書書書

犐犆犛１９．１００

犑０４

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犌犅／犜３８８９５—２０２０

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犖狅狀犱犲狊狋狉狌犮狋犻狏犲狋犲狊狋犻狀犵—犌狌犻犱犲犾犻狀犲狊犳狅狉犲犾犲犮狋狉狅犿犪犵狀犲狋犻犮犪犮狅狌狊狋犻犮

狋狉犪狀狊犱狌犮犲狉狊（犈犕犃犜狊）

２０２００６０２??２０２０１２０１??

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書書書

目次

前言Ⅲ…………………………

１范圍

１………………………

２規(guī)范性引用文件

１…………………………

３術(shù)語(yǔ)和定義

１………………

４由制造者提供的換能器技術(shù)指標(biāo)

２………………………

５一般要求

３…………………

６測(cè)試器具

４…………………

７換能器性能要求

６…………………………

８檢測(cè)報(bào)告

１９…………………

Ⅰ

犌犅／犜３８８９５—２０２０

前言

本標(biāo)準(zhǔn)按照ＧＢ／Ｔ１．１—２００９給出的規(guī)則起草。

本標(biāo)準(zhǔn)由全國(guó)無(wú)損檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)（ＳＡＣ／ＴＣ５６）提出并歸口。

本標(biāo)準(zhǔn)起草單位：愛(ài)德森（廈門）電子有限公司、中國(guó)特種設(shè)備檢測(cè)研究院、中北大學(xué)、清華大學(xué)、浙

江大學(xué)、武漢中科創(chuàng)新技術(shù)股份有限公司、廣東汕頭超聲電子股份有限公司、鋼鐵研究總院、中國(guó)科學(xué)院

金屬研究所、中國(guó)鐵道科學(xué)研究院集團(tuán)有限公司金屬及化學(xué)研究所、中國(guó)科學(xué)院聲學(xué)研究所。

本標(biāo)準(zhǔn)主要起草人：鄭陽(yáng)、沈功田、林俊明、胡斌、張宗健、周進(jìn)節(jié)、李素軍、譚繼東、藍(lán)麒、崔高宇、

黃松嶺、唐志峰、王子成、詹紅慶、張建衛(wèi)、蔡桂喜、黃鳳英、沈建中。

Ⅲ

犌犅／犜３８８９５—２０２０

無(wú)損檢測(cè)電磁聲換能器（犈犕犃犜狊）指南

１范圍

本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了超聲檢測(cè)用電磁聲換能器性能測(cè)試與檢驗(yàn)的一般要求、由制造者提供的技術(shù)指標(biāo)、測(cè)

試器具、性能要求和測(cè)試報(bào)告。

本標(biāo)準(zhǔn)適用于電磁聲體波（橫波、縱波）換能器。

２規(guī)范性引用文件

下列文件對(duì)于本文件的應(yīng)用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅注日期的版本適用于本文

件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。

ＧＢ／Ｔ３８８０．１一般工業(yè)用鋁及鋁合金板、帶材第１部分：一般要求

ＧＢ／Ｔ１２６０４．１無(wú)損檢測(cè)術(shù)語(yǔ)超聲檢測(cè)

ＧＢ／Ｔ１９００１質(zhì)量管理體系要求

ＧＢ／Ｔ１９７９９．２無(wú)損檢測(cè)超聲檢測(cè)２號(hào)校準(zhǔn)試塊

ＧＢ／Ｔ２７６６４．２無(wú)損檢測(cè)超聲檢測(cè)設(shè)備的性能與檢驗(yàn)第２部分：探頭

ＧＢ／Ｔ３３８８５無(wú)損檢測(cè)儀器抽樣、出廠檢驗(yàn)、型式檢驗(yàn)基本要求

ＧＢ／Ｔ３４８８５無(wú)損檢測(cè)電磁超聲檢測(cè)總則

３術(shù)語(yǔ)和定義

ＧＢ／Ｔ１２６０４．１、ＧＢ／Ｔ２７６６４．２和ＧＢ／Ｔ３４８８５界定的以及下列術(shù)語(yǔ)和定義適用于本文件。

３．１

電磁聲換能器犲犾犲犮狋狉狅犿犪犵狀犲狋犻犮犪犮狅狌狊狋犻犮狋狉犪狀狊犱狌犮犲狉

激勵(lì)和接收超聲體波（橫波、縱波）的電磁聲換能器。

３．２

偏置磁場(chǎng)犫犻犪狊犿犪犵狀犲狋犻犮犳犻犲犾犱

提供電磁聲換能器工作的外加磁場(chǎng)。

注：偏置磁場(chǎng)的類型有永磁鐵和電磁鐵。

３．３

換能器數(shù)據(jù)表犈犕犃犜犱犪狋犪狊犺犲犲狋

描述換能器性能參數(shù)的表格。

注：換能器數(shù)據(jù)表不作為單個(gè)換能器性能的檢測(cè)證書。

３．４

提離犾犻犳狋狅犳犳

電磁聲換能器前端檢測(cè)面距被檢工件表面的距離。

３．５

操作溫度范圍狅狆犲狉犪狋犻狀犵狋犲犿狆犲狉犪狋狌狉犲狉犪狀犵犲

能夠正常檢測(cè)被檢對(duì)象的溫度范圍。

１

犌犅／犜３８８９５—２０２０

３．６

高溫操作時(shí)限犺犻犵犺狋犲犿狆犲狉犪狋狌狉犲狅狆犲狉犪犫犾犲狋犻犿犲

電磁聲換能器在高溫下工作允許的操作時(shí)間。

３．７

工作電流狊狋犪狀犱犪狉犱狅狆犲狉犪狋犻狀犵犮狌狉狉犲狀狋

電磁聲換能器正常工作時(shí)通過(guò)的電流。

３．８

最大允許電流犿犪狓犻犿狌犿犪犾犾狅狑犪犫犾犲犮狌狉狉犲狀狋

電磁聲換能器允許通過(guò)的最大電流。

３．９

標(biāo)準(zhǔn)工作電壓狊狋犪狀犱犪狉犱狅狆犲狉犪狋犻狀犵狏狅犾狋犪犵犲

電磁聲換能器正常工作的標(biāo)準(zhǔn)工作電壓。

３．１０最大允許電壓犿犪狓犻犿狌犿犪犾犾狅狑犪犫犾犲狏狅犾狋犪犵犲

電磁聲換能器允許加載的最大電壓。

４由制造者提供的換能器技術(shù)指標(biāo)

