值VL處，分別在X軸和Y軸上降低峰值電壓6dB（反射體）或3dB（水聽器）記錄獲得的位置X’1，X’2和Y’1，Y’2。焦區(qū)的聲束寬度（見圖14）,由公式（8）給出：WX2=X'2?X'1X軸和Y軸的聲束擴(kuò)散角則由以下公式（9）計(jì)算得到：8.6.2.4.2驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)擴(kuò)散角與探頭數(shù)據(jù)表中制造商參數(shù)的偏差不超過±10%或1°,取兩值中的較大者。GB/T27664.2—XXXX/ISO22232-2:20208.6.3聲壓分布圖：使用自動(dòng)掃查系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)量8.6.3.1檢測(cè)方法當(dāng)使用探頭（或反射體）的自動(dòng)化掃查時(shí)，應(yīng)在不同平面的記錄超聲回波峰值電壓。在以下情況，應(yīng)記錄波幅隨為指導(dǎo)變化情況：a)靈敏度，數(shù)據(jù)處理過程的幅度分辨率，掃查速度以及掃查分辨率必須足夠，以避免丟失信息。系統(tǒng)需具有足夠的動(dòng)態(tài)范圍，以收集未飽和的高幅度信號(hào)（從焦點(diǎn)處獲得的），以及足夠信噪比的低幅度信號(hào)。b)把在焦點(diǎn)處獲得最大峰值電壓定義為0dB，則掃查記錄上必須體現(xiàn)0dB，-3dB，-6dB，-12dB的等級(jí)編碼。實(shí)行三次掃查以進(jìn)行校驗(yàn)：c)為確認(rèn)焦距和焦區(qū)寬度，應(yīng)在包含聲束軸的XZ或YZ平面進(jìn)行一次掃查。d)應(yīng)在焦距和焦區(qū)遠(yuǎn)端的橫截面XY上進(jìn)行兩次掃查。這些掃查提供了在X軸和Y軸方向上的焦區(qū)寬度和聲束寬度。聲束擴(kuò)散角根據(jù)XY平面上測(cè)得的聲束寬度獲得。8.6.3.2使用掃查方式獲得聲壓分布圖：焦距和焦區(qū)長(zhǎng)度8.6.3.2.1檢測(cè)方法當(dāng)靶為反射體時(shí)使用與圖17描述的設(shè)置，當(dāng)為水聽器時(shí)使用圖18描述的設(shè)置。從掃查包含聲束軸線的平面獲得焦距和焦區(qū)長(zhǎng)度。調(diào)節(jié)掃查裝置以使得：a)移動(dòng)平面包含聲束軸線；b)掃描覆蓋的XZ或YZ平面足夠?qū)捯园箙^(qū)的端部以及橫軸上的幅值低于6dB（反射體）或3dB（水聽器）的兩個(gè)點(diǎn)（X和Y）。從圖像可以確定以下參數(shù)：c)8.6.3.2章節(jié)定義的焦距（FDd)8.6.3.2章節(jié)定義的焦區(qū)長(zhǎng)度（FL）圖20給出了一個(gè)示例。FD——焦距（mm）GB/T27664.2—XXXX/ISO22232-2:2020FL——焦柱長(zhǎng)度（mm）圖20一個(gè)非聚焦液浸探頭的C掃描聲壓分布圖8.6.3.2.2驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)焦距和焦區(qū)長(zhǎng)度與探頭數(shù)據(jù)表中制造商參數(shù)的偏差不超過±15%。8.6.3.3使用掃查方式獲得聲壓分布圖：焦區(qū)寬度和聲束擴(kuò)算8.6.3.3.1檢測(cè)方法機(jī)械裝置與8.6.3.2.1章節(jié)的一致，同時(shí)在圖17和18中描述。首次掃查應(yīng)該在焦距處，掃查裝置調(diào)節(jié)如下：a)調(diào)節(jié)掃查裝置的Z軸，使靶位于8.6.3.2.1章節(jié)確定的焦點(diǎn)處。掃查裝置應(yīng)放置在包含焦點(diǎn)的XY平面內(nèi)，并且應(yīng)垂直于聲束軸線。b)XY掃查區(qū)域應(yīng)包括從Vp下降20dB（反射體）或10dB（水聽器）幅度的點(diǎn)。在焦距范圍內(nèi)，在幅值低于Vp值的6dB（反射體）或3dB（水聽器）處測(cè)出X或Y方向的直徑Wx1和Wy1，如圖21所示的例子。標(biāo)引序號(hào)說明：Wx——X軸上的焦區(qū)寬度Wy——Y軸上的焦區(qū)寬度X，Y——垂直于聲束的距離灰階——單位為dB的幅度值，最大幅度為0dB圖21一個(gè)聚焦液浸探頭的C掃描聲壓分布圖第二次掃描應(yīng)在焦區(qū)的遠(yuǎn)端進(jìn)行。