超声波仪器探头性能指标及其测试方法.docx
- 文档编号:29610777
- 上传时间:2023-07-25
- 格式:DOCX
- 页数:13
- 大小:206.50KB
超声波仪器探头性能指标及其测试方法.docx
《超声波仪器探头性能指标及其测试方法.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《超声波仪器探头性能指标及其测试方法.docx(13页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
超声波仪器探头性能指标及其测试方法
超声波仪器、探头性能指标及其测试方法
超声波仪器、探头主要组合的性能测定
主要性能测试项目及其性能指标
仪器
灵敏度余量
垂直线性误差
动态范围
分辨力
水平线性误差
探测范围
通用仪器
≥46dB
≤6%
≥26dB
≥26dB
≤2%
数字仪器
≥60dB
≥3.6m
探头
频率误差
相对灵敏度余量
分辨力
声轴偏斜角
折射角误差
直探头
≤15%
≥40dB
≥26dB
≤1.5°
斜探头
≤15%
≥60dB
≥18dB
≤4%
小角度探头
≤15%
≥50dB
≥16dB
≤2°
不动车专用
≥75dB
一、超声波探伤仪主要性能测试方法
1、电噪声电平(%)
仪器灵敏度置最大,发射置强,抑制置零或关,增益置最大,衰减器置“0”,深度粗调、深度微调置最大。
读取时基线噪声平均值,用百分数表示。
2、灵敏度余量(dB)
a)使用2.5MHz、Φ20直探头和CS-1-5或DB--PZ20—2型标准试块。
b)连接探头并将仪器灵敏度置最大,发射置强,抑制置零或关,增益置最大。
若此时仪器和探头的噪声电平(不含始脉冲处的多次声反射)高于满辐的10%,则调节衰减或增益,使噪音电平等于满辐度的10%记下此时衰减器的读数S0。
图1 直探头相对灵敏度(灵敏度余量)测量
c)将探头置于试块端面上探测200mm处的i2平底孔,如图17所示。
移动探头使中Φ2平底孔反射波辐最高,并用衰减器将它调至满辐度的50%,记下此时衰减器的微Sl,则该探头及仪器的探伤灵敏度余量S为:
S=S1--S0(dB)
3、垂直线性误差测量(%)
(1)连接探头并在试块上探测任一反射波(一般声程大于50mm)作为参照波,如图2所示。
调节探伤仪灵敏度,使参照波的辐度恰为垂直刻度的100%,且衰减器至少有30dB的余量。
测试时允许使用探头压块。
图2 垂直线性误差测量
(2)用衰减器降低参照波的辐度,并依次记下每衰减2dB时参照波辐度的读数,直至衰减26dB以上。
然后将反射波辐度实测值与表l中的理论值相比较,取最大正偏差d(+)与最大负偏差d(-),则垂直线性误差△d用式
(1)计算:
△d=|d(+)|+|d(-)|…………………
(1)
(3)在工作频率范围内,改用不同频率的探头,重复
(1)和
(2)的测试。
表1
衰减量dB
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
22
24
26
波高理论值
100
79.4
63.1
50.1
39.8
31.6
25.1
20.0
15.8
12.5
10.0
7.9
6.3
5.0
实测值
4、动态范围的测量(dB)
(1)连接探头并在试块上探测任一反射波(一般声程大于50mm)作为参照波。
(2)调节衰减器降低参照波,并读取参照波辐度自垂直刻度的100%下降至刚能辨认之最小值(一般约为3~5%)时衰减器的调节量,此调节量则定为该探伤仪在给定频率下的动态范围。
(3)按
(1)和
(2)条方法,测试不同频率不同回波时的动态范围。
5、水平线性误差测量(%)