４．１換能器數(shù)據(jù)表

表１給出了本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的由制造者提供的所有換能器數(shù)據(jù)表中的項(xiàng)目清單，該數(shù)據(jù)表也應(yīng)包含有

關(guān)測(cè)試換能器用的儀器及其設(shè)定值、測(cè)試條件等數(shù)據(jù)。

表１數(shù)據(jù)表中列出的項(xiàng)目清單

應(yīng)提供的項(xiàng)目、測(cè)量的

或計(jì)算的參數(shù)

電磁聲換能器類別

直入射斜入射

橫波縱波橫波縱波

非聚焦聚焦非聚焦聚焦非聚焦聚焦非聚焦聚焦

制造商名稱ＩＩＩＩＩＩＩＩ

換能器類型ＩＩＩＩＩＩＩＩ

換能器重量和尺寸ＩＩＩＩＩＩＩＩ

連接器類型ＩＩＩＩＩＩＩＩ

線圈形狀和尺寸ＩＩＩＩＩＩＩＩ

偏置磁場(chǎng)類型ＩＩＩＩＩＩＩＩ

最大允許電流ＩＩＩＩＩＩＩＩ

標(biāo)準(zhǔn)工作電流ＩＩＩＩＩＩＩＩ

最大允許電壓ＩＩＩＩＩＩＩＩ

標(biāo)準(zhǔn)工作電壓ＩＩＩＩＩＩＩＩ

標(biāo)準(zhǔn)允許提離ＭＭＭＭＭＭＭＭ

操作溫度范圍ＭＭＭＭＭＭＭＭ

２

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表１（續(xù)）

應(yīng)提供的項(xiàng)目、測(cè)量的

或計(jì)算的參數(shù)

電磁聲換能器類別

直入射斜入射

橫波縱波橫波縱波

非聚焦聚焦非聚焦聚焦非聚焦聚焦非聚焦聚焦

高溫操作時(shí)限ＭＭＭＭＭＭＭＭ

脈沖波形（時(shí)間和頻率）ＭＭＭＭＭＭＭＭ

中心頻率和帶寬ＭＭＭＭＭＭＭＭ

相對(duì)脈沖回波靈敏度ＭＭＭＭＭＭＭＭ

距離幅度曲線Ｍ、ＣＭ、ＣＭ、ＣＭ、ＣＭ、ＣＭ、ＣＭ、ＣＭ、Ｃ

阻抗特性ＭＭＭＭＭＭＭＭ

輻射聲場(chǎng)（鐵磁性和非鐵磁性）ＭＭＭＭＭＭＭＭ

近場(chǎng)長(zhǎng)度ＭＭＭＭＭＭＭＭ

聲束角————ＭＭＭＭ

擴(kuò)散角Ｍ—Ｍ—Ｍ—Ｍ—

換能器入射點(diǎn)————ＭＭＭＭ

焦距—Ｍ、Ｃ—Ｍ、Ｃ—Ｍ、Ｃ—Ｍ、Ｃ

焦區(qū)寬度—Ｍ—Ｍ—Ｍ—Ｍ

焦區(qū)長(zhǎng)度—Ｍ—Ｍ—Ｍ—Ｍ

外觀ＭＭＭＭＭＭＭＭ

注：Ｉ———信息數(shù)據(jù)；Ｍ———測(cè)試數(shù)據(jù)；Ｃ———計(jì)算數(shù)據(jù)。

４．２其他要求

制造者應(yīng)說(shuō)明電磁聲換能器在運(yùn)輸過(guò)程中特殊儲(chǔ)存和防護(hù)的條件。

應(yīng)經(jīng)供應(yīng)商和客戶協(xié)商同意刪減某些項(xiàng)目和（或）增加表１中未規(guī)定的其他一些項(xiàng)目。

對(duì)于高溫條件下使用的換能器，制造者還應(yīng)提供有關(guān)溫度對(duì)靈敏度和聲束角影響的數(shù)據(jù)。

５一般要求

５．１電磁聲換能器應(yīng)符合下列規(guī)定：

ａ）應(yīng)具有標(biāo)明工作頻率、線圈形狀尺寸、波型的唯一編號(hào)，或有能追溯這些信息的固定參考號(hào)；

ｂ）按第４章給出電磁聲換能器的性能數(shù)據(jù)表。

５．２選擇下列方式之一保證換能器質(zhì)量：

ａ）在按ＧＢ／Ｔ１９００１建立的質(zhì)量管理體系下生產(chǎn)的大批量相同類型換能器的條件下，應(yīng)按

ＧＢ／Ｔ３３８８５的方法進(jìn)行抽樣控制換能器質(zhì)量，且制造者要提供換能器數(shù)據(jù)表；

ｂ）小批量生產(chǎn)的各類型的換能器或按要求生產(chǎn)的專用換能器，應(yīng)提供單個(gè)換能器檢測(cè)結(jié)果的檢

測(cè)證書；

ｃ）對(duì)換能器各項(xiàng)例行測(cè)試應(yīng)按本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)方法進(jìn)行。

３

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６測(cè)試器具

６．１電子儀器

６．１．１電磁聲檢測(cè)儀

對(duì)第７章規(guī)定的檢驗(yàn)項(xiàng)目進(jìn)行測(cè)試用的電磁聲檢測(cè)儀（或?qū)嶒?yàn)室用的脈沖發(fā)射器、雙工器、信號(hào)放

大器）應(yīng)為與換能器相匹配的儀器。如測(cè)試時(shí)規(guī)定使用一種以上類型的電磁聲檢測(cè)儀，則應(yīng)使用每一種

型號(hào)的電磁聲檢測(cè)儀分別進(jìn)行測(cè)試。

供專用型電磁聲檢測(cè)儀使用的電磁聲換能器，也應(yīng)使用換能器數(shù)據(jù)表中規(guī)定的換能器電纜和電氣

匹配裝置進(jìn)行檢測(cè)。

注：當(dāng)換能器電纜長(zhǎng)度超過(guò)２ｍ時(shí)，可能對(duì)換能器的性能影響很大。

６．１．２其他儀器

除電磁聲檢測(cè)儀或?qū)嶒?yàn)室脈沖發(fā)射器、雙工器、信號(hào)放大器以外，按本標(biāo)準(zhǔn)評(píng)價(jià)換能器工作性能使