GB/T27664.2—XXXX/ISO22232-2:2020機(jī)械裝置設(shè)置以及橋的調(diào)節(jié)與之前的掃查一致，除了靶位于8.6.3.2.1章節(jié)所定義的焦區(qū)端部（ZL2）從圖像上，使用在焦距上獲得Wx2和Wy2相同的方法得到焦區(qū)寬度Wx1和Wy1。使用與8.6.2.4.1章節(jié)相同的計(jì)算方式獲得X和Y方向上的聲束擴(kuò)散角。8.6.3.3.2驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)擴(kuò)散角與探頭數(shù)據(jù)表中制造商參數(shù)的偏差不超過±10%或1°,取兩值中的較大者。焦區(qū)寬度與探頭數(shù)據(jù)表中制造商參數(shù)的偏差不超過±15%。8.7接觸式單晶直探頭的聲束參數(shù)8.7.1概述本章節(jié)給出的方法僅適用于平接觸面的探頭。評(píng)估探頭需要在具有相同曲率的參考試塊上進(jìn)行。如果無法實(shí)現(xiàn)，則只能在平接觸面的參考試塊上評(píng)估后，再加工探頭楔塊到指定的輪廓。8.7.2聲束擴(kuò)散和旁瓣8.7.2.1檢測(cè)方法可以使用以下各種等效方法之一測(cè)量擴(kuò)散圖：a)使用電磁聲（EMA）接收器。探頭與半圓柱試塊耦合（見圖22）在掃查圓柱面試塊時(shí)，EMA接收器盡可能用一個(gè)固定距離靠近表面，以優(yōu)化接收信號(hào)的信噪比。應(yīng)根據(jù)EMA接收器的掃查角度繪制信號(hào)幅度圖。圖形必須包括主瓣和旁瓣。主瓣的-3dB位置給出擴(kuò)散角（圖22）。擴(kuò)散角應(yīng)在兩個(gè)互相垂直的平面測(cè)出。對(duì)于矩形換能器，這些平面必須平行于換能器的長(zhǎng)邊a和短邊b。GB/T27664.2—XXXX/ISO22232-2:2020圖22聲束擴(kuò)散和聲束角的測(cè)量b)使用橫通孔參考試塊試塊包含在不同深度且平行于測(cè)試面的3mm橫通孔，如圖4所示，用于在測(cè)試面上旋轉(zhuǎn)90°獲得在兩個(gè)互相垂直的平面上確定探頭的擴(kuò)散角和旁瓣。在最終的聲壓圖中，應(yīng)標(biāo)注每個(gè)孔接收最大回波的探頭位置以及下降6dB的前后位置和旁瓣位置。聲束軸線用穿過最大回波點(diǎn)以及試塊表面的法線位置的直線確定。直線與波束的邊緣點(diǎn)給出了6dB擴(kuò)散角。當(dāng)聲束每次掃過孔時(shí)，記錄幅度變化與探頭位置移動(dòng)的關(guān)系。如果旁瓣在兩個(gè)或以上孔的幅度聲壓圖中發(fā)現(xiàn)時(shí)，旁瓣應(yīng)按最大范圍繪制，并且記錄它與主瓣的相對(duì)位置。另外還應(yīng)記錄旁瓣相對(duì)于主瓣的幅度值。c)使用半球孔的參考試塊包含最大10mm直徑的不同深度球孔的試塊（見圖7），用于確定兩個(gè)垂直平面上的擴(kuò)散角。如果試塊足夠?qū)拕t應(yīng)通過在兩個(gè)互相垂直的平面上移動(dòng)探頭，或者將探頭在測(cè)試面旋轉(zhuǎn)90°來實(shí)現(xiàn)。對(duì)于每個(gè)孔，應(yīng)標(biāo)注出探頭的最大回波位置以及下降6dB的前后位置。8.7.2.2驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)擴(kuò)散角與探頭數(shù)據(jù)表中制造商參數(shù)的偏差不超過±10%或1°,取兩值中的較大者。使用反射體技術(shù)時(shí)旁瓣應(yīng)小于主瓣20dB，使用電磁聲（EMA）技術(shù)時(shí)旁瓣應(yīng)小于主瓣10dB。8.7.3直探頭的偏向角和偏移8.7.3.1檢測(cè)方法對(duì)于直探頭，偏移定義為探頭幾何中心點(diǎn)與探頭聲中心點(diǎn)的距離（圖2）?？梢允褂靡韵赂鞣N等效方法之一測(cè)量：a)使用電磁聲（EMA）接收器。使用圖2的設(shè)置測(cè)量直探頭的偏向角和偏移。首先探頭連接到一個(gè)設(shè)置為脈沖回波模式的超聲儀器上。通過在半圓形試塊上旋轉(zhuǎn)和移動(dòng)探頭使得探頭的多次回波達(dá)到最大。對(duì)于所有反射體，這種情況下聲束從圓柱形試塊表面垂直入射并且探頭的聲中心點(diǎn)位于試塊的中心線上。