换能器外观应满足技术规范相关要求

采用来自半圆柱体试块的半圆柱面的回波作为脉冲波形，半圆柱面的半径R应大于换能器近场 J1.5倍或在聚焦换能器的聚焦范围内。 测试装置如图4和图5所示，主要由脉冲发射器、示波器、信号放大器、阻抗匹配器、双工器等组成

GB/T388952020

图4单线圈换能器脉冲波形测量装置

起重机标准规范范本GB/T38895—2020

脉冲宽度误差的最大允许值为制造者规定的技术指标的土10%

脉冲宽度误差的最大允许值为制造者规定的技术指标的土10%

图5双线圈换能器脉冲波形测量装置

采用如图4所示的装置，使用频谱分析仪或离散傅里叶变换测出回波频谱。测量回波频谱幅度下 降到峰值幅度一6dB时的高、低频率。 根据这些高频率和低频率，按式（1)计算脉冲波形中心频率：

式中： Af——脉冲波形带宽

脉冲波形相对带宽按式（3)计算，以百分数表示

脉冲中心频率偏差的最大允许值为数据表中规定频率的土10%。 6dB带宽偏差的最大允许值为标称带宽的士15%。如果频谱在f，和f。之间有多个最大值，相 部最大值和最小值幅度的差值不应超过3dB 对于相对带宽超过100%的宽带换能器，下限频率不应高于1.1×f1，上限频率不应低于0.9×f.

1.4相对脉冲回波灵敏尿

对脉冲回波灵敏度偏差的最大允许值为制造者规

电磁声脉冲幅度随换能器的距离改变而变化，因此，所有类型换能器应使用表2中规定的反射 的距离幅度曲线来评定

表2测定距离幅度曲线的反射体

电磁声换能器时，圆板形反射体、横孔、半球底孔被视作为等效的反射体。 一组大小相同且与换能器距离不同的反射体来绘制接收到的回波幅度与换能器距离的关系 曲线至少应有八个有效测量点。对于聚焦换能器，选用的测试距离应覆盖焦距范围；对于非聚

焦换能器，此距离应覆盖包括近场长度在内的范围， 距离和幅度在数据表规定的电磁声检测仪校准后的显示屏上测定。 在获得最大反射体回波的各测试位置，通过提高增益，使噪声达到反射体回波原来幅度时为止，测 定噪声与反射体回波的差值，由此得出一条噪声曲线。 如果通过提高增益不能使噪声达到那样的幅度时，可采用下述方法估算测定的噪声与反射体回波 的差值，例如反射体回波为全屏幅度的40%时： 若噪声为全屏幅度的20%，则要将衰减器读数再加6dB； 若噪声为全屏幅度的10%，则要将衰减器读数再加12dB； 若噪声为全屏幅度的5%，则要将衰减器读数再加18dB。 测量噪声曲线时，换能器要移开反射体。 制造者的数据表中，每种型号的换能器都要配有曲线图，曲线图中至少要有一条距离幅度曲线，还 应有一条距离噪声曲线，

在焦区长度内，规定反射体（例如3mm横孔）的回波与噪声电平的dB差不应比制造者规 小3dB。

对于电磁声的换能器，没有恒定阻抗或相位的频率间隔，其阻抗特性易受被检对象材料及提离等因 素影响。因此，应用完整的阻抗相位曲线来表征换能器的特性，并且应分别在铝材料和20#钢材料试 快进行阻抗特性测试 电磁声换能器阻抗使用规定的网络分析仪或阻抗分析仪测定。测试时，将电磁声换能器置于试块 上，保持提离距离为0，然后将换能器用固定电缆线直接连接到分析仪上，如电缆线是可更换的，则要用 长度不超过100mm的电缆连接 在以电磁声换能器的中心频率为对称中心的一个频段内，绘制阻抗模和相位相对频率的关系曲线