用的主要儀器還有：

ａ）一臺(tái)帶寬不小于１００ＭＨｚ的示波器及配套的探頭；

ｂ）一臺(tái)帶寬不小于１００ＭＨｚ的頻譜分析儀或一個(gè)具有離散型傅里葉變換（ＤＦＴ）功能的示波器

（或數(shù)字轉(zhuǎn)換器）；

ｃ）網(wǎng)絡(luò)分析儀或阻抗分析儀；

ｄ）可選器具：

———Ｔ型衰減器；

———其他聲場(chǎng)接收器，如激光測(cè)振儀；

———指向性圖形繪圖儀。

６．２線纜

線纜用于連接電磁聲換能器和檢測(cè)儀器，采用射頻信號(hào)線。

線纜阻抗值為５０Ω，串聯(lián)電容小于３０ｐＦ。

６．３阻抗匹配器

電氣匹配器用于對(duì)電磁聲換能器進(jìn)行阻抗匹配，主要有以下兩種形式：

ａ）換能器內(nèi)置匹配器；

ｂ）外置匹配器。

６．４試塊

材料種類：非鐵磁性材料鋁，材質(zhì)符合ＧＢ／Ｔ３８８０．１的規(guī)定，材質(zhì)純度應(yīng)不低于牌號(hào)為１０７０的純

鋁純度；鐵磁性材料－２０＃鋼。

對(duì)規(guī)定的檢驗(yàn)項(xiàng)目進(jìn)行檢測(cè)用時(shí)應(yīng)使用下述試塊進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)用的試塊如下：

ａ）推薦使用具有不同半徑犚的半圓柱形試塊。試塊的半徑范圍從１２ｍｍ～２００ｍｍ，兩個(gè)半徑

間隔為犚槡２，材質(zhì)應(yīng)符合ＧＢ／Ｔ１９７９９．２的規(guī)定。每個(gè)試塊厚度應(yīng)等于或大于其半徑，最大厚

度可達(dá)２００ｍｍ。

ｂ）具有如圖１所示的平行平面和直徑為３ｍｍ橫孔的鋼試塊。試塊尺寸應(yīng)符合下列規(guī)定：

１）試塊的長(zhǎng)犾、高犺、寬狑應(yīng)使超聲波聲束不受其側(cè)面影響；

４

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２）孔深為犱１、犱２…的橫通孔至少應(yīng)有３個(gè)孔落在近場(chǎng)區(qū)以外；

３）孔的間距狊應(yīng)使相鄰兩橫通孔顯示的回波幅度至少下降２６ｄＢ；

４）材質(zhì)應(yīng)符合ＧＢ／Ｔ１９７９９．２的規(guī)定。

ｃ）具有如圖２和圖３所示的半球底孔鋼試塊。材質(zhì)應(yīng)符合ＧＢ／Ｔ１９７９９．２的規(guī)定。使用這些試

塊分別測(cè)量垂直面及水平面中的聲束擴(kuò)散。

ｄ）方形試塊，其長(zhǎng)寬相等，具有一定厚度。

單位為毫米

圖１３犿犿橫孔試塊

單位為毫米

圖２半球底斜孔鋼試塊

５

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單位為毫米

圖３橫孔和半球底孔鋼試塊

６．５其他器具

其他器具包括：

ａ）加熱爐，溫度可控，并應(yīng)進(jìn)行校準(zhǔn)后使用。

ｂ）五個(gè)自由度坐標(biāo)的手動(dòng)或自動(dòng)掃查架：

１）三個(gè)直線坐標(biāo)軸狓、狔、狕；

２）兩個(gè)角度坐標(biāo)軸θ和φ，其中θ表示狓軸的旋轉(zhuǎn)自由度，φ表示狔軸的旋轉(zhuǎn)自由度。

ｃ）最小厚度０．０５ｍｍ的塞尺。

ｄ）精度為１ｍｍ的直尺。

７換能器性能要求

７．１外觀質(zhì)量

７．１．１檢測(cè)方法

目測(cè)檢查換能器的外觀和裝配質(zhì)量，看其是否標(biāo)識(shí)齊全，以及是否存在能夠影響換能器性能和長(zhǎng)期

穩(wěn)定性的表面損傷。

７．１．２驗(yàn)收規(guī)范

換能器外觀應(yīng)滿足技術(shù)規(guī)范相關(guān)要求。

７．２脈沖波形

７．２．１檢測(cè)方法

采用來(lái)自半圓柱體試塊的半圓柱面的回波作為脈沖波形，半圓柱面的半徑犚應(yīng)大于換能器近場(chǎng)長(zhǎng)