保持探頭在該位置，接著探頭僅作為EMA接收器的發(fā)射器使用。在圓柱體表面移動(dòng)EMA接收器，尋找聲束入射圓柱體表面后一次波的最大反射信號(hào)位置。測(cè)量直探頭的偏向角δ。通過探頭幾何中心點(diǎn)的坐標(biāo)Xc和Yc，試塊中心線坐標(biāo)Ym以及EMA接收器的坐標(biāo)Xm，根據(jù)公式（10）計(jì)算獲得偏移量e：b)使用含橫通孔的參考試塊相對(duì)于試塊參考點(diǎn)的橫通孔（SDH）的位置為Xm和Ym。探頭與切換到脈沖回波模式的超聲儀器連接。移動(dòng)探頭使聲束垂直于SDH，SDH的回波最大化。然后根據(jù)探頭的定位或從8.7.2.1.1b）中的聲軸測(cè)量值中獲得探頭的幾何中心點(diǎn)Xc和Yc。根據(jù)公式（10）計(jì)算偏移量e。GB/T27664.2—XXXX/ISO22232-2:2020直探頭的偏向角δx和δy，在兩個(gè)互相垂直的方向上獨(dú)立的由探頭方位Xc或Yc、Xm=Ym以及橫通孔的深度，通過幾何計(jì)算獲得。根據(jù)公式（11）計(jì)算得到角δ:8.7.3.2驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)直探頭的偏向角應(yīng)≤2°,與探頭中心點(diǎn)的偏移應(yīng)小于1mm。8.7.4焦距（近場(chǎng)長(zhǎng)度）8.7.4.1近場(chǎng)方法非聚焦探頭的焦距與近場(chǎng)長(zhǎng)度相同。對(duì)于這些探頭很難直接測(cè)量他們的焦距。因此，這些探頭的近場(chǎng)使用附錄A給出的方法，根據(jù)測(cè)得的中心頻率F0以及在兩個(gè)互相垂直方向上的擴(kuò)散角γ⊥和γ∥進(jìn)行計(jì)算。在預(yù)估的焦距處測(cè)量擴(kuò)散角。由于附錄A未考慮延遲路徑，因此可以使用測(cè)量替代計(jì)算。直接接觸式的聚焦直探頭應(yīng)在包含相同直徑的探頭焦距內(nèi)的平底孔或橫通孔參考試塊上測(cè)量。使用2mm和3mm直徑的反射體制作距離幅度曲線（與測(cè)試點(diǎn)最優(yōu)匹配）。測(cè)量點(diǎn)應(yīng)接近與曲線的峰值，該峰值給出了被測(cè)材料中的焦距。由透鏡或彎曲的換能器產(chǎn)生的焦距小于相同尺寸的平面換能器近場(chǎng)長(zhǎng)度，除非有意的使用散焦。8.7.4.2驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)焦距與探頭數(shù)據(jù)表中制造商參數(shù)的偏差不能超過±20%。8.7.5焦區(qū)寬度8.7.5.1檢測(cè)方法類似8.7.2，可以使用EMA接收器或帶有橫通孔或半球孔的試塊測(cè)量直接接觸式直探頭的焦區(qū)寬度。可以使用下面的方法：a)使用電磁聲（EMA）接收器。探頭與半徑接近探頭焦距的半圓柱試塊耦合。在兩個(gè)互相垂直的方向上移動(dòng)EMA接收器，獲得信號(hào)幅度下降3dB的角度（見8.7.2.1.a）章節(jié)）。探頭的焦區(qū)寬度可以通過這些假毆打以及試塊的半徑計(jì)算得到。b)使用橫通孔參考試塊。為確定擴(kuò)散角，需按8.7.2.1.b）的方式在兩個(gè)互相垂直的方向移動(dòng)探頭，直到接近焦距的橫通孔回波下降6dB。這個(gè)移動(dòng)距離測(cè)得聲束的焦區(qū)寬度。c)使用半球孔的參考試塊為確定擴(kuò)散角，需按8.7.2.1.c）的方式在兩個(gè)互相垂直的方向移動(dòng)探頭，直到接近焦距的半球孔回波下降6dB。這個(gè)移動(dòng)距離測(cè)得聲束的焦區(qū)寬度。8.7.5.2驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)焦區(qū)寬度與探頭數(shù)據(jù)表中制造商參數(shù)的偏差不能超過±20%。GB/T27664.2—XXXX/ISO22232-2:20208.7.6焦區(qū)長(zhǎng)度8.7.6.1檢測(cè)方法根據(jù)8.5或8.7.4章節(jié)測(cè)得的距離幅度曲線，確定幅度下降6dB的點(diǎn)。根據(jù)這些點(diǎn)的坐標(biāo)差值計(jì)算焦區(qū)長(zhǎng)度。