测得的阻抗模和相位或静电容偏差的最大允许值为制造者规定指标的土20%

采用厚度为40mm的大平底试块，试块材料为铝和20#钢，分别在两种材料试块上进行提离测 式。测试时，在室温下，首先将电磁声换能器放置于试块上表面，初始提离为0，设置电磁声检测仪或脉 中发射器输出换能器的标准工作电压或电流，激励电磁声换能器，并接收试块底面回波，调整一次底面 回波达到满屏的80%，逐步增加换能器与工件间的提离高度，在此过程中观察一次底面回波，并测量 次底面回波的信噪比，以信噪比不小于6dB为准，对应得出电磁声换能器在该厚度下的最大充许提离 高度。 检测过程中.记录激励电磁声换能器的电压或电流以及接收信号的增益

标准充许提离高度应满足制造者规定的技术指标。

标准充许提离高度应满足制造者规定的技术指标

采用20mm厚大平底试块进行检测。试块材料依据测试温度进行选择，温度一277℃～50℃C时宜 选用铝材，温度50℃～400℃时宜选用20#钢材，温度400℃～750℃时宜选用1Cr17钢材，测试过程 中温度应不超过材料的许用温度。 上限温度检测时，将试块加热至制造者规定的操作温度范围的上限温度。操作电磁声换能器进行 测获取底面回波信号，检测时间不超过电磁声换能器充许的高温操作时限。采集并记录试块的底面 回波，通过观察分析底面回波，确定电磁声换能器是否达到工作要求。在测试过程中，应至少重复测量 三次。 下限温度检测时，将试块降温至制造者规定的操作温度范围的下限温度。操作电磁声换能器进行 验测获取底面回波信号。采集并记录试块的底面回波，通过观察分析底面回波，确定电磁声换能器是否 大到工作要求。在测试过程中，应至少重复测量三次

操作温度范围应满足制造者规定的技术指标

采用20mm厚大平底试块。试块材料依据测试温度进行选择，温度50℃～400℃时宜选用20# 钢材，温度400℃～750℃时宜选用1Cr17钢材，测试过程中温度应不超过材料的许用温度。 将试块置加热到操作温度范围的上限温度。操作电磁声换能器进行检测获取底面回波信号，测试 操作时间从换能器接触试块开始计时，在制造者规定的操作时限内，采集并记录试块的底面回波，通 过观察分析底面回波，确定电磁声换能器是否达到工作要求。一次测试完成后，取下换能器待其冷却恢 复至常温时，测试电磁声换能器是否正常工作

温操作时限应满足制造者规定的技术指标要求。

7.10直入射电磁声换能器的声束参数

本条规定的方法仅适用于测试具有平面接触前端的直入射电磁声换能器。具有曲面接触前端的换 能器仅能在与之对应相同曲面的参考试块上进行测试

7.10.2.1检测方法

可采用不同的方法测定指向性检测图： 使用电磁声接收器： 测试装置如图6所示，其中试块为6.4中描述的半圆柱试块，被测电磁声换能器与电磁声机 仪或脉冲发射器相连接，电磁声接收器要求其换能线圈直径应小于或等于3mm，半圆柱位