度的１．５倍或在聚焦換能器的聚焦范圍內(nèi)。

測(cè)試裝置如圖４和圖５所示，主要由脈沖發(fā)射器、示波器、信號(hào)放大器、阻抗匹配器、雙工器等組成，

６

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測(cè)試裝置應(yīng)滿足以下要求：

ａ）脈沖發(fā)射器可以定義脈沖參數(shù)，包括激勵(lì)脈沖波形、脈沖寬度、頻率等；

ｂ）信號(hào)放大器通頻帶０．１ＭＨｚ～２０ＭＨｚ，在測(cè)試脈沖中心頻率±３．５ＭＨｚ內(nèi)的通帶平坦度為

±０．５ｄＢ，放大系數(shù)１００ｄＢ，放大系數(shù)可調(diào)范圍為０ｄＢ～１００ｄＢ。

測(cè)試電磁聲換能器脈沖波形時(shí)，波形可采用方波、雙極方波、正弦波、調(diào)制正弦波，可以任選一種或

多種波形進(jìn)行測(cè)試。測(cè)試脈沖的頻率為電磁聲換能器的中心頻率，測(cè)試脈沖頻帶寬度應(yīng)大于換能器的

頻帶寬度。

不同的電磁聲換能器的脈沖波形，采用下列測(cè)試條件進(jìn)行測(cè)試：

———單線圈電磁聲換能器：工作方式為自激自收，采用如圖４所示的測(cè)量裝置測(cè)試換能器的脈沖

波形；

———雙線圈電磁聲換能器：工作方式為一激一收，采用如圖５所示的測(cè)量裝置測(cè)試換能器的脈沖

波形。

測(cè)試過(guò)程應(yīng)記錄脈沖發(fā)射器的設(shè)定值、測(cè)得的發(fā)射脈沖的峰峰值幅度以及信號(hào)接收器的增益值。

建議繪制發(fā)射脈沖波形圖，宜在其檢測(cè)結(jié)果中包括這些脈沖波形圖。

說(shuō)明：

１———脈沖發(fā)射器；６———電磁聲換能器；

２———示波器；７———試塊；

３———發(fā)射匹配器；８———雙工器；

４———接收匹配器；犚———半圓柱試塊半徑。

５———信號(hào)放大器；

圖４單線圈換能器脈沖波形測(cè)量裝置

７

犌犅／犜３８８９５—２０２０

說(shuō)明：

１———脈沖發(fā)射器；５———信號(hào)放大器；

２———示波器；６———電磁聲換能器；

３———發(fā)射匹配器；７———試塊；

４———接收匹配器；犚———半圓柱試塊半徑。

圖５雙線圈換能器脈沖波形測(cè)量裝置

７．２．２驗(yàn)收規(guī)范

脈沖寬度誤差的最大允許值為制造者規(guī)定的技術(shù)指標(biāo)的±１０％。

７．３脈沖頻譜和帶寬

７．３．１檢測(cè)方法

采用如圖４所示的裝置，使用頻譜分析儀或離散傅里葉變換測(cè)出回波頻譜。測(cè)量回波頻譜幅度下

降到峰值幅度－６ｄＢ時(shí)的高、低頻率。

根據(jù)這些高頻率和低頻率，按式（１）計(jì)算脈沖波形中心頻率：

犳０＝犳ｕ＋犳１

２

…………（１）

式中：

犳０———脈沖波形中心頻率；

犳ｕ———測(cè)量回波頻譜幅度下降到峰值幅度－６ｄＢ時(shí)的高頻率；

犳１———測(cè)量回波頻譜幅度下降到峰值幅度－６ｄＢ時(shí)的低頻率。

脈沖波形帶寬按式（２）計(jì)算：

Δ犳＝犳ｕ－犳１

…………（２）

式中：

Δ犳———脈沖波形帶寬。

８

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脈沖波形相對(duì)帶寬按式（３）計(jì)算，以百分?jǐn)?shù)表示：

Δ犳ｒｅｌ＝（Δ犳／犳０）×１００％

…………（３）

式中：

Δ犳ｒｅｌ———脈沖波形相對(duì)帶寬。

７．３．２驗(yàn)收規(guī)范

脈沖中心頻率偏差的最大允許值為數(shù)據(jù)表中規(guī)定頻率的±１０％。

－６ｄＢ帶寬偏差的最大允許值為標(biāo)稱帶寬的±１５％。如果頻譜在犳１和犳ｕ之間有多個(gè)最大值，相

鄰最大值和最小值幅度的差值不應(yīng)超過(guò)３ｄＢ。

對(duì)于相對(duì)帶寬超過(guò)１００％的寬帶換能器，下限頻率不應(yīng)高于１．１×犳１，上限頻率不應(yīng)低于０．９×犳ｕ。

７．４相對(duì)脈沖回波靈敏度

７．４．１檢測(cè)方法

相對(duì)脈沖回波靈敏度按式（４）計(jì)算：

犛ｒｅｌ＝２０ｌｏｇ１０（犞ｅ／犞ａ）…………（４）

式中：

犞ｅ———來(lái)自規(guī)定反射體的回波峰峰值電壓；

犞ａ———按７．２．１測(cè)出的施加到換能器上的峰峰值電壓。

對(duì)檢測(cè)用的規(guī)則反射體、試塊及方法要求如下：

ａ）規(guī)則反射體優(yōu)選平面反射體；

ｂ）直入射電磁聲換能器采用大平底試塊測(cè)試；

ｃ）斜入射電磁聲換能器采用半圓柱試塊測(cè)試；

ｄ）反射體的回波調(diào)至滿屏的８０％，并記錄接收增益。

７．４．２驗(yàn)收規(guī)范

相對(duì)脈沖回波靈敏度偏差的最大允許值為制造者規(guī)定指標(biāo)的±３ｄＢ。

７．５距離幅度曲線

７．５．１檢測(cè)方法

電磁聲脈沖幅度隨換能器的距離改變而變化，因此，所有類型換能器應(yīng)使用表２中規(guī)定的反射體測(cè)

得的距離幅度曲線來(lái)評(píng)定。

表２測(cè)定距離幅度曲線的反射體

反射體類型反射體

圓板形反射體平底孔

圓柱形反射體橫孔

球形反射體半球底孔

測(cè)試電磁聲換能器時(shí)，圓板形反射體、橫孔、半球底孔被視作為等效的反射體。

使用一組大小相同且與換能器距離不同的反射體來(lái)繪制接收到的回波幅度與換能器距離的關(guān)系

圖。每條曲線至少應(yīng)有八個(gè)有效測(cè)量點(diǎn)。對(duì)于聚焦換能器，選用的測(cè)試距離應(yīng)覆蓋焦距范圍；對(duì)于非聚

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焦換能器，此距離應(yīng)覆蓋包括近場(chǎng)長(zhǎng)度在內(nèi)的范圍。

距離和幅度在數(shù)據(jù)表規(guī)定的電磁聲檢測(cè)儀校準(zhǔn)后的顯示屏上測(cè)定。

在獲得最大反射體回波的各測(cè)試位置，通過(guò)提高增益，使噪聲達(dá)到反射體回波原來(lái)幅度時(shí)為止，測(cè)

