超声波仪器、探头性能指标及其测试方法.doc

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垂直线性误差动态范分辨力水平线性探测范围量围误差通用仪器≥ 46dB≤6%≥26 dB≥26 dB≤2%数字仪器≥60 dB≥3.6m探头频率误差相对灵敏度余分辨力声轴偏斜角折射角误量差直探头≤ 15%≥ 40dB≥26 dB≤1.5 °斜探头≤ 15%≥ 60dB≥18 dB≤ 4%小角度探≤ 15%≥ 50dB≥16 dB≤2°头不动车专≥ 75dB用一、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- 1 -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 02468101214161820222426波高理论值 10079.463.150.139.831.625.120.015.812.510.07.96.35.0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- 2 -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 L：式中： L：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 -(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：- 4 -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>30dB2)斜探头分辨力的测量- 5 -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---H 1 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- 6 -(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-x4)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- 7 -棱角回波达到最高，记下此时探头前沿至试块前端 (A 。