GB/T 388952020

块的半径应大于被测电磁声换能器与电磁声接收器之间的影响距离，以避免电磁声接收器对 被测电磁声换能器声场的影响。 测试时，将被测电磁声换能器接触在半圆柱体试块上，即提离距离为0，并调整换能器的中心 位于半圆柱试块的中轴线上，对于矩形线圈换能器还要求换能器检测面的其中一对称轴与试 块中轴线重合。调整好被测电磁声换能器位置后，保持其位置不动，用电磁声接收器在试块的 半圆柱面上扫查并测量所接收到的信号 绘制信号幅度与电磁声接收器扫查角度的关系图，所绘的图应包括主瓣和相邻的副瓣。对应 主瓣一3dB位置时的角度即为扩散角，如图7所示。对于被测电磁声换能器，应测定两个垂 直平面上的扩散角，即完成一次扫查测试后，将被测电磁声换能器在试块平面内旋转90°，重复 扫查测试换能器的另一平面上的扩散角。 b 使用带有横孔的参考试块： 使用如图1所示的带有在不同距离上钻出的与侧面平行的3mm横孔试块，能够测定两个相 互垂直平面内的扩散角和副瓣。 在最后绘制的图中要标绘出对应每个孔换能器接收到最大回波的位置和下降一6dB时的前、 后位置及副瓣位置， 通过最大回波标记位置的直线与垂直于试块表面直线的夹角即为测定的声束角。由各声束 边沿点的拟合直线与声束角能够得出该平面一6dB时的扩散角。 应在声束依次对每个孔扫查时，记录回波幅度相对换能器移动的变化量。 如果从两个或多个孔的幅度横剖面图中测出一个副瓣时，则选其中的最大副瓣，并绘制其相 对于主瓣的位置，还应记录相对于主瓣幅度的副瓣幅度。 C 使用带有半球底孔的参考试块： 使用如图2所示的带有与侧面平行不同深度的直径为10mm的半球底孔试块，能够测定两个 相互垂直平面的扩散角。在最后绘制的图中，对应每个孔要标出接收到最大回波时换能器的 位置，以及下降一6dB时的前、后位置

图6声束扩散测量装置

7.10.2.2验收规范

图7声束扩散角和声束角的测量

扩散角误差的最大允许值为制造者规定指标的士10%或士0.5°，取其较大者。反射方式时，副瓣应 小于主瓣20dB以上。电磁声方式时，副瓣应小于主瓣10dB以上。

7.10.3.1检测方法

对于电磁声聚焦直入射换能器，应在换能器焦区长度内使用带有恒定直径的平底孔或横孔的参者 试块上进行测量。 应利用直径为2mm或3mm的反射体，产生一条最好与测量点拟合的距离幅度曲线。 测量点应靠近该曲线（该曲线给出了所应用材料的焦距）的峰值

7.10.3.2验收规范

焦距误差的最大允许值为制造者规定技术指标的20%

7.10.4.1检测方法

对于聚焦直入射电磁声换能器的焦区宽度能采用与7.10.2.1类似的方法用电磁声接收器或带有横 孔或半球底孔的试块进行检测。 可使用的检测方法如下： a）使用电磁声接收器： 将电磁声换能器置于半径接近换能器焦距的半圆柱体试块上，沿着两个相互垂直方向的表面

进行扫查，测出信号幅度降低3dB时的角度如图6和图7所示。换能器的焦区宽度能够用这 些角度和已知的试块半径进行计算 b） 使用带横孔的参考试块： 扩散角采用7.10.2.1b)所述的检测方法，使换能器沿着两个相互垂直的方向移动，直至来自靠 近换能器焦距的横孔的回波降低6dB时为止，声束的焦区宽度由换能器的移动量测定。 C 使用半球底孔的参考试块： 扩散角采用7.10.2.1c)所述的检测方法，使换能器沿着两个相互垂直方向移动，直至来自靠近 换能器焦距的半球底孔的回波降低6dB时为止，声束的焦区宽度由换能器的移动量测定

7.10.4.2验收规范

7.10.5.1检测方法

依据7.5.1测出的距离幅度曲线，确定出相对于焦点幅度降低6dB的各点。根据这些点的坐标 算出焦区长度。

7.10.5.2验收规范

7.11斜入射电磁声换能器的声束参数

本条规定的方法仅适用于测试平面接触型的电磁声换能器。曲面接触的换能器仅能在与之对应 面的参考试块上进行测试。

7.11.2.1检测方法

检测换能器入射点时应使用半圆柱体试块。半圆柱体试块的半径应足够大，以便使反射圆柱面位 于换能器的远场。 调整换能器，使来自圆柱面的回波最大，这时，对应半圆柱体试块的中心刻度线位置便是换能器的 入射点

