实验一超声波仪器性能的测定.doc

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1、超声波检测实验讲义实验一超声波仪器性能的测定一. 目的：现场测试超声波仪器性能，包括垂直线性，水平线性，电噪声，动态范围和衰减器精 度。二. 实验设备：超声波探伤仪，直探头 （2.5P14，2.5P20, 5P14等均可）IIW1试块（或CSK-IA, 1#试 块等均可）平底孔试块。三. 实验步骤1. 测定垂直线性缺陷在工件中的大小是通过缺陷回波在示波屏上的幅度大小反映的，反射回波幅度是按一定规律反映缺陷实际反射声压的大小，即为仪器的垂直线性状况，以垂直线性误差表示。如图1所示，把与探伤仪连接的直探头平稳地耦合在平底孔试块的探测面上，仪器上的”抑制"与"深度补偿”关闭，在衰

2、减器上应至少留有 30dB的衰减余量，调节”增益”，使直探头在 试块上找到的最大平底孔回波高度为100%满刻度，固定探头位置与接触压力（必要时可采用专用的探头压块）。调节衰减器，依次记下每衰减2dB时平底孔回波幅度的满刻度百分数并记入表1，并与理论值比较，取最大正偏差厶+和负偏差最大绝对值-丨之和为垂直线性误差，即： =（ | + | + | - | ）（%） -（1）注：理论波高值按下式计算- dB=20lg（H 1oo/H）（式中Hoo为以100%满刻度起始的基准波高，H为每衰减2dB时理论上应达到的波高）。最后在图2上以波高（）为纵坐标，衰减量（dB） 为横坐标绘出垂直线性理想线与实测线

3、（按表1），再根据（1）式计算垂直线性误差。表1衰减量（dB）理论波高值（）实测波高值（）偏差土 （%）垂直线线0100279.4463.1650.1839.81031.61225.11420.01615.81812.52010.0227.9246.3265.0284.0303.2高波0 .0 0oo ooo o1 2345 678 9 iH-+A I + I -A I )()1014-6182030图1图22. 测定水平线性缺陷在工件中的位置是通过缺陷回波在示波屏上的位置反映出来的，通过仪器有关旋钮调整能否使仪器示波屏上的水平扫描线按一定比例反映超声波在工件中所经过的距离，即为仪器的水平线性

4、，以水平线性误差表示。如图3所示，把直探头平稳地耦合在IIW1试块上厚度25mm的平面上（应离开边缘有一定距离以防止侧壁效应干扰），调节仪器上的”增益"，"衰减”，”水平"（或"零位”，”延迟"），"深度"（粗调与细调），当采用”五次底波法”时：应使示波 屏上出现五次无干扰底波，在相同回波幅度 侧如50%或80%满刻度）情况下，使第一次底波B1前沿对准水平刻度线的20mm刻度，第五次底波B5前沿对准水平刻度线的100mm刻度，然后依次将B2，B3，B4调节到上述相同幅度下读取第二，三，四次底波前沿与水平刻度线 上的40mm，

5、60mm和80mm刻度的偏差，填入表 2，取最大偏差 max（以mm计）按下式计 算水平线性误差： =（ | max | /0。8L）x100%，式中L为水平刻度线全长， 通常为100mm, 故 0。8L=80mmTBl 1B4 B50 204050 80100探任仪探头内?平穆试块?LB1020 40 60 30 100图3图4表2底波次数B1B2B3B4B5水平刻度标定值（mm）20406080100实际读数（mm）20100偏差（mm）00采用五次底波法仅能测定 0。8L范围内的水平线性，而对前面占 0。2L的范围则不能 测定，因此现在已要求采用六次底波法，即：以相同幅度（50%或80%

6、满刻度）使B1前沿对准水平刻度线 0mm处，B6前沿对准水平刻度 100mm处，也在相同幅度下读取 B2 , B3 ,B4 , B5各底波前沿与水平刻度线 20mm , 40mm , 60mm , 80mm的偏差（见图4），填入表3, 取最大偏差 max（以mm计）按下式计算水平线性误差： =（ max | /L）x100%，式中L为 水平刻度线全长，通常为 100mm。表3底波次数水平刻度标定值（mm）B10B2B3B4204060B5B680100100实际读数（mm）偏差（mm）003。测定电噪声仪器内部电子元件及电路上的固有噪声（电子噪声）的大小对超声检测时的信噪比有影响，并且其大小与

