1/1超聲波儀器探頭性能指標及其測試方法-幼兒教育

超聲波儀器、探頭主要組合的性能測定

1、電噪聲電平（%）

儀器靈敏度置最大，放射置強，抑制置零或關，增益置最大，衰減器置“0”，深度粗調(diào)、深度微調(diào)置最大。讀取時基線噪聲平均值，用百分數(shù)表示。

2、靈敏度余量（dB）

a)使用2.5MHz、Φ20直探頭和CS－1－5或DB--PZ20—2型標準試塊。

b)連接探頭并將儀器靈敏度置最大，放射置強，抑制置零或關，增益置最大。若此時儀器和探頭的噪聲電平(不含始脈沖處的多次聲反射)高于滿輻的10％，則調(diào)整衰減或增益，使噪音電公平于滿輻度的10％登記此時衰減器的讀數(shù)S0。

圖1直探頭相對靈敏度(靈敏度余量)測量

c)將探頭置于試塊端面上探測200mm處的i2平底孔，如圖17所示。移動探頭使中Φ2平底孔反射波輻最高，并用衰減器將它調(diào)至滿輻度的50％，登記此時衰減器的微Sl，則該探頭及儀器的探傷靈敏度余量S為：S=S1--S0(dB)

3、垂直線性誤差測量（%）

(1)連接探頭并在試塊上探測任一反射波(一般聲程大于50mm)作為參照

波，如圖2所示。調(diào)整探傷儀靈敏度，使參照波的輻度恰為垂直刻

度的100％，且衰減器至少有30dB的余量。測試時允許使用探頭壓

塊。

圖2垂直線性誤差測量

(2)用衰減器降低參照波的輻度，并依次登記每衰減2dB時參照波輻度的讀

數(shù)，直至衰減26dB以上。然后將反射波輻度實測值與表l中的理

論值相比較，取最大正偏差d(+)與最大負偏差d(-)，則垂直線性

誤差△d用式(1)計算：

△d=｜d(+)｜+｜d(-)｜(1)

(3)在工作頻率范圍內(nèi)，改用不同頻率的探頭，重復(1)和(2)的測試。

4、動態(tài)范圍的測量（dB）

(1)連接探頭并在試塊上探測任一反射波(一般聲程大于50mm)作為參照

波。

(2)調(diào)整衰減器降低參照波，并讀取參照波輻度自垂直刻度的100％下降

至剛能辨認之最小值(一般約為3～5％)時衰減器的調(diào)整量，此調(diào)整

量則定為該探傷儀在給定頻率下的動態(tài)范圍。

(3)按(1)和(2)條方法，測試不同頻率不同回波時的動態(tài)范圍。

5、水平線性誤差測量（%）

(1)連接探頭，并依據(jù)被測探傷議中掃描范圍檔級將探頭置于適當厚度

的試塊上，如DB――D1，DB—Pz20-2，CSK-1A試塊等，如圖3所

示。再調(diào)整探傷儀使之顯示多次無干擾底波。

(2)在不具有“掃描延遲”功能的探傷儀中，在分別將底波調(diào)到相同輻

度的條件下，使第一次底波B1的前沿對準水平刻度“2”第五次底

波B5的前沿對準水平刻度“10”，然后依次將每次底波調(diào)到上述相

同輻度，分別讀取其次、三四次底波前沿與水平刻度“4”、“6”、“8”

的偏差Ln，如圖4所示，然后取其最大偏差Lmax按式(2)計算水平

線性誤差ΔL：

式中：ΔL：水平線性誤差，％；

B：水平全刻度讀數(shù)。

圖3水平線性誤差測量

圖4水平線性誤差測量

(3)在具有“掃描延遲”功能的探傷儀中，按(2)條的方法，將底波以前

沿對準水平刻度“0”，底波B6前沿對準水平刻度“l(fā)0”，然后讀取第

二至第五次底波中之最大偏差值Lmax，再按式(3)計算水平線性誤差

△L

(4)在探傷儀掃描范圍的各檔級，至少應測試一種掃描速度下的水平線

性差。

6、辨別力的測量（dB）

使用2.5MHz、Φ20直探頭

a)儀器抑制置零或關，其它旋鈕置適當位置，連接探頭并置于CSK-IA標準試塊上，探測聲程分別為85mm和91mm反射面的反射波(如圖9所示)，移動探頭使兩波等高；