(1)连接探头,并根据被测探伤议中扫描范围档级将探头置于适当厚度的试块上,如DB――D1,DB—Pz20-2,CSK-1A试块等,如图3所示。
再调节探伤仪使之显示多次无干扰底波。
(2)在不具有“扫描延迟”功能的探伤仪中,在分别将底波调到相同辐度的条件下,使第一次底波B1的前沿对准水平刻度“2”第五次底波B5的前沿对准水平刻度“10”,然后依次将每次底波调到上述相同辐度,分别读取第二、三四次底波前沿与水平刻度“4”、“6”、“8”的偏差Ln,如图4所示,然后取其最大偏差Lmax按式
(2)计算水平线性误差ΔL:
式中:
ΔL:
水平线性误差,%;
B:
水平全刻度读数。
图3 水平线性误差测量
图4 水平线性误差测量
(3)在具有“扫描延迟”功能的探伤仪中,按
(2)条的方法,将底波以前沿对准水平刻度“0”,底波B6前沿对准水平刻度“l0”,然后读取第二至第五次底波中之最大偏差值Lmax,再按式(3)计算水平线性误差△L
(4)在探伤仪扫描范围的各档级,至少应测试一种扫描速度下的水平线性差。
6、分辨力的测量(dB)
使用2.5MHz、Φ20直探头
a)仪器抑制置零或关,其它旋钮置适当位置,连接探头并置于CSK-IA标准试块上,探测声程分别为85mm和91mm反射面的反射波(如图9所示),移动探头使两波等高;
图9 直探头分辨力的测量
b)改变灵敏度使两次波辐同时达到满辐度的100%,然后测量波谷高度h,则该探头的分辨力R用下式计算:
R=20lg(100/h)
若h=0或两波能完全分开,则取R>30dB。
二、超声探头的测试方法
1、探头回波频率及频率误差测量
(1)直探头回波频率的测试
a)连接被测探头并置于l号标准试块25mm厚度处,使第一次底波最高。
b)用示波器在探伤仪的接收输入端观察底波B1的扩展波形,如图8,在此波形中,以峰值点P为基准,读出在其前一周期、后两个周期共计三个周期的时间T3,根据fe=3/T3计算回波频率fe,再按下式计算回波频率误差:
口fe=(fe-f0)/f0×100%………………(7)
式中:
fe回波频率误差,%;f0――探头的标称频率。
图8探头回波频率测量
(2)斜探头回波频率的测量
仪器连接及调节度与直探头相同,将探头置于1号试块上探测R100圆弧面的最高回波。
其余步骤与直探头相同。
2、分辨力(纵向)测量
(1)直探头分辨力的测量
a)仪器抑制置零或关,其它旋钮置适当位置,连接探头并置于CSK-IA标准试块上,探测声程分别为85mm和91mm反射面的反射波(如图9所示),移动探头使两波等高;
图9 直探头分辨力的测量
b)改变灵敏度使两次波辐同时达到满辐度的100%,然后测量波谷高度h,则该探头的分辨力R用下式计算:
R=20lg(100/h)…………………………(8)
(1)若h=0或两波能完全分开,则取R>30dB。
(2)斜探头分辨力的测量
a)如图10所示,探头置于CSK一1A试块的K值测量位置,耦合良好,探测试块上A(Φ50)、B(Φ44)两孔的反射波,移动探头使两波等高;
b)调节衰减器和增益,使A、B西波波辐同时达到满辐度的100%,然后测量波谷高度h,
则该探头的分辨力R用式(8)计算;
c)若h=0或两波能完全分开,则取R>30dB。
图10 斜探头分辨力的测量
(3)小角度探头分辨力的测量
将探头置于K<1.5的位置,其余测试步骤同斜探头分辨力的测量。
3、直探头声轴偏斜角的测量
(1)在DB---H1试块上选取深度约为2倍被测探头近场长度的横通孔。
(2)标出探头的参考方向,将探头几何中心轴对准横通孔中心轴,然后使探头沿x方向在试块中心线上移动,测出到孔波最高点时探头的移动距离D、,其中孔波辐度最高点在+x方向时加上(+)号,在-x方向时加上(-)号,如图1l。