定噪聲與反射體回波的差值，由此得出一條噪聲曲線。

如果通過(guò)提高增益不能使噪聲達(dá)到那樣的幅度時(shí)，可采用下述方法估算測(cè)定的噪聲與反射體回波

的差值，例如反射體回波為全屏幅度的４０％時(shí)：

———若噪聲為全屏幅度的２０％，則要將衰減器讀數(shù)再加６ｄＢ；

———若噪聲為全屏幅度的１０％，則要將衰減器讀數(shù)再加１２ｄＢ；

———若噪聲為全屏幅度的５％，則要將衰減器讀數(shù)再加１８ｄＢ。

測(cè)量噪聲曲線時(shí)，換能器要移開(kāi)反射體。

制造者的數(shù)據(jù)表中，每種型號(hào)的換能器都要配有曲線圖，曲線圖中至少要有一條距離幅度曲線，還

應(yīng)有一條距離噪聲曲線。

７．５．２驗(yàn)收規(guī)范

在焦區(qū)長(zhǎng)度內(nèi)，規(guī)定反射體（例如３ｍｍ橫孔）的回波與噪聲電平的ｄＢ差不應(yīng)比制造者規(guī)定的數(shù)值

小３ｄＢ。

７．６阻抗特性

７．６．１檢測(cè)方法

對(duì)于電磁聲的換能器，沒(méi)有恒定阻抗或相位的頻率間隔，其阻抗特性易受被檢對(duì)象材料及提離等因

素影響。因此，應(yīng)用完整的阻抗相位曲線來(lái)表征換能器的特性，并且應(yīng)分別在鋁材料和２０＃鋼材料試

塊進(jìn)行阻抗特性測(cè)試。

電磁聲換能器阻抗使用規(guī)定的網(wǎng)絡(luò)分析儀或阻抗分析儀測(cè)定。測(cè)試時(shí)，將電磁聲換能器置于試塊

上，保持提離距離為０，然后將換能器用固定電纜線直接連接到分析儀上，如電纜線是可更換的，則要用

長(zhǎng)度不超過(guò)１００ｍｍ的電纜連接。

在以電磁聲換能器的中心頻率為對(duì)稱中心的一個(gè)頻段內(nèi)，繪制阻抗模和相位相對(duì)頻率的關(guān)系曲線。

７．６．２驗(yàn)收規(guī)范

測(cè)得的阻抗模和相位或靜電容偏差的最大允許值為制造者規(guī)定指標(biāo)的±２０％。

７．７標(biāo)準(zhǔn)允許提離

７．７．１檢測(cè)方法

采用厚度為４０ｍｍ的大平底試塊，試塊材料為鋁和２０＃鋼，分別在兩種材料試塊上進(jìn)行提離測(cè)

試。測(cè)試時(shí)，在室溫下，首先將電磁聲換能器放置于試塊上表面，初始提離為０，設(shè)置電磁聲檢測(cè)儀或脈

沖發(fā)射器輸出換能器的標(biāo)準(zhǔn)工作電壓或電流，激勵(lì)電磁聲換能器，并接收試塊底面回波，調(diào)整一次底面

回波達(dá)到滿屏的８０％，逐步增加換能器與工件間的提離高度，在此過(guò)程中觀察一次底面回波，并測(cè)量一

次底面回波的信噪比，以信噪比不小于６ｄＢ為準(zhǔn)，對(duì)應(yīng)得出電磁聲換能器在該厚度下的最大允許提離

高度。

檢測(cè)過(guò)程中，記錄激勵(lì)電磁聲換能器的電壓或電流以及接收信號(hào)的增益。

７．７．２驗(yàn)收規(guī)范

標(biāo)準(zhǔn)允許提離高度應(yīng)滿足制造者規(guī)定的技術(shù)指標(biāo)。

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７．８操作溫度范圍

７．８．１檢測(cè)方法

采用２０ｍｍ厚大平底試塊進(jìn)行檢測(cè)。試塊材料依據(jù)測(cè)試溫度進(jìn)行選擇，溫度－２７７℃～５０℃時(shí)宜

選用鋁材，溫度５０℃～４００℃時(shí)宜選用２０＃鋼材，溫度４００℃～７５０℃時(shí)宜選用１Ｃｒ１７鋼材，測(cè)試過(guò)程

中溫度應(yīng)不超過(guò)材料的許用溫度。

上限溫度檢測(cè)時(shí)，將試塊加熱至制造者規(guī)定的操作溫度范圍的上限溫度。操作電磁聲換能器進(jìn)行

檢測(cè)獲取底面回波信號(hào)，檢測(cè)時(shí)間不超過(guò)電磁聲換能器允許的高溫操作時(shí)限。采集并記錄試塊的底面

回波，通過(guò)觀察分析底面回波，確定電磁聲換能器是否達(dá)到工作要求。在測(cè)試過(guò)程中，應(yīng)至少重復(fù)測(cè)量

三次。

下限溫度檢測(cè)時(shí)，將試塊降溫至制造者規(guī)定的操作溫度范圍的下限溫度。操作電磁聲換能器進(jìn)行

檢測(cè)獲取底面回波信號(hào)。采集并記錄試塊的底面回波，通過(guò)觀察分析底面回波，確定電磁聲換能器是否

達(dá)到工作要求。在測(cè)試過(guò)程中，應(yīng)至少重復(fù)測(cè)量三次。

７．８．２驗(yàn)收規(guī)范

操作溫度范圍應(yīng)滿足制造者規(guī)定的技術(shù)指標(biāo)。

７．９高溫操作時(shí)限

７．９．１檢測(cè)方法

采用２０ｍｍ厚大平底試塊。試塊材料依據(jù)測(cè)試溫度進(jìn)行選擇，溫度５０℃～４００℃時(shí)宜選用２０＃

鋼材，溫度４００℃～７５０℃時(shí)宜選用１Ｃｒ１７鋼材，測(cè)試過(guò)程中溫度應(yīng)不超過(guò)材料的許用溫度。

將試塊置加熱到操作溫度范圍的上限溫度。操作電磁聲換能器進(jìn)行檢測(cè)獲取底面回波信號(hào)，測(cè)試

時(shí)操作時(shí)間從換能器接觸試塊開(kāi)始計(jì)時(shí)，在制造者規(guī)定的操作時(shí)限內(nèi)，采集并記錄試塊的底面回波，通

過(guò)觀察分析底面回波，確定電磁聲換能器是否達(dá)到工作要求。一次測(cè)試完成后，取下?lián)Q能器待其冷卻恢

復(fù)至常溫時(shí)，測(cè)試電磁聲換能器是否正常工作。

７．９．２驗(yàn)收規(guī)范

高溫操作時(shí)限應(yīng)滿足制造者規(guī)定的技術(shù)指標(biāo)要求。

７．１０直入射電磁聲換能器的聲束參數(shù)

