超聲儀參考塊的設(shè)計

6.3距離波幅曲線rc的方法6.3.1類試件隨機對照試驗的要求是，在檢測時間間隔內(nèi)，有幾種不同聲程的反射體。試塊和反射體的最小尺寸及布置,詳見附錄B。附錄B給出的技術(shù)條件通常適用于Ⅰ類試件,如認為可以,也可用于Ⅱ-Ⅴ類試件。注意,由于死區(qū)影響或近場干擾,還有短于最小聲程距離無法正常評價信號的區(qū)域。DAC參考試塊可為:(1)通用試塊,其衰減小而均勻,具有規(guī)定的表面粗糙度,且Tb=±10%To(Tb:試塊厚度;To試件厚度);(2)專用試塊,其聲學(xué)特性、表面粗糙度、幾何形狀和表面曲率與試件相同。當為第一種情況時,在DAC可直接應(yīng)用前,應(yīng)先對衰減、曲率和耦合損失進行修正。6.3.2電子穩(wěn)定性測量方法距離波幅曲線如下所述,可直接繪在儀器示波屏面板上,或繪在單獨的坐標紙上?？捎秒娮臃椒ㄖС帧Ｊ褂脦r控增益(TCG,也稱“掃描增益”)的儀器時,增益調(diào)整能使DAC變成一條水平線。6.3.2.標準增益值試塊方案2先將時基線調(diào)到要用的最大聲程距離,再將增益調(diào)到使一組反射體的回波為20%～80%滿屏高。當為斜探頭時,反射體可用一次波(0s～0.5s),也可用二次波(0.5s～1.0s)探。然后,在增益值不變的情況下,將各最大回波的峰值位置標在示波屏面板上,再將各點連成距離波幅曲線。若最大回波和最小回波高度不在滿屏高20%～80%范圍內(nèi),也可將DAC分開繪制,即用不同的增益值繪出分開的曲線,并將兩曲線之間的增益差標明在示波屏面板上。另外,繪制DAC的增益值,也可參照其它反射體的回波,如平底面探頭用上述1號校正試塊R100mm的90°圓弧面,或?3mm橫孔的回波。根據(jù)標出的增益值,以后不用參考試塊,也可重新調(diào)整。圖9所示為超聲儀面板分割式距離波幅曲線。6.3.2.平均回波的測定在單獨的坐標紙上繪制距離波幅曲線時,一般程序與6.3.2.1所述相似,但各個反射體的最大回波都要調(diào)到同一高度(通常是80%滿屏高),記下增益值,并在坐標紙上繪出與聲程距離的關(guān)系。6.3.2.適當修正和傳播修正對按6.3.2.1和6.3.2.2作出的距離波幅曲線,要根據(jù)6.5測出的傳輸損失,進行適當修正。傳輸修正可任選以下一種方法:(1)在制作過程中修正DAC;(2)繪出第二條修正過的DAC;(3)在評定過程中應(yīng)用適當?shù)男拚怠Ｒ紤]與聲程有關(guān)的衰減修正時,宜用方法(1)和(2);而方法(3)僅適用于傳輸補償不變的情況。6.3.3使用評估信號6.3.3.回波體積測定探傷靈敏度應(yīng)如下調(diào)整:移動探頭,使DAC參考試塊中某一參考反射體的回波高度最大,再調(diào)整增益,使回波峰值達到DAC。若傳輸修正值未計入DAC[以上方法(1)和(2)],則應(yīng)在相應(yīng)的聲程距離上,按傳輸補償值提高增益?；蛘?距離波幅曲線的增益已根據(jù)其它反射體作了調(diào)整,那也可用相應(yīng)的增益修正值取代。然后,按相關(guān)標準或工藝規(guī)程規(guī)定的數(shù)值,在掃查前將增益提高或降低。6.3.3.加回波高度應(yīng)標對所得回波高度差,可如下評價:當增益調(diào)節(jié)值需從原始值增大XdB時,則回波高度應(yīng)標為參考水平-XdB;當增益調(diào)節(jié)值需從原始值減小YdB時,則回波高度應(yīng)標為參考水平+YdB。6.3.4回波的比較和求解用此法時,缺陷回波高度要與相同或較大聲程距離的參考反射體的回波進行比較。將兩信號分別用增益調(diào)節(jié)值Vu和Vr調(diào)至相同屏高(即參考高度)。參考高度應(yīng)為40%～90%滿屏高。