8.7.6.2驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)焦區(qū)寬度與探頭數(shù)據(jù)表中制造商參數(shù)的偏差不能超過±20%。8.8接觸式單晶斜探頭的聲束參數(shù)8.8.1概述本章節(jié)所給方法僅適用于平接觸面的探頭。評(píng)估探頭需要在具有相同曲率的參考試塊上進(jìn)行。如果無法實(shí)現(xiàn)，則只能在平接觸面的參考試塊上評(píng)估后，再加工探頭楔塊到指定的輪廓。附錄B給出斜探頭校準(zhǔn)試塊的示例。8.8.2入射點(diǎn)8.8.2.1檢測(cè)方法在1/4圓試塊上測(cè)量入射點(diǎn)。1/4圓試塊的半徑必須足夠大，以使得圓柱反射面在遠(yuǎn)場(chǎng)的范圍內(nèi)。調(diào)整探頭以使得圓柱反射回波達(dá)到最大。此時(shí)探頭的入射點(diǎn)與1/4圓試塊的中心刻度線相重合。8.8.2.2驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)入射點(diǎn)與探頭數(shù)據(jù)表中制造商參數(shù)的偏差不能超過±1mm。斜探頭換能器尺寸≤15mm且頻率≤2MHz的，會(huì)產(chǎn)生一個(gè)較寬的聲束，因此回波最大位置的公差范圍在±2mm以內(nèi)。8.8.3聲束角和聲束擴(kuò)散8.8.3.1檢測(cè)方法類似于8.7.2章節(jié)中用于直探頭的方法，可以使用以下的方法之一來測(cè)量擴(kuò)散角和旁瓣：a)使用電磁聲（EMA）接收器探頭耦合到半圓柱形的試塊上。根據(jù)EMA接收器的掃查角度繪制對(duì)應(yīng)的信號(hào)幅度圖。圖應(yīng)該包含主瓣以及相鄰的旁瓣。從主瓣降低3dB的位置角度得出主瓣擴(kuò)散角。在兩個(gè)互相垂直的平面（方位角和水平面）上測(cè)量擴(kuò)散角。最大信號(hào)位置給出了了聲束軸的角度（聲束角）。斜射聲束可以從垂直于聲軸線平面的C掃描圖獲得。圖23展示了一個(gè)45°斜探頭通過EMA接收器在試塊的45°表面獲得的C掃描圖象。GB/T27664.2—XXXX/ISO22232-2:2020a）參考試塊b）C掃描圖象圖23使用EMA接收器測(cè)量聲束參數(shù)b)使用橫通孔參考試塊側(cè)面帶一系列在不同深度的3mm橫通孔的試塊（見圖4），用于測(cè)量在兩個(gè)互相垂直平面上的聲束角，擴(kuò)散角和旁瓣。每個(gè)孔的探頭接收回波最大位置，降低6dB的前后位置，以及旁瓣位置都應(yīng)標(biāo)注在最終的聲壓圖中。穿過最大波幅標(biāo)記點(diǎn)及入射點(diǎn)的直線與試塊表面的法線之間的夾角為垂直面的聲束角。與聲束邊緣點(diǎn)連接的直線及聲束角給出這個(gè)平面中的-6dB擴(kuò)散角。圖24給出了縱波聲壓圖的一個(gè)示例。當(dāng)移動(dòng)探頭，聲束依次掃描每個(gè)孔時(shí)，記錄回波幅度的變化。如果旁瓣在兩個(gè)或以上孔的幅度聲壓圖中發(fā)現(xiàn)時(shí)，旁瓣應(yīng)按最大范圍繪制，并且記錄它與主瓣的相對(duì)位置。另外還應(yīng)記錄旁瓣相對(duì)于主瓣的幅度值。GB/T27664.2—XXXX/ISO22232-2:2020Y——長(zhǎng)度方向坐標(biāo)Zβi——聲程圖24斜探頭縱波聲壓圖的測(cè)量附錄B中給出另一種使用橫通孔測(cè)量聲束角的方法。為了測(cè)量水平面上的擴(kuò)散角（對(duì)于45°和60°探頭）需要一種如圖6所示的帶刻槽試塊。相同的方法可以用于確定降低6dB的位置，但探頭應(yīng)橫向的移動(dòng)。c)使用半球孔參考試塊。如圖7所示，使用含一系列不同深度最大直徑為10mm半球孔的試塊，以測(cè)量垂直面和水平面上的聲束角和擴(kuò)散角。每個(gè)孔的探頭接收回波最大位置，降低6dB的前后位置都應(yīng)標(biāo)注在最終的聲壓圖中。穿過最大波幅標(biāo)記點(diǎn)及入射點(diǎn)的直線與試塊表面的法線之間的夾角為垂直面和水平面的聲束角。與聲束邊緣點(diǎn)連接的直線及聲束角給出這些平面中的-6dB擴(kuò)散角。8.8.3.2驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)頻率低于2MHz且聲束角60°以下的，測(cè)試值應(yīng)在標(biāo)稱角度的±3°內(nèi)，其他頻率大于等于2MHz的則在標(biāo)稱角度的±2°內(nèi)。