７．１０．１概述

本條規(guī)定的方法僅適用于測(cè)試具有平面接觸前端的直入射電磁聲換能器。具有曲面接觸前端的換

能器僅能在與之對(duì)應(yīng)相同曲面的參考試塊上進(jìn)行測(cè)試。

７．１０．２聲束擴(kuò)散

７．１０．２．１檢測(cè)方法

可采用不同的方法測(cè)定指向性檢測(cè)圖：

ａ）使用電磁聲接收器：

測(cè)試裝置如圖６所示，其中試塊為６．４中描述的半圓柱試塊，被測(cè)電磁聲換能器與電磁聲檢測(cè)

儀或脈沖發(fā)射器相連接，電磁聲接收器要求其換能線圈直徑應(yīng)小于或等于３ｍｍ，半圓柱體試

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塊的半徑應(yīng)大于被測(cè)電磁聲換能器與電磁聲接收器之間的影響距離，以避免電磁聲接收器對(duì)

被測(cè)電磁聲換能器聲場(chǎng)的影響。

測(cè)試時(shí)，將被測(cè)電磁聲換能器接觸在半圓柱體試塊上，即提離距離為０，并調(diào)整換能器的中心

位于半圓柱試塊的中軸線上，對(duì)于矩形線圈換能器還要求換能器檢測(cè)面的其中一對(duì)稱軸與試

塊中軸線重合。調(diào)整好被測(cè)電磁聲換能器位置后，保持其位置不動(dòng)，用電磁聲接收器在試塊的

半圓柱面上掃查并測(cè)量所接收到的信號(hào)。

繪制信號(hào)幅度與電磁聲接收器掃查角度的關(guān)系圖，所繪的圖應(yīng)包括主瓣和相鄰的副瓣。對(duì)應(yīng)

主瓣－３ｄＢ位置時(shí)的角度即為擴(kuò)散角，如圖７所示。對(duì)于被測(cè)電磁聲換能器，應(yīng)測(cè)定兩個(gè)垂

直平面上的擴(kuò)散角，即完成一次掃查測(cè)試后，將被測(cè)電磁聲換能器在試塊平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)９０°，重復(fù)

掃查測(cè)試換能器的另一平面上的擴(kuò)散角。

ｂ）使用帶有橫孔的參考試塊：

使用如圖１所示的帶有在不同距離上鉆出的與側(cè)面平行的３ｍｍ橫孔試塊，能夠測(cè)定兩個(gè)相

互垂直平面內(nèi)的擴(kuò)散角和副瓣。

在最后繪制的圖中要標(biāo)繪出對(duì)應(yīng)每個(gè)孔換能器接收到最大回波的位置和下降－６ｄＢ時(shí)的前、

后位置及副瓣位置。

通過(guò)最大回波標(biāo)記位置的直線與垂直于試塊表面直線的夾角即為測(cè)定的聲束角。由各聲束

邊沿點(diǎn)的擬合直線與聲束角能夠得出該平面－６ｄＢ時(shí)的擴(kuò)散角。

應(yīng)在聲束依次對(duì)每個(gè)孔掃查時(shí)，記錄回波幅度相對(duì)換能器移動(dòng)的變化量。

如果從兩個(gè)或多個(gè)孔的幅度橫剖面圖中測(cè)出一個(gè)副瓣時(shí)，則選其中的最大副瓣，并繪制其相

對(duì)于主瓣的位置，還應(yīng)記錄相對(duì)于主瓣幅度的副瓣幅度。

ｃ）使用帶有半球底孔的參考試塊：

使用如圖２所示的帶有與側(cè)面平行不同深度的直徑為１０ｍｍ的半球底孔試塊，能夠測(cè)定兩個(gè)

相互垂直平面的擴(kuò)散角。在最后繪制的圖中，對(duì)應(yīng)每個(gè)孔要標(biāo)出接收到最大回波時(shí)換能器的

位置，以及下降－６ｄＢ時(shí)的前、后位置。

說(shuō)明：

１———示波器；

２———信號(hào)放大器；

３———接收匹配器；

４———電磁聲接收器；

５———半圓柱試塊；

６———被測(cè)電磁聲換能器；

狓———換能器在試塊上的坐標(biāo)方向狓；

狔———換能器在試塊上的坐標(biāo)方向狔。

圖６聲束擴(kuò)散測(cè)量裝置

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說(shuō)明：

１———聲束；５———主瓣；

２———半圓柱體試塊；６———電磁聲換能器；

３———軸；犃———幅度，單位為分貝（ｄＢ）；

４———電磁聲接收器；犚———試塊半徑。

圖７聲束擴(kuò)散角和聲束角的測(cè)量

７．１０．２．２驗(yàn)收規(guī)范

擴(kuò)散角誤差的最大允許值為制造者規(guī)定指標(biāo)的±１０％或±０．５°，取其較大者。反射方式時(shí)，副瓣應(yīng)

小于主瓣２０ｄＢ以上。電磁聲方式時(shí)，副瓣應(yīng)小于主瓣１０ｄＢ以上。

７．１０．３焦距

７．１０．３．１檢測(cè)方法

對(duì)于電磁聲聚焦直入射換能器，應(yīng)在換能器焦區(qū)長(zhǎng)度內(nèi)使用帶有恒定直徑的平底孔或橫孔的參考

試塊上進(jìn)行測(cè)量。

應(yīng)利用直徑為２ｍｍ或３ｍｍ的反射體，產(chǎn)生一條最好與測(cè)量點(diǎn)擬合的距離幅度曲線。

測(cè)量點(diǎn)應(yīng)靠近該曲線（該曲線給出了所應(yīng)用材料的焦距）的峰值。

７．１０．３．２驗(yàn)收規(guī)范

焦距誤差的最大允許值為制造者規(guī)定技術(shù)指標(biāo)的±２０％。

７．１０．４焦區(qū)寬度

７．１０．４．１檢測(cè)方法

對(duì)于聚焦直入射電磁聲換能器的焦區(qū)寬度能采用與７．１０．２．１類似的方法用電磁聲接收器或帶有橫

孔或半球底孔的試塊進(jìn)行檢測(cè)。

可使用的檢測(cè)方法如下：

ａ）使用電磁聲接收器：

將電磁聲換能器置于半徑接近換能器焦距的半圓柱體試塊上，沿著兩個(gè)相互垂直方向的表面

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進(jìn)行掃查，測(cè)出信號(hào)幅度降低３ｄＢ時(shí)的角度如圖６和圖７所示。換能器的焦區(qū)寬度能夠用這