图11 直探头声轴偏斜角的测量
(3)继续沿x方向移动探头,分别测出孔波辐度最高点至孔波辐度下降6dB时探头的移动距离W+x和w-x。
(4)使探头沿y方向对准试块中心线移动,按上两条的方法测出Dy、W+y和W-y。
(6)Dx、Dy。
表示了声轴的偏移,W+x、W-x、W+y和Wy表示了声束宽度,读数精确到1mm。
按下式计算声轴的偏斜角θ:
4、斜探头、小角度入射点的测定
(1)横波斜探头
连接被测探头并置于CSK一1A型标准或CSK—I型标准试块上探测试块R100圆弧面,如图12所示。
前后移动探头并保持探头与试块侧面平行,使R100圆弧面的回波辐度达到最高,则此时R100圆心刻线所对应的探头侧棱上的点的即为探头的入射点。
读数精确到0.5mm。
图12 入射点的测定
(2)小角度纵波探头
调整仪器各旋钮使屏幕显示正常,将被测探头置于TZS—R试块的R面上(图13)探测试块A面下棱角,前后移动探头,并注意保持探头声束与试块侧面平行,使A面下棱角回波达到最高,记下此时探头前沿至试块前端以端)的距离为然后用二次反射被探测A面上棱角,同样前后移动探头,使A面上棱角回波达到最高,记下此时探头前沿至试块前端(A端)的距离XZ,则探头前沿至入射点的距离为:
a=x2—2xl
5 斜探头折射角的测量
测试设备:
a)探伤仪;b)l号标准试块;C)刻度尺。
测试步骤
将探头置于1号标准试块上,当K≤1.5时,探头放在如图10(a)位置,观察Φ50mm孔的回波;1.5
前后移动探头,直到孔的回波最高时固定下来,然后在试块上读出按3.2.5测得的入射点相对应的角度刻度β,β即为被测探头折射角,读数精确到0.5º。
图10
按下式计算K值:
K=tgβ
式中:
β-折射角,(°);
(2)小角度纵波探头K值和β角的测定
在小角度探头的K值和β角测定之前,应首先测定探头的前沿距离a,然后再按图15和图16所示方法,在TZS—R试块的c面或B面进行测试,当找到端面(A面)上棱角的最大反射波高时,则探头的K值和w角用下式计算:
当探头入射角在6º~8º时(如图15)
k=:
(X+a)/200…………………………(11)
β=arctgk
当探头入射角在9º~11º时(如图16)
k=(X+a)/80;…………………………(12)
p=arctgk
图15 图16
小角度探头人射角α和折射角β对应关系如表3(斜块声速取2730m/s)。
表3
入射角α
5°
6°
7°
8°
9°
10°
11°
12°
折射角β
10.86°
13.06°
15.27°
17.5°
21.76°
22.04°
24.35°
26.7°
6 相对灵敏度
(1)直探头(等同于探伤灵敏度余量)
a)使用2.5MHz、Φ20直探头和CS-1-5或DB--PZ20—2型标准试块。
b)连接探头并将仪器灵敏度置最大,即发射置强,抑制置零或关,增益置最大。
若此时仪器和探头的噪声电平(不含始脉冲处的多次声反射)高于满辐的10%,则调节衰减或增益,使噪音电平等于满辐度的10%记下此时衰减器的读数S0。
图17 直探头相对灵敏度(灵敏度余量)测量
c)将探头置于试块端面上探测200mm处的Φ2平底孔,如图17所示。
移动探头使中Φ2平底孔反射波辐最高,并用衰减器将它调至满辐度的50%,记下此时衰减器的微Sl,则该探头及仪器的探伤灵敏度余量S为:
S=S1--S0(dB)………………………………………(13)
(2)斜探头相对灵敏度测试
连接好被测试斜探头并按直探头的方法测量噪声电平S0,然后将探头并置于CSK-1A标准试块上探测R100圆弧面(如图18),耦合良好并保持声束方向与试块侧面平行,前后移动探头,使R100圆弧面的一次回波辐度最高,将其衰减至满辐度的50%,此时衰减器的读数为S2。