GB/T27664.2—XXXX/ISO22232-2:2020標(biāo)稱聲束角大于60°的，測(cè)量值應(yīng)在標(biāo)稱角度的±3°內(nèi)。擴(kuò)散角與探頭數(shù)據(jù)表中制造商參數(shù)的偏差不超過±10%或1°,取兩值中的較大者。當(dāng)使用反射法且波束角在45°到60°之間時(shí)，旁瓣幅度應(yīng)該比主瓣幅度低20dB以上，對(duì)于更高的聲束角，則旁瓣應(yīng)該比主瓣低15dB以上。對(duì)使用EMA法且波束角在45°到60°之間時(shí)，旁瓣幅度應(yīng)該比主瓣幅度低10dB以上，對(duì)于更高的聲束角，則旁瓣應(yīng)該比主瓣低8dB以上。8.8.4斜探頭的偏向角和偏移8.8.4.1檢測(cè)方法斜探頭的偏移定義為探頭幾何中心線與探頭測(cè)量的聲束方向之間的距離（圖25）。4——半圓柱試塊Xm——EMA接收器坐標(biāo)圖25斜探頭的偏向角和偏移所有斜探頭的偏向角都必須確認(rèn)。偏移則僅在預(yù)計(jì)的偏差大于8.8.4.2中相關(guān)規(guī)定時(shí)才需要確認(rèn)。可以使用以下方法之一：a)使用電磁聲（EMA）接收器使用與8.7.3章節(jié)相同的設(shè)置測(cè)試斜探頭的偏向角和偏移（圖25）。偏向角定義為探頭的參考側(cè)面與投射到耦合面的聲束軸之間的夾角（圖25）。首先，探頭與半圓柱體試塊耦合，且超聲儀器切換到回波模式。在半圓柱試塊上轉(zhuǎn)動(dòng)及移動(dòng)探頭，使來自試塊的系列回波幅度最大。GB/T27664.2—XXXX/ISO22232-2:2020那么在所有反射體中，聲束垂直入射至圓柱面，并且入射點(diǎn)在試塊的中心線上。在這個(gè)位置上，探頭側(cè)扁以及試塊側(cè)邊之間的角度為偏向角。其次，需要使用EMA接收器（探頭僅作為發(fā)射器）。在圓柱體表面移動(dòng)EMA接收器，尋找聲束入射圓柱體表面后一次波的最大反射信號(hào)位置。使用公式（12）計(jì)算偏移e：式中：Xm——EMA接收器的位置坐標(biāo)Xc——試塊中心線與設(shè)計(jì)聲束路徑的交點(diǎn)坐標(biāo)對(duì)于預(yù)期有大偏向角，如用于檢測(cè)橫向不連續(xù)性的探頭，Xc是試塊中心線與理論聲束路徑的交點(diǎn)坐標(biāo)（不一定平行于參考側(cè)面）。在這個(gè)情況下，應(yīng)使用公式（12）的聲束路徑偏差來計(jì)算偏移值e，而不是使用探頭參考側(cè)面的偏向角。b)使用參考試塊對(duì)于橫通孔，按8.7.3.1章節(jié)只能測(cè)量偏向角。在一個(gè)合適的大平面試塊上調(diào)節(jié)探頭的位置，以獲得來自試塊直角處的最大回波，如圖26所示。該角反射器應(yīng)在探頭的遠(yuǎn)場(chǎng)范圍。使用直尺和量角器測(cè)量探頭的參考側(cè)面與直角邊法線的夾角，得出偏向角δ。如果第一次測(cè)量的偏向角超過1°,則總共測(cè)量三次并取平均值。圖26使用校準(zhǔn)試塊的直角邊測(cè)量偏向角GB/T27664.2—XXXX/ISO22232-2:20208.8.4.2驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)偏向角應(yīng)≤2°,與探頭中心線的偏移應(yīng)≤1mm。8.8.5焦距（近場(chǎng)長(zhǎng)度）8.8.5.1檢測(cè)方法此處使用的方法與直探頭所使用的方法類似（見8.7.4章節(jié)）。對(duì)于非聚焦的斜探頭，根據(jù)附錄A所給的公式，通過測(cè)量得到的中心頻率f0和聲束擴(kuò)散角γ⊥和γ∥計(jì)算。在預(yù)計(jì)的焦距處測(cè)量擴(kuò)散角。由于附錄A未考慮延遲塊路徑，因此可以使用測(cè)量替代計(jì)算。接觸式聚焦斜探頭，使用與直探頭同樣的方法（見8.7.5章節(jié)）。距離幅度曲線的產(chǎn)生需要使用小直徑的平底孔、半球孔和橫通孔反射體至少測(cè)8個(gè)點(diǎn)，峰值點(diǎn)得出焦距。建議測(cè)量點(diǎn)要在換能器的焦距范圍內(nèi)靠近峰值波幅的地方。必須覆蓋峰值幅度下降6dB的范圍。