些角度和已知的試塊半徑進(jìn)行計(jì)算。

ｂ）使用帶橫孔的參考試塊：

擴(kuò)散角采用７．１０．２．１ｂ）所述的檢測(cè)方法，使換能器沿著兩個(gè)相互垂直的方向移動(dòng)，直至來(lái)自靠

近換能器焦距的橫孔的回波降低６ｄＢ時(shí)為止，聲束的焦區(qū)寬度由換能器的移動(dòng)量測(cè)定。

ｃ）使用半球底孔的參考試塊：

擴(kuò)散角采用７．１０．２．１ｃ）所述的檢測(cè)方法，使換能器沿著兩個(gè)相互垂直方向移動(dòng)，直至來(lái)自靠近

換能器焦距的半球底孔的回波降低６ｄＢ時(shí)為止，聲束的焦區(qū)寬度由換能器的移動(dòng)量測(cè)定。

７．１０．４．２驗(yàn)收規(guī)范

焦區(qū)寬度誤差的最大允許值為制造者規(guī)定指標(biāo)的±１０％。

７．１０．５焦區(qū)長(zhǎng)度

７．１０．５．１檢測(cè)方法

依據(jù)７．５．１測(cè)出的距離幅度曲線，確定出相對(duì)于焦點(diǎn)幅度降低６ｄＢ的各點(diǎn)。根據(jù)這些點(diǎn)的坐標(biāo)差

值計(jì)算出焦區(qū)長(zhǎng)度。

７．１０．５．２驗(yàn)收規(guī)范

焦區(qū)長(zhǎng)度誤差的最大允許值為制造者規(guī)定指標(biāo)的±２０％。

７．１１斜入射電磁聲換能器的聲束參數(shù)

７．１１．１概述

本條規(guī)定的方法僅適用于測(cè)試平面接觸型的電磁聲換能器。曲面接觸的換能器僅能在與之對(duì)應(yīng)相

同曲面的參考試塊上進(jìn)行測(cè)試。

７．１１．２入射點(diǎn)

７．１１．２．１檢測(cè)方法

檢測(cè)換能器入射點(diǎn)時(shí)應(yīng)使用半圓柱體試塊。半圓柱體試塊的半徑應(yīng)足夠大，以便使反射圓柱面位

于換能器的遠(yuǎn)場(chǎng)。

調(diào)整換能器，使來(lái)自圓柱面的回波最大，這時(shí)，對(duì)應(yīng)半圓柱體試塊的中心刻度線位置便是換能器的

入射點(diǎn)。

７．１１．２．２驗(yàn)收規(guī)范

測(cè)定的入射點(diǎn)誤差的最大允許值為制造者所標(biāo)示的入射點(diǎn)的±１ｍｍ。

７．１１．３聲束角和聲束擴(kuò)散

７．１１．３．１檢測(cè)方法

可采用與７．１０．２．１測(cè)試直入射電磁聲換能器所用的相似的方法測(cè)試斜入射換能器的擴(kuò)散角：

ａ）使用電磁聲接收器：

把待測(cè)電磁聲換能器置于半圓柱體試塊上。繪制信號(hào)幅度相對(duì)電磁聲聲接收器掃查角度的關(guān)

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系圖。繪制的圖應(yīng)包括主瓣及其相鄰的副瓣。主瓣為－３ｄＢ位置時(shí)的角度即為擴(kuò)散角，如圖

７所示。應(yīng)測(cè)出兩個(gè)相互垂直平面（方位面和水平面）的擴(kuò)散角。最大回波信號(hào)的位置即為聲

軸角度（聲束角）。

ｂ）用帶橫孔的參考試塊：

使用如圖１所示的帶有在不同距離上鉆出的一組３ｍｍ橫孔的試塊，能夠測(cè)定垂直平面內(nèi)的

聲束角、擴(kuò)散角和副瓣。

在最后繪制的圖中要標(biāo)繪出對(duì)應(yīng)每個(gè)孔換能器接收到的最大回波的位置和降低６ｄＢ時(shí)的前、

后位置及副瓣位置。

通過(guò)最大回波標(biāo)記位置的直線與垂直于試塊表面人射點(diǎn)直線的夾角，即為測(cè)定的垂直面內(nèi)的

聲束角。由各聲束邊沿點(diǎn)的擬合直線與聲束角能夠得出該平面－６ｄＢ時(shí)的擴(kuò)散角。

應(yīng)記錄聲速依次對(duì)每個(gè)孔掃查時(shí)，回波幅度相對(duì)換能器移動(dòng)的變化量。如果從兩個(gè)或多個(gè)孔

的回波幅度橫剖面圖中測(cè)出一個(gè)副瓣時(shí)，則選其中的最大副瓣，并繪制其相對(duì)于主瓣的位置，

還應(yīng)記錄相對(duì)于主瓣幅度的副瓣幅度。

ｃ）用半球底孔的參考試塊：

使用如圖２所示的帶有一組不同深度的１０ｍｍ直徑半球底孔的試塊，能夠檢測(cè)垂直面和水平

面內(nèi)的聲束角和擴(kuò)散角。

在最后繪制的圖中要標(biāo)繪出對(duì)應(yīng)每個(gè)孔換能器接收到最大回波的位置和降低６ｄＢ時(shí)的前、后

位置。

通過(guò)最大回波標(biāo)記位置的直線與垂直于試塊表面入射點(diǎn)直線的夾角，即為測(cè)定的垂直面和水

平面內(nèi)的聲束角。由各聲束邊沿點(diǎn)的擬合直線與聲束角能夠得出這些平面內(nèi)－６ｄＢ時(shí)的擴(kuò)

散角。

７．１１．３．２驗(yàn)收規(guī)范

頻率低于２ＭＨｚ時(shí)，聲束角誤差的最大允許值為標(biāo)稱角度的±３°；頻率不低于２ＭＨｚ時(shí)，聲束角

誤差的最大允許值為標(biāo)稱角度的±２°。

擴(kuò)散角誤差的最大允許值為制造者規(guī)定指標(biāo)的±１０％或±０．５°，取其較大者。

當(dāng)使用反射方法時(shí)，對(duì)于標(biāo)稱聲束角在４５°～６５°范圍內(nèi)的副瓣應(yīng)小于主瓣２０ｄＢ以上；對(duì)于標(biāo)稱聲