回波高度差△Hu即可用下式求出:Hu=Vr-Vu(11)6.4距離放大法dgs6.4.1回波高度dgsDGS法是利用理論上推導(dǎo)出的圓盤形反射體的距離波幅曲線,來評價未知反射體的回波高度的。在通用DGS圖中,距離和反射體尺寸要標準化。因而,此圖與探頭(壓電元件)尺寸和頻率無關(guān)。它將距離表示為探頭近聲場長度Neff的倍數(shù),而將反射體尺寸表示為探頭壓電元件直徑Deff的倍數(shù)(見圖10和附錄D)。由此通用DGS圖,可對常用探頭型式導(dǎo)出鋼的專用DGS圖。借此,不用計算就能直接讀出當量反射體的尺寸(見圖11)。反射體的回波高度可表示為:(1)特定反射體直徑在DGS曲線圖上的±dB數(shù);(2)在理想條件下,同聲程距離時,能給出相同回波高度的圓盤形反射體直徑(即當量圓盤形反射體)。6.4.2dgs法測量傳輸損失用DGS法調(diào)整探傷靈敏度時或記錄回波高度時,應(yīng)使用附錄B規(guī)定的一種參考試塊。目的是將DGS圖所示增益值與相應(yīng)參考反射體的回波高度聯(lián)系起來。校正試塊有時也可作參考試塊用。斜探頭的參考試塊尺寸應(yīng)足夠大,以便用雙探頭V形反射法測量傳輸損失。參考試塊的所有檢測面應(yīng)有相同的粗糙度。可借助于圓弧面反射(如1號校正試塊或2號校正試塊)用DGS法校正靈敏度,只要已知探頭對這些試塊的校正系數(shù)△Vk。由此△Vk可對圓弧面與平底面之間的聲能反射差進行補償。若△Vk符號為正,則表示探傷增益必須提高△Vk;反之,則表示探傷增益必須降低△Vk。為防止聲束在曲面參考試塊或試件上產(chǎn)生全反射,試塊或試件的曲面直徑應(yīng)滿足下列條件:De>Deff·[(C2S/C1L)(1-sinβ)-1](12)式中Deff—換能器有效直徑C2S—試件中橫波聲速C1L—延遲塊中橫波聲速U—探頭折射角例如,對換能器有效直徑20mm的45°斜探頭,鋼試件的曲面直徑De應(yīng)大于82mm。6.4.3圖像dgs的應(yīng)用6.4.3.回波高度的修正進行掃查的記錄增益Vr(即掃查靈敏度—譯注)由下式計算:Vr=Vj+△V+△Vk+△Vt(13)式中Vj—參考反射體回波高度調(diào)到滿足附錄B的要求(即不低于20%滿屏高)時所需增益dB值V—在最大聲程距離(Smax)上,對應(yīng)于最小圓盤形反射體的DGS曲線(即記錄水平)與實際聲程距離(Sj)上測出的參考反射體之間的增益dB差Vk—用凹面參考反射體時的dB差值(見6.4.2)Vt—傳輸修正dB差值(見6.5)掃查過程中,凡達到或超過示波屏上參考高度的回波高度,均應(yīng)如下評價:記下回波調(diào)到參考高度所需的增益值Vu。隨后,將代表參考高度的一條線繪在DGS圖上,并在相應(yīng)聲程距離(Su)上標出該回波偏離參考高度的增益差△V=Vu-Vt(見圖12)。若標記點在DGS曲線的記錄限值以上,則應(yīng)將回波高度差△H記為同聲程上超過DGS曲線的dB值。6.4.3.回波的記錄和調(diào)整DGS圖上與記錄界限相應(yīng)的曲線,應(yīng)作為參考線從DGS圖轉(zhuǎn)到示波屏面板上。注意,DGS圖在不同聲程時的增益差(△V)是對數(shù),而示波屏面板上的相應(yīng)刻度則是線性值,即V(dB)=-20lg(h1/h2)(14)式中h1、h2—示波屏上的實際波高(滿屏高的%值)在相同聲程距離時,參考反射體回波與對應(yīng)于記錄限值的DGS曲線之間的增益差(△V),可在DGS圖上求出。隨后,使參考反射體的回波高度達到最大,調(diào)節(jié)增益,將示波屏上的回波峰值調(diào)到一定高度。在此位置作出標記,并由此引出轉(zhuǎn)換的DGS曲線。此參考線應(yīng)為20%～80%滿屏高。為做到這一點,參考線和記錄增益可在特定區(qū)段升高或降低(如圖9所示),然后,改變增益(包括△V及6.4.3.1所述各項修正),進行掃查。