圖9直探頭辨別力的測量

b)轉(zhuǎn)變靈敏度使兩次波輻同時達到滿輻度的100％，然后測量波谷高度h，則該探頭的辨別力R用下式計算：

R=20lg(100／h)

若h=0或兩波能完全分開，則取R>30dB。

二、超聲探頭的測試方法

1、探頭回波頻率及頻率誤差測量

(1)直探頭回波頻率的測試

a)連接被測探頭并置于l號標準試塊25mm厚度處，使第一次底波最高。

b)用示波器在探傷儀的接收輸入端觀看底波B1的擴展波形，如圖8，在此波形中，以峰值點P為基準，讀出在其前一周期、后兩個周期共計三個周期的時間T3，依據(jù)fe=3／T3計算回波頻率fe，再按下式計算回波頻率誤差：口fe=(fe-f0)／f0×100％(7)

式中：fe回波頻率誤差，％；f0――探頭的標稱頻率。

圖8探頭回波頻率測量

(2)斜探頭回波頻率的測量

儀器連接及調(diào)整度與直探頭相同，將探頭置于1號試塊上探測R100圓弧面的最高回波。其余步驟與直探頭相同。

2、辨別力(縱向)測量

(1)直探頭辨別力的測量

a)儀器抑制置零或關，其它旋鈕置適當位置，連接探頭并置于CSK-IA標準試塊上，探測聲程分別為85mm和91mm反射面的反射波(如圖9所示)，移動探頭使兩波等高；

圖9直探頭辨別力的測量

b)轉(zhuǎn)變靈敏度使兩次波輻同時達到滿輻度的100％，然后測量波谷高度h，則該探頭的辨別力R用下式計算：

R=20lg(100／h)(8)

(1)若h=0或兩波能完全分開，則取R>30dB。

(2)斜探頭辨別力的測量

a)如圖10所示，探頭置于CSK一1A試塊的K值測量位置，耦合良好，探測試塊上A(Φ50)、B(Φ44)兩孔的反射波，移動探頭使兩波等高；

b)調(diào)整衰減器和增益，使A、B西波波輻同時達到滿輻度的100％，然后測量波谷高度h，

則該探頭的辨別力R用式(8)計算；

c)若h=0或兩波能完全分開，則取R>30dB。

圖10斜探頭辨別力的測量

(3)小角度探頭辨別力的測量

將探頭置于K2.5時，則觀看圖10(c)的Φ1.5mm橫通孔的回波。前后移動探頭，直到孔的回波最高時固定下來，然后在試塊上讀出按3.2.5測得的入射點相對應的角度刻度β，β即為被測探頭折射角，讀數(shù)精確到0.5o。

圖10

按下式計算K值：

K=tgβ

式中：β－折射角，（°）；

(2)小角度縱波探頭K值和β角的測定

在小角度探頭的K值和β角測定之前，應首先測定探頭的前沿距離a，然后再按圖15和圖16所示方法，在TZS—R試塊的c面或B面進行測試，當找到端面(A面)上棱角的最大反射波高時，則探頭的K值和w角用下式計算：

當探頭入射角在6o～8o時(如圖15)

k=：(X+a)／200(11)

β=arctgk

當探頭入射角在9o～11o時(如圖16)

k=(X+a)／80；(12)

p=arctgk

圖15圖16

小角度探頭人射角α和折射角β對應關系如表3(斜塊聲速取2730m／s)。

表3

6相對靈敏度

(1)直探頭(等同于探傷靈敏度余量)

a)使用2.5MHz、Φ20直探頭和CS－1－5或DB--PZ20—2型標準試塊。

b)連接探頭并將儀器靈敏度置最大，即放射置強，抑制置零或關，增益置最大。若此時儀器和探頭的噪聲電平(不含始脈沖處的多次聲反射)高于滿輻的10％，則調(diào)整衰減或增益，使噪音電公平于滿輻度的10％登記此時衰減器的讀數(shù)S0。