7、仪器的工作频率和脉冲重复频率有关。测定方法：将探伤仪的灵敏度调至最大（”增益"最大，”衰减"为零，”抑制"关闭，”发射强度"或"脉冲能量”最大），且扫描范围最大，在避免外界干扰的条件下（卸掉探头，仪器周围无高频或强磁场干扰等），读取水平基线上电噪声平均幅度在垂直刻度上的百分数作为仪器 的电噪声水平。4。测定动态范围动态范围即是探伤仪放大器的线性工作范围，实用中是指在水平基线上能够识别最小反射波的界限，为了能够尽可能地利用示波屏上的波高值判断缺陷大小，就要求放大器的线性工作范围尽量大，以及动态范围应该尽量大为好。测定方法：测试步骤与垂直线性测量的

8、方法基本相同，即调节平底孔最大回波高度为100%满刻度后，调节衰减器读取平底孔回波从100%满刻度下降到刚刚能够辨认的最小波高（一般取1%或1mm）时衰减器的调节量（dB值），将此作为探伤仪在该探头给定工作频率下的 动态范围（不同参考反射体回波及不同工作频率下的动态范围是有差异的），在测试时可与垂直线性测定同时进行。5。衰减器精度的测定衰减器是超声检测时进行定量评价的关键工具，其示值的准确度直接影响定量评价的精确度。如图1所示，将直探头平稳地耦合在平底孔试块探测面上，找到平底孔最大回波后固定探头，使衰减器读数为零分贝，调节”增益"使平底孔回波高度为100%满刻度，然后调节衰减器，以1

9、dB（或2dB）的步进增量增加到 21（或22dB），记录每次衰减后的回波高度记入表 4（A）栏，再使衰减器读数为 10dB，重新调节”增益”使平底孔回波高度为 100%满刻度，再同 样调节衰减器以1dB（或2dB）步进增量增加到 31（或32dB），记录每次衰减后的回波高度记入 表4（B）栏。注：A对B波高相差dB值按下式计算- dB=20lg（HA/HB）。衰减dB值理论波咼值（%满刻度）实测A值（%满刻度）实测B值（%满刻度）A对B波咼 相差dB值0(10)10010010001(11)89.12(12)79.43(13)70.84(14)63.15(15)56.26(16)50.17(

10、17)44.78(18)39.89(19)35.510(20)31.511(21)28.212(22)25.113(23)22.414(24)20.015(25)17.816(26)15.817(27)14.118(28)12.619(29)11.220(30)10.021(31)8.922(32)7.91以1dB表示，将0-21dB(10-31dB)各次测定误差 dB的绝对值相加除以 22,得到平均每dB的误差值(士)。2 以2dB表示，将0-22dB(10-32dB)各双数dB衰减测定的误差绝对值相加除以12,得到平均每2dB的误差值(± )。3 以12dB表示，将12dB(22

11、dB)时的误差值作为每 12dB的误差值(士)。实验二超声波仪器与探头综合性能-直探头性能参数测定一. 实验目的：掌握现场测试直探头性能参数的方法，包括：探伤灵敏度余量，相对灵敏度，分辨力，始波占宽，声轴线偏移，扩散角及距离-振幅特性二. 实验设备：超声波探伤仪直探头（2.5P14 , 2.5P20, 5P14等均可）平底孔距离-振幅试块或声场测试水槽IIW1试块（或CSK-IA, 1号试块）钢制横孔距离探头近场长度两倍的试块2-200mm钢制平底孔试块石英标定探头（2。5Q20B或5Q20B）石英晶片固定试块三. 实验步骤：1。测定探伤灵敏度余量提示：探伤仪的最大探测灵敏度，或者说可探测到的

12、最小缺陷，以在一定距离和一定尺寸的人工反射体上的灵敏度余量表示，称作探伤灵敏度余量。方法：只使用2-200mm钢制平底孔试块，如实验六中的图1所示放置探头，找到埋藏深度200mm且直径2mm的平底孔最大回波，调整仪器的”增益”和"发射强度”最大，"衰减”为零，”抑制”和"深度补偿”关闭。当仪器上的电噪声太高时，调整衰减器使电噪声平均幅度下降到10%满刻度，设此时衰减器读数为Sc,然后调节衰减器使该平底孔最大回波下降到50%满刻度，设此时衰减器读数为S1，则在该探头和该仪器以及该试块条件下的探伤灵敏度余量为：S=S-So（dB）方法：使用石英标定探头或石英晶片固定试