7.11.2.2验收规范

则定的入射点误差的最大允许值为制造者所标示的入射点的土1mm

7.11.3声束角和声束扩散

7.11.3.1检测方法

可采用与7.10.2.1测试直入射电磁声换能器所用的相似的方法测试斜人射换能器的扩散角： 使用电磁声接收器： 把待测电磁声换能器置于半圆柱体试块上。绘制信号幅度相对电磁声声接收器扫查角度的

系图。绘制的图应包括主瓣及其相邻的副瓣。主瓣为一3dB位置时的角度即为扩散角，如图 7所示。应测出两个相互垂直平面（方位面和水平面）的扩散角。最大回波信号的位置即为声 轴角度（声束角）。 b）用带横孔的参考试块 使用如图1所示的带有在不同距离上钻出的一组3mm横孔的试块，能够测定垂直平面内的 声束角、扩散角和副瓣。 在最后绘制的图中要标绘出对应每个孔换能器接收到的最大回波的位置和降低6dB时的前 后位置及副瓣位置。 通过最大回波标记位置的直线与垂直于试块表面人射点直线的夹角，即为测定的垂直面内的 声束角。由各声束边沿点的拟合直线与声束角能够得出该平面一6dB时的扩散角。 应记录声速依次对每个孔扫查时，回波幅度相对换能器移动的变化量。如果从两个或多个孔 的回波幅度横部面图中测出一个副瓣时，则选其中的最大副瓣，并绘制其相对于主瓣的位置， 还应记录相对于主瓣幅度的副瓣幅度。 c）用半球底孔的参考试块： 使用如图2所示的带有一组不同深度的10mm直径半球底孔的试块，能够检测垂直面和水平 面内的声束角和扩散角。 在最后绘制的图中要标绘出对应每个孔换能器接收到最大回波的位置和降低6dB时的前、后 位置。 通过最大回波标记位置的直线与垂直于试块表面人射点直线的夹角，即为测定的垂直面和水 平面内的声束角。由各声束边沿点的拟合直线与声束角能够得出这些平面内一6dB时的扩 散角

7.11.3.2验收规范

频率低于2MHz时，声束角误差的最大允许值为标称角度的土3°；频率不低于2MHz时，声束角 误差的最大允许值为标称角度的士2° 扩散角误差的最大允许值为制造者规定指标的士10%或士0.5°，取其较大者， 当使用反射方法时，对于标称声束角在45°～65°范围内的副瓣应小于主瓣20dB以上；对于标称声 束角较大的副瓣应小于主瓣15dB以上。 当使用电磁声接收器测量时，对于标称声束角度在45°~65°范围内的副瓣应小于主瓣10dB以上 对于标称声束角较大的副瓣应小于主瓣8dB以上。

7.11.4.1检测方法

用小直径平底孔、半球底孔或横孔绘制一条至少包含八个测量点的距离幅度曲线，由曲线上峰值幅 度的点即可求出焦距。 建议这些测量点要在换能器的焦区长度以内，其中之一宜靠近峰值。 测量点中应包括相对于峰值幅度降低6dB的点

7.11.4.2验收规范

距误差的最大允许值为制造者规定指标的土20%

7.11.5.1检测方法

改用相以的方法，见7，1，2，1，能够测定焦区的达界 采用下述方法之一，在两个垂直方向上测定焦区宽度： 使用电磁声接收器： 将电磁声换能器置于半径接近于待测电磁声换能器焦距的半圆柱体试块上，通过扫查试块表 面，测出信号幅度相对于峰值幅度降低3dB的各点。 根据这些角度和已知的试块半径能够计算出焦距处的声束宽度 b） 使用横孔试块： 按7.10.2.1b)所述的方法移动换能器，直至比焦距处横孔回波幅度低6dB时为止，换能器的 这个移动量能够测出垂直方向上声束的焦区宽度。 用半球底孔参考试块： 按7.10.2.1c)所述的方法移动换能器，直至比焦距处半球底孔的回波幅度低6dB时为止，换能 器的这个移动量能够测出垂直和水平方向上声束的焦区宽度。

