TBT 3568.3-2021 铁路无损检测材料 第3部分:超声波检测探头.pdf

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  • 双晶探头的串扰是参考试块底面回波(声程处于焦区范围内)与耦合回波之dB差,应大于30dB。

    探头物理几何结构在探头数据表中所规定的公

    相控阵探头所有晶片应符合下列规定: a)非矩阵阵列探头:对所有具有相同大小和形状的晶片,其相对脉冲回波灵敏度变化应在 ±3dB内;对于不同大小和形状的晶片(环绕探头和维菊形探头),所有的差值应在±4dB内。 b 二维矩阵探头:晶片尺寸大于或等于1mm所有晶片,可接受的相对脉冲回波灵敏度差值应 符合表1的规定;晶片尺寸小于1mm所有晶片,可接受的相对脉冲回波灵敏度差值应符合 表2的规定。

    1二维相控阵探头用相对灵敏度差值的验收标准(晶片尺寸大于或等于1mm")(续)

    土建标准规范范本阵探头用相对灵敏度差值的验收标准(晶片尺寸

    4.2.4脉冲持续时间

    特续时间不大于探头数据表中规定的脉冲持续时

    非矩阵相控阵探头:不应存在失效晶片。不符合4.2.2、4.2.3任意一条测试验收标准的晶片为 晶片。 二维矩阵相控阵探头:失效晶片的最大数不应大于表3中的值,

    a)最小带宽:不小于100MHz

    b)幅值灵敏度:幅值灵敏度小于每格5mV,测量误差不大于±5%。

    5.2.1下述试块可用于对接触法常规探头进行规定范围的试验

    5.2.2用于相控阵探头试验试块的材料、尺寸,反射体类型及位置等应在探头测试

    5.2.2用于相控阵探买试验试块的材料、尺寸,反射体类型及位置等应在探买测试报 局部环形阵列探头(雏菊型)直接在平面反射面上进行测试。 接触法使用的试块应符合下列规定: a)带楔块:采用与楔块相同材质的试块和适当几何尺寸,以使超声波的路径对每个晶片而言均 一致; b)不带楔块:采用与被测材料相同的试块,以使超声波的路径对每个晶片而言均一致。 注:如楔块可被移除,优先采用无楔块的测试。 滋浸法使用的试块采用相应的实物试块进行性能测试,

    目视检验探头外侧有无正确标识,以及可能影响其当前或以后可靠性的物理损伤。用直尺和 量探头接触表面的平直度,

    1.2.1将被测试探头买与测试设备接图1所示方法连接,便用半圆柱试块,半圆柱面的半径应大 近场长度的1.5倍。对于双晶探头,工作方式应设置为一发一收模式,半圆柱试块的半径应尽量 探头的焦距。

    图1测试设备连接示意图

    6.1.2.2将探头置于半圆柱试块中心,转动和移动探头使来自试块柱面的多次回波幅度最大,在示波 器上找到第一次回波并放大,得到如图2所示的脉冲波形,读出脉冲幅度为最大峰一峰值幅度的10% 处的脉冲波形宽度即为脉冲宽度。 注:仪器的参数如发射电压、阻尼会影响脉冲宽度的数据测试结果,因此,上述参数应在数据页中予以明确。

    6.1.3中心频率和相对带宽

    使用图1的试块与检测装置,将反具 脉冲最大值居中,用频谱分析或离散傅里叶变换测出频谱。测量出回波频谱下降6dB时的高、低截止 频率,按公式(2)、公式(3)及公式(4)分别计算得出中心频率、带宽和相对带宽。 根据高、低频率f.和f按公式(2)计算中心频率f.。

    带宽按公式(3)计算。

    相对带宽按公式(4)计算,以百分数表示。 f.,=(△f/f.)×100%

    6.1.4相对脉冲回波灵敏度

    对于纵波直探头测试平面反射体的大平面,对于横波斜探头、纵波小角度探头、双晶探头测试半 式块,测试装置见图1,测出施加到探头上的峰一峰值电压V,和大平底反射回波放大前回波的峰一 电压V..相对脉冲回波灵敏度S.按公式(5)计算。

    S.. = 20 Ig(V./V.)

    Sl一相对脉冲回波灵敏度; V。来自规定反射体的放大前回波峰一峰值电压; V一一施加到探头上的峰一蜂值电压。 探头灵敏度受耦合条件、脉冲发生器、探头、电缆以及接收器的阻抗等因素的影响,上述参数应在 探头数据页中予以明确。

    6.1.5.1 纵波直探头

    6.1.5.1.1采用超声波探伤仪和附录A中3mm横通孔参考试块测量。 6.1.5.1.2在试块上选取深度约为2倍被测探头近场长度的横通孔,移动探头,找到探头接收到最大 回波的位置,测量探头几何中心点与横通孔中心点的位移,见图3。

    偏移(直 的电离) X—探头中心; Xe,Ye——探头中心坐标; .,Y.横通孔中心坐标。

    按公式(6)计算8.。

    按公式(7)计算8,。

    6.1.5.2模波斜探头

    3测探头几何中心点与横通孔中心点的位移

    图4直探头的声轴偏斜角测试示意图

    ,=arctan(x/h)