13、块表示的探伤灵敏度余量。连接石英标定探头耦合在IIW1试块上厚度100mm的侧平面上，找到100mm距离的底面最大回波，按方法（1）调整仪器得到衰减器读数S）后，再调节衰减器使该最大回波下降到50%满刻度，此时衰减器读数为 S2,则在此条件下仪器与石英标定探头组合的探伤灵敏度余量为： S=S-S0（dB）或者改接石英晶片固定试块（石英晶片与厚度 100mm的45#钢试块已粘结成整 体），同样按上述方法可测定在该条件下仪器与石英晶片固定试块组合的探伤灵敏度余量。2。测定相对灵敏度提示：在相同条件下比较被测直探头与石英晶片固定试块的灵敏度差值。连接被测直探头耦合在IIW1试块上厚度100mm的侧平

14、面上，找到100mm距离的底面最大回波，仪器调整同探伤灵敏度余量方法（1），测出将第一次最大底面回波下降到50%满刻度所需的衰减dB值S3,换接上频率相同的石英晶片固定试块（石英晶片与厚度100mm的 45#钢试块已粘结成整体），用同样方法测出将第一次最大底面回波下降到50%满刻度所需的衰减 dB值S4,则在此条件下被测探头的相对灵敏度为：Sr=S3-S4（dB）3。测定分辨力提示：超声波在传递声路上对两个相邻缺陷反射能在示波屏上分辨出来的能力，以分辨力指标衡量，即以一定间隔的相邻反射体其回波分隔程度，以dB表示.把被测直探头如图1所示耦合在IIW1试块上，适当调整”增益”和"衰减器

15、"（衰减器上应至少 预留30dB备用）,并左右适当移动探头，使声程85mm和 91mm相隔6mm的两个反射面回波高 度相同并达到30或40%满刻度（图中的H）,以此为基准波高，减小衰减器数值（释放增益）至这 两个回波之间的波谷上升到波峰原在的基准高度（"H"）,所需dB值即为该直探头在此条件下测得的X分辨力（一般简称为”分辨力"）.它表征对深度方向上相距6mnW个反射体的分辨能力也可以用同样方法以 dB表示对深度方向上相距9mm（91m和100mn两个反射面）时的分辨图1提示：始波占宽是指示波屏上时脉冲在水平刻度线上所占宽度，其大小与仪器的发射强度（发射

16、脉冲持续时间）有关，对超声检测时的近表面分辨力 （探测距离探测面最近缺陷的能力 ）有 影响将探伤仪”发射强度”置中等，把直探头如图2所示耦合在IIW1试块厚度100mm勺侧平面上， 调节仪器"水平”和"深度细调”旋钮,使第一次底波B1，前沿对准水平刻度 50mm第二次底波 B2前沿对准水平刻度100mm即纵波1:2定标）,应注意调节”增益"或"衰减器"（衰减器上至少 预留12dB备用）使B2高度为50-80%满刻度时对准100mn刻度，这样定位的准确度较好，然后 将探头移到2-200mm钢制平底孔试块上，如实验一中的图1放置,找到最大平底孔回波

17、，调 节衰减器或增益使该平底孔最大回波高度达到50%满刻度，固定好探头，然后将衰减器数值减小12dB（释放增益12dB），读取从水平刻度零点至始波后沿与垂直刻度20%线交点所对应的水平距离 W1,换算成钢中纵波传播距离（双声程），以mm表示，即为该直探头在此条件下的负 载始波占宽（见图3）.测出负载始波占宽后，拿起探头置于空气中，抹净探头表面的耦合剂， 读取从水平刻度零点至始波后沿与垂直刻度20%线交点所对应的水平距离W2即为该直探头在此条件下以钢中纵波传播距离（双声程,mm）表示的空载始波占宽.注意：空载与负载始波 占宽在数值上是不同的提示：直探头的名义声轴线是指通过晶片辐射面中心并与该辐射