7.11.5.2验收规范

焦区宽度误差的最大允许值为制造者规定指标的士10%

焦区宽度误差的最大允许值为制造者规定指标的士10%

7.11.6.1检测方法

7.11.6.2验收规范

焦区长度误差的最大允许值为制造者规定指标的

7.12. 1通用技术

采用如图8所示的装置，进行电磁声换能器的三维辐射声场扫描测量。采用断层扫描的方式，扫描 电磁声换能器的三维辐射声场： a1 使用电磁声接收器对于直入射探头电磁声换能器，在其能够测量的最大厚度范围内，选择系列 厚度大平底试块进行测试，试块材料为20#钢和铝。测量方式采用一发一收形式，被测 EMAT在大平底试块的一侧发射超声波，电磁声接收器在另一侧接收。 测量时，脉冲发射器输出电磁声换能器工作的标准电压或电流，同时电磁声接收器在试块表面 上进行C扫描测试，取接收信号的一次波峰值进行绘图，可得到被测电磁声换能器在试块中 的声场分布图，如图9所示，是环形线圈直入射电磁声换能器的断层声场分布示意图

对系列不同厚度的试块分别依次进行C扫描测试，可得到电磁声换能器在材料中三维辐射声 场分布。 对于斜入射电磁声换能器，则选择对应入射角的斜面试块进行扫描测试，如图10所示，展示了 45°斜入射电磁声换能器在具有45°斜面的试块上的声场C扫描测试。进行断层扫描时，沿斜 面移动斜入射电磁声换能器，每移动一定距离利用电磁声接收器在与声束垂直的水平面上进 行一次C扫描，重复测量完成斜入射电磁声换能器的三维辐射声场断层扫描

图8电磁声换能器三维辐射声场断层扫描测量装置

入射电磁声换能器断层C扫描及三维辐射声场

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说明： 电磁声接收器： 2 斜人射电磁声换能器 3——试块； 斜面角度

在电磁声换能器三维辐射声场测量过程中，应保持测试装置各项参数的设置不变， 依据换能器三维辐射声场断层扫描结果，提取声轴线平面上的声场信息，推算出焦距和焦区长度。 提取焦距位置处的声场断面信息，测得声束轴线上幅值下降3B的两个方向上的宽度为焦区宽 度。从三维辐射声场中提取换能器声轴线上的辐射声场幅值，在每个断面上以声轴线为中心沿两个互 相垂直的方向上提取衰减3dB的声场幅值，可以获得换能器在两个方向的声束扩散角

采用7.12.2所述的测量方法 射声场，并提取每个厚度下轴线上的声 场幅值，通过拟合绘制电磁声换能器的轴 所示。取轴线声压最后一个极大值的位置 为电磁声换能器的近场长度。为准确测出

无损检测标准规范范本近场长度应满足应符合制造者规定的指标要求。

7.14. 1检测方法

图11斜入射电磁声换能器断层扫描示方式

义或脉冲发射器输出的电压或电流不变，同时保持信号接收器的接收增益不变。在一定频率范围内，以 定的频率步进手动或自动的进行频率扫查，记录一次或二次回波幅值，通过拟合曲线得到换能器频率 等性曲线。进一步获得，相对于最大幅度降低6dB处测定的较高和较低截止频率，并按式（5)定义中心 频率：

换能器的中心频率和带宽应满足制造者规定的技术要求

对第7章规定的检验项目进行检测并提供电磁声换能器的性能检测报告，报告应包含以下内容 a）表1中由制造者直接提供的电磁声换能器基本信息数据，包括换能器类型、换能器质量利 寸、连接器类型、线圈形状和尺寸、偏置磁场类型、最大充许电流和电压以及标准工作电 电压；

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C 根据各性能参数检验验收规范，给出检测结果数据的验收结论； d 经供应商和客户协商同意删减表1中规定的某些项目时，应在报告中进行说明； 经供应商和客户协商同意增加表1中未规定的其他一些项目时电力弱电图纸、图集，应提供这些增加项目的检测 方法、检测设置的参数、检测结果数据及验收结论