则斜探头的相对灵敏度S为:
S=S2-S0(dB)…………………………………………(14)
图18 斜探头相对灵敏度测量
(3)小角度纵波探头
测量方法同横波探头的情况,只不过基准反射面由CSK-1A试块上的R100圆弧面改为DB-H2试块上Φ3×80横孔,如图19所示。
前后移动探头使孔波达到最高,并用衰减器将其调至满刻度的50%,记下此时衰减器的读数S3,则S3-S0。
的差值即为被测探头的相对灵敏度。
测量时注意保持探头侧面与试块侧面平行。
图19 小角度探头相对灵敏度测量
7 空载始波宽度测量
(1)直探头空载始波宽度
a)探头置1号(或CSK-1A)试块高100mm的探测面上,使底波B1;和B2的前沿分别对准水平刻度的5和10,即水平刻度全长代表钢中纵波声程200mm。
b)探头移置DB-PZ20-2、试块或CS-1-5试块上,仪器的调整度置灵敏度余量测试状态,将探头置于空气中,擦去探头表面油层,水平刻度的“0”点至始波后沿与垂直刻20%线的交点所对应的水平距离Wo即为空载始波宽度(用钢中纵波的距离表示),如图20所示。
(2)斜探头空载始波宽度
a)连接直探头并将其置于1号(或CSK-1A)标准试块高91mm的探测上,调节“扫描”和“移位”旋钮,使底波B1、B2的前沿分别对准水平刻度的5和10,并使第二次底波辐度为垂直刻度的50%~80%。
此时水平刻度线全长代表钢中横波声程100mm。
也可用被测斜探头直接探测CSK-1A试块上R50和R100圆弧面,调节仪器“扫描”和“移位”旋钮,使两波的前沿分别对准水平刻度的5和10,水平刻度线全长代表钢中横波声程100mm。
b)换上待测斜探头,仪器调整度置斜探头相对灵敏度测试状态,在声束方向与试块侧面保持平行的条件下前后移动探头,使1号(或CSK-1A)试块R100圆弧面的第一次回波最高,调节衰减器使回波辐度为垂直刻度的50%,然后调节水平旋钮,使回波前沿对准刻度“10”。
c)将探头置于空气中,擦去探头表面油层,使仪器增益40dB,则水平刻度的“0”点至始波后沿与垂直刻度20%线交点所对应的水平距离Wo,即为该探头空载始波宽度,用钢中横波传播距离表示。
(3)小角度探头始波宽度
a)调节水平刻度全长为钢中纵波200mm(调节方法与直探头同)。
b)仪器的调整度置小角度探头相对灵敏度测试状态,并按表4调节中3×80横孔的最高回波至水平刻度的计算值位置。
将探头置于空气中,擦去探头表面油层,使仪器增益30dB,则水平刻度的“0”点至始波后沿与垂直刻度20%线交点所对应的水平距离Wo,即为该探头空载始波宽度,用钢中纵波的传播距离表示。
c)因调整量小,测量时可将Φ3×80孔波的前沿一律对准水平刻度4.1格。
表4
小角度探头的角度
5
6
7
8
9
10
Φ3x80最高孔波声程
81.0
81.5
82.0
82.7
83.4
84.3
Φ3x80最高孔波位置
4.05
4.08
4.10
4.14
4.17
4.22
注:
Φ3×80最高孔波位置系指水平刻度大格数。
8、斜探头声轴偏斜角测量
将被探头置于1号试块厚度为25mm的表面上。
若探头的K值≤l时,测试时用试块上端面,如图23.a所示;若探头的K值>l,则测试时用试块的下端面,如图23.b上所示。
前后移动和左右移动探头,使所测端面回波辐度最高,然后用量角器测量探头侧面与试块侧面法线的夹角θ。
即为被测探头的声轴偏斜角,读数精确到0.5º。
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 超声波 仪器 探头 性能指标 及其 测试 方法