透鏡和曲面探頭產(chǎn)生的焦距總是小于相同尺寸和頻率平探頭的近場(chǎng)長(zhǎng)度，除非使用散焦探頭。8.8.5.2驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)焦距與探頭數(shù)據(jù)表中制造商參數(shù)的偏差不能超過±20%。8.8.6焦區(qū)寬度8.8.6.1檢測(cè)方法如8.7.2章節(jié)一樣用類似擴(kuò)散角的方法使用EMA接收器、橫通孔和半球孔，測(cè)量焦寬。應(yīng)使用以下的任一種方法在兩個(gè)互相垂直的方向上進(jìn)行測(cè)量：a)使用電磁聲（EMA）接收器。探頭耦合在半徑接近探頭焦距的半圓柱試塊上。通過在試塊表面移動(dòng)EMA探頭，確定信號(hào)幅度從峰值幅度降低3dB的點(diǎn)。根據(jù)這些角度和已知的試塊半徑，計(jì)算焦距處的聲束寬度。b)使用含有橫通孔的參考試塊。按8.8.3.1.b）章節(jié)描述的方法，移動(dòng)探頭直至橫通孔從焦距處下降波幅6dB，此位移提供了垂直平面上的聲束聚焦寬度。使用8.9.5.1.b）章節(jié)描述的方法，測(cè)量水平面上的焦區(qū)寬度。c)使用含半球孔的參考試塊。按8.8.3.1.C）章節(jié)描述的方法，移動(dòng)探頭直至半球孔從焦距處下降波幅6dB，此位移提供了垂直和水平平面上的聲束聚焦寬度。8.8.6.2驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)焦區(qū)寬度與探頭數(shù)據(jù)表中制造商參數(shù)的偏差不能超過±20%。8.8.7焦區(qū)長(zhǎng)度8.8.7.1檢測(cè)方法根據(jù)8.5章節(jié)和8.7.5章節(jié)所測(cè)得的距離幅度曲線，確定從焦點(diǎn)處波幅下降6dB的點(diǎn)。通過這些點(diǎn)的坐標(biāo)差值給出焦區(qū)長(zhǎng)度。GB/T27664.2—XXXX/ISO22232-2:20208.8.7.2驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)焦區(qū)長(zhǎng)度與探頭數(shù)據(jù)表中制造商參數(shù)的偏差不能超過±20%。8.9接觸法雙晶直探頭的聲束參數(shù)8.9.1概述本章節(jié)給出的方法僅適用于平接觸面的探頭。評(píng)估探頭需要在具有相同曲率的參考試塊上進(jìn)行。如果無法實(shí)現(xiàn)，則只能在平接觸面的參考試塊上評(píng)估后，再加工探頭楔塊到指定的輪廓。8.9.2延遲塊的延遲路徑對(duì)于接觸式的雙晶直探頭，使用反射面距離與焦點(diǎn)最接近并且位于焦距之內(nèi)的1/4圓試塊、半圓柱試塊或平行面試塊的回波。如果使用1/4圓試塊或半圓柱試塊，則調(diào)節(jié)探頭的位置，以從試塊弧面獲得最大的信號(hào)。通過試塊的聲速，將顯示的水平軸設(shè)置為聲程模式。設(shè)置發(fā)射脈沖位置為顯示的水平軸零點(diǎn)。讀取從試塊反射面的回波位置，減去試塊中的距離得到延遲塊的延遲路徑。延遲塊的延遲路徑表達(dá)為以毫米為單位的，材料中（如鋼）的近場(chǎng)等效聲程。附錄C給出了一種確認(rèn)延遲塊延遲路徑的方法。8.9.3焦距8.9.3.1檢測(cè)方法根據(jù)8.5章節(jié)，距離幅度曲線上的最大幅度點(diǎn)定義為焦距。在預(yù)估的焦區(qū)內(nèi)，來自反射體的回波高度用于建立距離幅度曲線（至少8個(gè)點(diǎn)）。探頭的隔聲層應(yīng)該垂直于橫通孔軸線。8.9.3.2驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)最大回波位置與探頭數(shù)據(jù)表中制造商參數(shù)的偏差不能超過±20%。8.9.4軸向靈敏度范圍（焦區(qū)）8.9.4.1檢測(cè)方法根據(jù)8.6.2.2中測(cè)量的曲線確定-6dB點(diǎn)。8.9.4.2驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)軸向靈敏度范圍（焦區(qū)長(zhǎng)度）與探頭數(shù)據(jù)表中制造商參數(shù)的偏差不能超過±20%。