圖17直探頭相對靈敏度(靈敏度余量)測量

c)將探頭置于試塊端面上探測200mm處的Φ2平底孔，如圖17所示。移動探頭使中Φ2平底孔反射波輻最高，并用衰減器將它調(diào)至滿輻度的50％，登記此時衰減器的微Sl，則該探頭及儀器的探傷靈敏度余量S為：S=S1--S0(dB)(13)

(2)斜探頭相對靈敏度測試

連接好被測試斜探頭并按直探頭的方法測量噪聲電平S0，然后將探頭并置于CSK-1A標準試塊上探測R100圓弧面(如圖18)，耦合良好并保持聲束方向與試塊側(cè)面平行，前后移動探頭，使R100圓弧面的一次回波輻度最高，將其衰減至滿輻度的50％，此時衰減器的讀數(shù)為S2。則斜探頭的相對靈敏度S為：

S=S2-S0(dB)(14)

圖18斜探頭相對靈敏度測量

(3)小角度縱波探頭

測量方法同橫波探頭的狀況，只不過基準反射面由CSK-1A試塊上的

R100圓弧面改為DB-H2試塊上Φ3×80橫孔，如圖19所示。前后移動探頭使孔波達到最高，并用衰減器將其調(diào)至滿刻度的50％，登記此時衰減器的讀數(shù)S3，則S3-S0。的差值即為被測探頭的相對靈敏度。測量時留意保持探頭側(cè)面與試塊側(cè)面平行。

圖19小角度探頭相對靈敏度測量

7空載始波寬度測量

(1)直探頭空載始波寬度

a)探頭置1號(或CSK-1A)試塊高100mm的探測面上，使底波B1；和B2的前沿分別對準水平刻度的5和10，即水平刻度全長代表鋼中縱波聲程200mm。

b)探頭移置DB-PZ20-2、試塊或CS-1-5試塊上，儀器的調(diào)整度置靈敏度余量測試狀態(tài)，將探頭置于空氣中，擦去探頭表面油層，水平刻度的“0”點至始波后沿與垂直刻20％線的交點所對應的水平距離Wo即為空載始波寬度(用鋼中縱波的距離表示)，如圖20所示。

(2)斜探頭空載始波寬度

a)連接直探頭并將其置于1號(或CSK-1A)標準試塊高91mm的探測上，調(diào)整“掃描”和“移位”旋鈕，使底波B1、B2的前沿分別對準水平刻度的5和10，并使其次次底波輻度為垂直刻度的50％～80％。此時水平刻度線全長代表鋼中橫波聲程100mm。

也可用被測斜探頭直接探測CSK-1A試塊上R50和R100圓弧面，調(diào)整儀器“掃描”和“移位”旋鈕，使兩波的前沿分別對準水平刻度的5和10，水平刻度線全長代表鋼中橫波聲程100mm。

b)換上待測斜探頭，儀器調(diào)整度置斜探頭相對靈敏度測試狀態(tài)，在聲束方向與試塊側(cè)面保持平行的條件下前后移動探頭，使1號(或CSK－1A)試塊R100圓弧面的第一次回波最高，調(diào)整衰減器使回波輻度為垂直刻度的50％，然后調(diào)整水平旋鈕，使回波前沿對準刻度“10”。

c)將探頭置于空氣中，擦去探頭表面油層，使儀器增益40dB，則水平刻度的“0”點至始波后沿與垂直刻度20％線交點所對應的水平距離Wo，即為該探頭空載始波寬度，用鋼中橫波傳播距離表示。

(3)小角度探頭始波寬度

a)調(diào)整水平刻度全長為鋼中縱波200mm(調(diào)整方法與直探頭同)。

b)儀器的調(diào)整度置小角度探頭相對靈敏度測試狀態(tài)，并按表4調(diào)整中3×80橫孔的最高回波至水平刻度的計算值位置。將探頭置于空氣中，擦去探頭表面油層，使儀器增益30dB，則水平刻度的“0”點至始波后沿與垂直刻度20％線交點所對應的水平距離Wo，即為該探頭空載