    , = arctan(Ay/h)

    8=arctan(sin8./sin8

    1.5.2.1调整探头在适当参考试块的大平面上的位置,使直接来自试块端角的回波达到最大 5,该端角反射体应处于探头的远场。

    6.1.5.2.3如果第一次测出的偏斜角超过1°,则需测量三次,取其平均值。

    6.1.5.2.3如果第一次测出的偏斜角超过1°.则需测量三次取其平均

    6.1.5.3纵波小角度探头

    图5横波斜探头声轴偏斜角测

    1.5.3.1将探头置于 自试块直角拐角的回波达到最大。 .5.3.2利用直角边和量角器测探头直 面的方向,此角度即声轴偏斜角。 1.5.3.3如果第一次测出的偏 则量3次,取其平均值,

    6.1.6横波斜探头(单晶、双晶)入射点

    图6纵波小角度探头声轴偏斜角测量

    6.1.7.1横波斜探头(单晶、双晶)

    图7测定横波斜探头入射点和折射角的图示

    探头前沿至试块端面距离; 探头前沿距离。

    6.1.7.1.4两种方法检测结果有疑义时,以6.1.7.1.3为准。

    6.1.7.2纵波小角度探头

    6.1.7.2.1方法一

    6. 1.7.2.2 方法二

    图9测定纵波小角度探头折射角的示意图

    当探头人射角在9°~12°时:K=(X+L)/80:β=arctanK。

    6.1.8双晶探头焦距

    13°~17°(人射角约6°~8°)小角度纵波探头折

    ~27°人射角约9°~12°)小角度纵波探头折射角

    6.1.8.1工作模式设置为一发一收,采用3mm横通孔试块(试块尺寸及横孔深度根据探头预期焦 距而定),以横孔深度为横坐标,回波幅度为纵坐标,制作距离一波幅曲线。 6.1.8.2距离一波幅曲线至少应有8个测量点,所选取的距离应包括探头的近场长度范围。 6.1.8.3测试时探头的隔声层应垂直于横通孔。 6.1.8.4距离一波幅曲线上最大振幅点给出焦距

    6.1.9 双晶探头串扰

    6.1.9.1工作模式为一发一收,将双晶探头置于参考试块上,参考试块的尺寸应能使得到的底面回波 处于探头聚焦区以内,调整该回波达到80%并记录增益值(A,)。 5.1.9.2在显示屏上可以看到来自耦合表面的回波,调节仪器增益直至其波幅达到80%,记录增益值 (A).计算A,与A,的差值。如果看不到耦合回波,则只能给出低的申扰极限

    深头外形,对接触法探头接触面的平整度探头的

    S.—相对脉冲回波灵敏度差值; Va——某个晶片的参考回波波幅电压; V.所有晶片参考回波波幅电压算术平均值。

    6.2.3 频率、带宽

    S. = 20 1g V

    6.2.4脉冲持续时间

    6.2.5.1采用示波器进行测量,激励信号应为持续时间至少为6个周期的正弦脉冲信号,通过激励随 机选取的晶片并测量相邻晶片的接收信号获得串扰。 6.2.5.2晶片数不大于64的相控阵探头在2个定位点上确定晶片间串扰,晶片数大于64的相控阵 探头在4个定位点上确定晶片间串扰。 6.2.5.3示波器与两个相邻晶片连接,对于接触法,探头与工件接触,对于水浸法,探头置于水中。 6.2.5.4测试时不应受到来自试块或水浸槽的影响。 6.2.5.5按公式(13)计算昂片间电扰CT

    6.2.5.5按公式(13)计算晶片间串扰C7

    CT—晶片间串扰; Vre—相邻晶片接收电压; m激发脉冲电压。

    计算在6.2.2.6.2.3中失效的晶片数。

    7.1.1每个探头出厂前,均应进行出厂检验。 7.1.2探头检验过程中,任一指标不符合本部分规定,不应出厂 7.1.3探头出厂检验项目应符合表4的规定,

    7.1.1每个探头出厂前,均应进行出厂检验。

    7.2.1探头入厂后,使用单位应对每个探头进行入厂检验。 7.2.2探头入厂检验项目应符合表4的规定

    7.2.1探头人厂后槽钢标准,使用单位应对每个探头进行入厂检验。

    供方应向需方提供每个探头的出厂检验报告。

    探头标识应至少包括: a)规格型号; b)唯一性编号; c) 制作厂家。

    探头应附有质量合格证书,内容应至少包括: a)名称、型号; b)质量指标、检验结果、检验结论; c)检验人员。

    探头的储存应注意防高温、防潮,防止阳光直接照射。

    Φ3mm横通孔试块尺寸应符合图A.1的规定。试块表面粗糙度MRRRa1.6,材质采用GB/T699 520号钢,正火处理,晶粒度7~8级,纵波声速为(5920±50)m/s,横波声速为(3255±30)m/s 单位为童

    装饰装修标准规范范本图A.1d3mm横通孔试块

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