8.9.5橫向靈敏度范圍（焦區(qū)）8.9.5.1檢測(cè)方法為確定橫向靈敏度范圍，應(yīng)使用以下的方法之一：a)使用電磁聲（EMA）接收器使用與單晶換能器相同的設(shè)置（見8.8.3章節(jié)）。分別測(cè)量每個(gè)探頭的聲壓分布圖，根據(jù)兩個(gè)聲壓分布圖計(jì)算出組合后的聲壓分布圖。選擇半徑與探頭焦距接近的半圓柱形試塊。GB/T27664.2—XXXX/ISO22232-2:2020每次操作探頭中的一個(gè)換能器，用EMA接收器在在圓柱形試塊表面掃查。在聲壓分布圖中的每個(gè)點(diǎn)記錄兩個(gè)換能器的信號(hào)幅度。在聲束范圍內(nèi)的每個(gè)點(diǎn)累加每個(gè)探頭測(cè)得的波幅值（dB值相加）。這些結(jié)果給出了雙晶探頭的指向圖。從這些結(jié)果的最大波幅下降6dB，獲得聲束的-6dB邊界。在兩個(gè)互相垂直的方向進(jìn)行測(cè)量，平行以及垂直于隔聲層上。b)使用含3mm橫通孔的試塊使用位置接近探頭焦點(diǎn)的3mm橫通孔。在耦合面移動(dòng)探頭，直到橫通孔的回波下降6dB。探頭給出的這些位置得出垂直于聲束軸線的-6dB焦區(qū)寬度。在平行和垂直于探頭隔聲層的方向上進(jìn)行掃查以得到兩個(gè)互相垂直的焦區(qū)寬度。c)使用含半球孔的試塊使用最大直徑10mm且靠近探頭焦點(diǎn)的半球孔試塊。在耦合面移動(dòng)探頭，直到半球孔的回波降低6dB。探頭給出的這些位置得出垂直于聲束軸線的-6dB焦區(qū)寬度。在平行和垂直于探頭隔聲層的方向上進(jìn)行掃查以得到兩個(gè)互相垂直的焦區(qū)寬度。8.9.5.2驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)平行或垂直于隔聲層的焦區(qū)寬度與探頭數(shù)據(jù)表中制造商參數(shù)的偏差不能超過±20%。8.10接觸法雙晶斜探頭的聲束參數(shù)8.10.1概述本章節(jié)給出的方法僅適用于平接觸面的探頭。評(píng)估探頭需要在具有相同曲率的參考試塊上進(jìn)行。如果無法實(shí)現(xiàn)，則只能在平接觸面的參考試塊上評(píng)估后，再加工探頭楔塊到指定的輪廓。對(duì)于在物體表面或沿著物體表面產(chǎn)生波的接觸法雙晶探頭（如爬波或瑞利波應(yīng)在8.10.5章節(jié)（焦距）、8.10.6章節(jié)（焦區(qū)長(zhǎng)度）和8.10.7章節(jié)（焦區(qū)寬度）的接觸面使用刻槽。8.10.2入射點(diǎn)8.10.2.1檢測(cè)方法通過試塊測(cè)量入射點(diǎn)的方法與單晶探頭相同（見8.8.2章節(jié)）。8.10.2.2驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)入射點(diǎn)與探頭數(shù)據(jù)表中制造商參數(shù)的偏差不能超過±1mm。8.10.3聲束角和聲壓分布圖8.10.3.1檢測(cè)方法使用EMA接收器或橫通孔或半球孔的反射，確定雙晶探頭的聲束角。a)使用電磁聲（EMA）接收器使用與單晶探頭相同的設(shè)置（見8.8.3章節(jié)）。探頭的聲壓分布圖，根據(jù)分別測(cè)試得到的每個(gè)換能器聲壓分布圖組合計(jì)算得到。GB/T27664.2—XXXX/ISO22232-2:2020每次操作探頭中的一個(gè)換能器，用EMA接收器在在圓柱形試塊表面掃查。在聲壓分布圖中的每個(gè)點(diǎn)記錄兩個(gè)換能器的信號(hào)幅度。在聲束范圍內(nèi)的每個(gè)點(diǎn)累加每個(gè)探頭測(cè)得的波幅值（dB值相加）。這些結(jié)果給出了雙晶探頭的指向圖。從這些結(jié)果的最大波幅下降6dB，獲得聲束的-6dB擴(kuò)散角。根據(jù)擴(kuò)散角的算術(shù)平均值計(jì)算聲束角。b)使用3mm直徑橫通孔。使用與單晶探頭相同的設(shè)置（見8.8.3章節(jié)）。c)使用最大10mm直徑半球孔使用與單晶探頭相同的設(shè)置（見8.8.3章節(jié)）。8.10.3.2驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算所得到的聲束角應(yīng)在標(biāo)稱角度的±2°范圍內(nèi)。