在掃查過程中,凡觀測到等于或超過已修正的DGS曲線的回波,應(yīng)作如下記錄:(1)同聲程距離時,超過已修正的DGS曲線的dB數(shù);(2)DGS圖上示出的當量圓盤形反射體直徑[對應(yīng)于以上(1)所測出的回波高度差]。6.4.4表面活性劑的要求只有當探頭楔塊不需要作接觸面修正(見3.4)時,才能用DGS法評價回波高度。附錄B對參考試塊給出的條件,也可用于相關(guān)表面的試件。作回波高度評價時,標準化距離A應(yīng)滿足下列條件(A的計算見附錄D):A≥0.7(15)而用無延遲聲程的直探頭作掃查,以及用斜探頭作掃查時,壁厚T也應(yīng)分別滿足下列條件:T≥0.7Neff(16)式中Neff—近聲場有效長度T≥5λ(17)式中λ—試件中波長6.5傳輸值的測量6.5.1傳輸修正值的測定除非探傷靈敏度是在聲特性與試件相同的試塊上調(diào)整外,一般應(yīng)作傳輸修正值的測定。修正值用于探傷靈敏度的調(diào)整及回波高度的測定。傳輸修正值由以下兩部分組成:(1)接觸面上的耦合損失,它與聲程距離無關(guān);(2)材料衰減,它與聲程距離有關(guān)。這里,列舉兩種測定方法:一種是簡單的固定聲程法,只對耦合損失作補償,而對衰減則作最大聲程距離時的補償;另一種是比較法,對耦合損失和衰減同時作補償。6.5.2回波達到同規(guī)格、斜接頭的測試環(huán)境此法只適用于衰減引起的聲能損失比耦合損失較小時的情況,或用于靠近試件底面的反射體,其回波高度要作測定。用直探頭時,要測出參考試塊和試件的第一次底面回波在示波屏上達到同高度時,所需增益的dB值(分別為Vtt和Vtr)。用斜探頭時,要測出同規(guī)格的雙探頭以一發(fā)一收形式(聲束成V字形)產(chǎn)生相同回波高度時的dB差值。兩回波因聲程距離不同而產(chǎn)生的dB差理論值(△Vs),應(yīng)在DGS曲線圖上對照大平底測出,而傳輸修正值△Vt則由下式求出:V=Vtt-Vtr-△Vs(18)6.5.32種方法6.5.3.兩直線間的轉(zhuǎn)換先將探頭放在參考試塊上,記下一次底波和二次底波達到同高度時所需增益調(diào)節(jié)值(圖13中VA1,VA2)。再根據(jù)聲程距離,在坐標圖上標出兩點,并將兩點連成一直線(圖13中直線2)。然后將探頭放在試件上,重復(fù)上述順序,得出圖13中VB1和VB2兩點,也連成一直線(圖中直線1)。當聲程距離為Su時,傳輸修正值△Vt即可由兩直線之間的增益dB差給出,見圖13所示。注意,通過VB1和VB2兩點所得直線斜率,并不能給出試件中的實際衰減,因未考慮聲束擴散,亦未考慮在檢測面上由多次反射傳入探頭的能量損失。附錄E給出了多次反射中接觸傳輸損失的測試方法。6.5.3.雙接頭增益調(diào)節(jié)試驗此法與直探頭測試方法大體上相同,但斜探頭是用同規(guī)格的雙探頭,以一發(fā)一收的形式測試。雙探頭的頻率與試件探傷用的探頭相同。將雙探頭放在DAC參考試塊上,先令聲束以V字形傳播,再令聲束以W字形傳播,記下示波屏上回波達到同高度時所需增益調(diào)節(jié)值(分別為VA1和VA2)。然后,按同樣方式,將雙探頭放到試件上,重復(fù)以上順序(分別得增益調(diào)節(jié)值VB1和VB2)。在坐標圖上,按聲程距離標出增益值,連點成線。由一定聲程處兩線之間的增益差,即可求出傳輸修正值△Vt。6.5.4測量傳播修正如懷疑在受檢范圍內(nèi)傳輸修正值有局部變化,應(yīng)在有代表性的多個位置作傳輸修正。若傳輸修正值高低變化不大于6dB,應(yīng)對所有測量值取其平均值作為△Vt;若高低變化大于6dB,應(yīng)采用以下一種方法進行修正:(1)在平均傳輸修正值△Vt上再加一個等于△V～的數(shù)值,此△V～為所有大于△Vt的測量值的平均值。此傳輸修正新值(Vt+V～)應(yīng)施用于整個受檢范圍。