束角較大的副瓣應(yīng)小于主瓣１５ｄＢ以上。

當(dāng)使用電磁聲接收器測(cè)量時(shí)，對(duì)于標(biāo)稱聲束角度在４５°～６５°范圍內(nèi)的副瓣應(yīng)小于主瓣１０ｄＢ以上；

對(duì)于標(biāo)稱聲束角較大的副瓣應(yīng)小于主瓣８ｄＢ以上。

７．１１．４焦距

７．１１．４．１檢測(cè)方法

采用與檢測(cè)電磁聲直入射換能器焦距相同的方法，檢測(cè)電磁聲聚焦斜入射換能器的焦距，見(jiàn)７．１０．３．１。

用小直徑平底孔、半球底孔或橫孔繪制一條至少包含八個(gè)測(cè)量點(diǎn)的距離幅度曲線，由曲線上峰值幅

度的點(diǎn)即可求出焦距。

建議這些測(cè)量點(diǎn)要在換能器的焦區(qū)長(zhǎng)度以內(nèi)，其中之一宜靠近峰值。

測(cè)量點(diǎn)中應(yīng)包括相對(duì)于峰值幅度降低６ｄＢ的點(diǎn)。

７．１１．４．２驗(yàn)收規(guī)范

焦距誤差的最大允許值為制造者規(guī)定指標(biāo)的±２０％。

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７．１１．５焦區(qū)寬度

７．１１．５．１檢測(cè)方法

使用電磁聲接收器或橫孔試塊，采用與檢測(cè)擴(kuò)散角相似的方法，見(jiàn)７．１０．２．１，能夠測(cè)定焦區(qū)的邊界。

采用下述方法之一，在兩個(gè)垂直方向上測(cè)定焦區(qū)寬度：

ａ）使用電磁聲接收器：

將電磁聲換能器置于半徑接近于待測(cè)電磁聲換能器焦距的半圓柱體試塊上，通過(guò)掃查試塊表

面，測(cè)出信號(hào)幅度相對(duì)于峰值幅度降低３ｄＢ的各點(diǎn)。

根據(jù)這些角度和已知的試塊半徑能夠計(jì)算出焦距處的聲束寬度。

ｂ）使用橫孔試塊：

按７．１０．２．１ｂ）所述的方法移動(dòng)換能器，直至比焦距處橫孔回波幅度低６ｄＢ時(shí)為止，換能器的

這個(gè)移動(dòng)量能夠測(cè)出垂直方向上聲束的焦區(qū)寬度。

ｃ）用半球底孔參考試塊：

按７．１０．２．１ｃ）所述的方法移動(dòng)換能器，直至比焦距處半球底孔的回波幅度低６ｄＢ時(shí)為止，換能

器的這個(gè)移動(dòng)量能夠測(cè)出垂直和水平方向上聲束的焦區(qū)寬度。

７．１１．５．２驗(yàn)收規(guī)范

焦區(qū)寬度誤差的最大允許值為制造者規(guī)定指標(biāo)的±１０％。

７．１１．６焦區(qū)長(zhǎng)度

７．１１．６．１檢測(cè)方法

根據(jù)７．５．１測(cè)得的距離幅度曲線能夠確定其幅度比焦點(diǎn)幅度降低６ｄＢ時(shí)的各點(diǎn)。各點(diǎn)的坐標(biāo)差值

即為聚焦區(qū)域的長(zhǎng)度（焦區(qū)長(zhǎng)度）。

７．１１．６．２驗(yàn)收規(guī)范

焦區(qū)長(zhǎng)度誤差的最大允許值為制造者規(guī)定指標(biāo)的±２０％。

７．１２三維輻射聲場(chǎng)

７．１２．１通用技術(shù)

電磁聲換能器制造商或代理商在提供換能器產(chǎn)品前宜進(jìn)行換能器三維輻射聲場(chǎng)測(cè)試。

７．１２．２檢測(cè)方法

采用如圖８所示的裝置，進(jìn)行電磁聲換能器的三維輻射聲場(chǎng)掃描測(cè)量。采用斷層掃描的方式，掃描

電磁聲換能器的三維輻射聲場(chǎng)：

ａ）使用電磁聲接收器對(duì)于直入射探頭電磁聲換能器，在其能夠測(cè)量的最大厚度范圍內(nèi)，選擇系列

厚度大平底試塊進(jìn)行測(cè)試，試塊材料為２０＃鋼和鋁。測(cè)量方式采用一發(fā)一收形式，被測(cè)

ＥＭＡＴ在大平底試塊的一側(cè)發(fā)射超聲波，電磁聲接收器在另一側(cè)接收。

測(cè)量時(shí)，脈沖發(fā)射器輸出電磁聲換能器工作的標(biāo)準(zhǔn)電壓或電流，同時(shí)電磁聲接收器在試塊表面

上進(jìn)行Ｃ掃描測(cè)試，取接收信號(hào)的一次波峰值進(jìn)行繪圖，可得到被測(cè)電磁聲換能器在試塊中

的聲場(chǎng)分布圖，如圖９所示，是環(huán)形線圈直入射電磁聲換能器的斷層聲場(chǎng)分布示意圖。

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犌犅／犜３８８９５—２０２０

對(duì)系列不同厚度的試塊分別依次進(jìn)行Ｃ掃描測(cè)試，可得到電磁聲換能器在材料中三維輻射聲

場(chǎng)分布。

ｂ）對(duì)于斜入射電磁聲換能器，則選擇對(duì)應(yīng)入射角的斜面試塊進(jìn)行掃描測(cè)試，如圖１０所示，展示了

４５°斜入射電磁聲換能器在具有４５°斜面的試塊上的聲場(chǎng)Ｃ掃描測(cè)試。進(jìn)行斷層掃描時(shí)，沿斜

面移動(dòng)斜入射電磁聲換能器，每移動(dòng)一定距離利用電磁聲接收器在與聲束垂直的水平面上進(jìn)

行一次Ｃ掃描，重復(fù)測(cè)量完成斜入射