8.10.4楔塊延遲路徑對(duì)于接觸式雙晶斜探頭，使用反射面最接近于焦點(diǎn)但在焦距范圍內(nèi)的1/4圓試塊或半圓柱試塊的回波。調(diào)整探頭的位置，以獲得反射面的最大信號(hào)。8.10.4.1檢測(cè)方法通過試塊的聲速，將顯示的水平軸設(shè)置為聲程模式。將發(fā)射脈沖的位置設(shè)置為屏幕水平軸上的零點(diǎn)。讀取從試塊反射面的回波位置，減去試塊中的距離得到楔塊的延遲路徑。楔塊的延遲路徑表達(dá)為以毫米為單位的，材料中（如鋼）的近場(chǎng)等效聲程。8.10.4.2驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)楔塊延遲路徑與探頭數(shù)據(jù)表中制造商參數(shù)的偏差不能超過±10%。8.10.5最大靈敏度處的距離（焦距）8.10.5.1檢測(cè)方法應(yīng)根據(jù)雙晶直探頭的方法（見8.9.4章節(jié)通過至少8個(gè)點(diǎn)的距離幅度曲線來確定焦距。8.10.5.2驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)楔焦距與探頭數(shù)據(jù)表中制造商參數(shù)的偏差不能超過±20%。8.10.6軸向靈敏度范圍（焦區(qū)長(zhǎng)度）8.10.6.1檢測(cè)方法應(yīng)根據(jù)雙晶直探頭的方法（見8.9.5章節(jié)）確定軸向靈敏度范圍。8.10.6.2驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)焦區(qū)長(zhǎng)度與探頭數(shù)據(jù)表中制造商參數(shù)的偏差不能超過±20%。8.10.7橫向靈敏度范圍（焦區(qū)寬度）GB/T27664.2—XXXX/ISO22232-2:20208.10.7.1檢測(cè)方法應(yīng)根據(jù)雙晶直探頭的使用EMA接收器方法（見8.9.5章節(jié)）確定橫向靈敏度范圍，回波來自于3mm橫通孔或最大直徑10mm的半球孔。8.10.7.2驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)焦區(qū)寬度與探頭數(shù)據(jù)表中制造商參數(shù)的偏差不能超過±20%。8.11串?dāng)_8.11.1檢測(cè)方法將超聲儀器切換到一收一發(fā)模式，并將探頭連接到發(fā)射和接收插座。將探頭耦合到參考試塊上，試塊的尺寸要允許在探頭的焦點(diǎn)范圍內(nèi)獲得底波。將該回波調(diào)節(jié)到80%的屏幕高度（FSH），并記下增益值。如果來自耦合面的回波在顯示屏上可見，增加增益直到波幅達(dá)到80%。與第一個(gè)設(shè)置的dB差即為串?dāng)_。如果耦合回波不可見，則只能給出一個(gè)串?dāng)_的下限值。8.11.2驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)如適用，底波與串?dāng)_之間的差值應(yīng)大于30dB。GB/T27664.2—XXXX/ISO22232-2:2020非聚焦探頭近場(chǎng)長(zhǎng)度計(jì)算A.1概述根據(jù)測(cè)得的中心頻率（f0）和兩個(gè)互相垂直方向的聲束擴(kuò)散角(γ⊥和γ∥),計(jì)算非聚焦探頭的近場(chǎng)長(zhǎng)度。通常在脈沖回波模式下，擴(kuò)散角用最大波幅處降低6dB來定義。A.2直探頭如果γ∥為平行擴(kuò)散角，γ⊥為垂直擴(kuò)散角，則圓形換能器的近場(chǎng)長(zhǎng)度計(jì)算公式如下：對(duì)于兩個(gè)角度γ⊥和γ∥,vb為試快的聲速。其中較大的N0為圓形換能器的近場(chǎng)長(zhǎng)度。測(cè)出矩形換能器平行于兩個(gè)側(cè)邊a和b（其中a≥b）的聲束擴(kuò)散角。通過測(cè)得的平行于長(zhǎng)邊的擴(kuò)散角γa和中心頻率f0，計(jì)算矩形換能器的等效邊長(zhǎng)aeff：通過測(cè)得的平行于長(zhǎng)邊的擴(kuò)散角γb和中心頻率f0，計(jì)算矩形換能器的等效邊長(zhǎng)beff：根據(jù)beff/aeff計(jì)算長(zhǎng)寬比，并從圖A.1中獲得外形系數(shù)k。矩形換能器的近場(chǎng)長(zhǎng)度可以計(jì)算得到：式中：vb——試快中的聲速。A.3