(2)將受檢范圍分成若干區(qū)域,使各區(qū)傳輸修正值變化不大于6dB,然后對每個區(qū)域施用單獨的△Vt值。用斜探頭掃查時,應(yīng)使用直通波信號而不用底面回波。附加a規(guī)范c.1入射角諾模圖如圖C.1所示。c、2.3在外部表面突出表面上掃描并確定聲音S=M-(M2-4TN)1/2(C.1)式中M=DecosβN=De-T圖1.2.2從外表面用二次波掃查時,聲程距離的確定如圖C.2所示。St=(1-Q)[M-(M2-4TN)1/2](C.2)式中St—二次波缺陷聲程Q=H/2T確定有助于解決目標的圖2.3.3的規(guī)定從外表面用一次波掃查時,聲程距離的確定如圖C.3所示。St=Q[M-(M2-4TN)1/2](C.3)式中St—一次波缺陷聲程c、3在內(nèi)部表面凹面上進行掃描，確定音程距離S=-2{Ycosβ-[(Ycosβ)2+TN]1/2}(C.4)式中Y=De/2-Tc.4特征分析從內(nèi)表面用二次波掃查時,聲程距離的確定如圖C.4所示。St=-2(1-Q){Ycosβ-[(Ycosβ)2+TN]1/2}(C.5)式中St—二次波缺陷聲程確定每相線上所需資源的確定從內(nèi)表面用一次波掃查時,聲程距離的確定如圖C.5所示。St=-2Q{Ycosβ-[(Ycosβ)2+TN]1/2}(C.6)回波高度與聲程距離通用DGS圖通用DGS圖是根據(jù)理論推導(dǎo)出的曲線圖,適用于所有的單探頭——有已知自然焦點(即有效近場長度Neff)的直探頭或斜探頭。該圖示出了一系列圓盤形反射體的回波高度或增益dB值與聲程距離(用使用探頭近場長度的倍數(shù)表示)的關(guān)系。反射體大小用它與使用探頭有效直徑的比值表示。通用DGS圖示于圖10。試驗件材料s—D.1距離標準化距離由下式給出:A=(S+Sd)/Neff(D.1)Sd=ld(C1L/C2S)(D.2)式中S—反射體聲程距離Sd—探頭延遲塊的鋼中等效聲程Neff—探頭在試件材料中的近場長度ld—延遲聲程長度C1L—延遲塊中縱波聲速C2S—試件中橫波聲速對無延遲塊的直探頭,公式可簡化為:A=S/Neff(D.3)回波高度的確定增益V表示示波屏上兩回波高度之比的對數(shù):一個是面對探頭的大平底回波高度H1,另一個是聲程距離為A的圓盤形反射體的回波高度H2,即:V=-20lgH1/H2(D.4)通常,兩回波之間的增益差V△是通過觀測示波屏上兩回波調(diào)到同波高時所需改變的增益值來確定的。實際直徑ue010與使用接頭換能器有效直徑deff之比反射體的標準化尺寸是用圓盤形反射體的實際直徑ue001φ與使用探頭換能器有效直徑Deff之比來表示的,即:G=O/Deff(D.5)附屬設(shè)施其他設(shè)施接觸傳輸修正系數(shù)的測定擴散損失vd通常,增益V的分貝值由下式給出:V=-20lgA/A0(E.1)式中A、A0—信號幅度聲波在傳播過程中會遭到三種損失:(1)由探頭和材料引起的擴散損失VD。聲壓隨距離增大而減小,如DGS圖中曲線所示(圖10)。(2)由試件材料引起的衰減損失VA(包括吸收和散射)。通常聲壓隨距離增大呈指數(shù)衰減。(3)因探頭通過耦合劑與試件接觸而引起的接觸耦合損失VCT。每當反射聲波通過這一耦合層時,一部分能量進入探頭,另一部分能量則又返回,引起多次回波(見圖E.1)。平板厚度的影響為測定這些并不固定而相關(guān)于距離的接觸耦合損失,必須設(shè)法排除擴散損失VD和衰減損失VA。為使VA和VD在測試過程中保持不變,至少要用三塊同材質(zhì)的平板,用同一探頭在不變的耦合條件(耦合劑、負載、靜止時間、溫度)下進行測試。這三塊平板的厚度有如下關(guān)系:T3=2T2=4T4。對厚度為T1的平板1,記下所得四回波幅度:即V1((T1),V1(2T1),V1(3T1),V1(4T1)。同樣,對厚度為T2的平板2,記下所得兩回波高度:即V2(T2),V2(2T2