18、面垂直的轴线，实际上由于装配工艺误差，探头保护膜的厚度不均匀或使用中发生的磨损，磨偏，都会造成声轴线偏移将直探头如图4所示耦合在IIW1试块上，事先应在探头外壳上做好方向标记（X,Y方向）,将探头的几何中心轴对准1.5mm通孔的中心轴，使探头的Y方向与孔轴线平行，沿X方向左右移动探头找到孔的最大回波，此时探头几何中心偏离试块上1.5mm孔中心（距离边缘15mm）的偏移量记作 X（mm）,再使探头转动90° （即用X方向代替原来的Y方向，此时X方向与孔轴线平行），按相同方法测出厶 Y（mm），则声轴线偏移B为：0 x=arctg（ X/35）0 Y=arctg（ Y/35）6. 测定声

19、束扩散角提示:超声波从声源开始成一波束以某一角度扩散出去，在声源（探头）中心轴线上声压（或声强）最大，偏离中心轴线的位置上声压减小，当边缘声压为零时偏离中心轴线的角度称为零扩散角，在此范围内形成主声束，扩散角的大小取决于超声波的波长（和传声介质相关）与探头晶片直径大小，其关系为：0 O=arcsin1.22（入/D）或0 0=70（入/D）（圆形晶片直径 D,波长入）. 扩散角的大小在实际超声检测中影响很大，一般情况下都希望扩散角要小，以获得指向性好，声能集中的狭窄声束，可提高对缺陷的分辨能力和便于准确判定缺陷在探测面上的投影位置在实际评定扩散角时，一般多采用6dB法（0 6dB）和20dB法

20、（0 20dB）.选用1mm或2mm长横孔作反射体，横孔到探测面的距离应大于等于两倍探头近场长度，试块材料应与将要检测的材料相同或相近将探头如图5所示耦合在试块上，事先在探头外壳上做好参考方向标记（X,Y方向）,先以Y方向与孔轴线平行，沿X方向左右移动探头找到横孔 的最大回波，调整仪器”增益"或"衰减"（衰减器上应预留20dB备用）,使该横孔的最大回波高 度为50%满刻度，然后提高增益6dB（或20dB）,沿X方向移动探头至回波高度重新下降到50%满刻度，此时探头中心到孔轴新的水平距离X6dB（或厶X20dB）,设孔中心到探测面距离为L,则扩散角分别为:（ X6d

21、B/L）=tg 0 6dB（ X20dB/L）=tg 0 20dB将探头转动90°后（即用X方向与孔轴线平行）,再用同样方法测出 Y方向的扩散角7. 测定距离-振幅特性提示：探头发射的超声波随距离增大其声压将发生变化,在声场中有声压起伏变化大的近场区和声压随距离单调下降的远场区，距离-振幅特性曲线能反映声场轴线上的声压分布变化规律,从而有利于选择最佳工作区域方法(1)：接触法利用一整套距离-振幅平底孔(或横孔)孔径相同的试块,把直探头耦合在试块上,如图6 所示, 以最远距离的平底孔最大回波高度为50%满刻度时衰减器读数为ai,依次在距离越来越小的试块上找到平底孔最大回波并用衰减器将其

22、高度降到50%满刻度的基准波高，依次读出衰减器上的读数为a2,a3,a4,.直到直探头已无法识别最近距离的平底孔为止，然后以dB值读数为纵坐标，相应的平底孔距离为横坐标，按实测值绘出距离-振幅特性曲线，曲线上的最高 点是近场距离的终点.方法(2):水浸法(适用于水浸直探头)如图7 所示,在声场测试水槽中调节被测探头，使其沿中心轴线移动时始终对准声场测试水槽中的4mm或2.5mm钢制球靶，由远及近地测出探头与球靶间不同距离的回波幅度，同样用直角坐标图形表示，即纵坐标为回波幅度(dB),横坐标为对应的探头至球靶距离(mm).距离-振幅特性曲线上的最高点对应的距离在平直探头时即为探头在水中的近场长度

23、，对于水浸聚焦探头则是探头在水中的焦距(实测值)实验三超声波仪器与探头综合性能-斜探头性能参数测定一. 目的：掌握现场测试斜探头性能参数的基本方法，包括：探头前沿,K值,相对灵敏度，分辨 力，始波占宽，声轴线偏斜，声束纵截面前后扩散角，声束横截面左右扩散角，双峰,距离-振幅 特性二. 实验设备 超声波探伤仪 斜探头IIW1或CSK-IA,1号试块CSQIIA试块石英晶片固定试块三. 实验步骤1. 测定探头前沿提示:一束超声波从晶片定向发射，通过斜楔到达试件表面，在试件表面上开始进入试件的同时发生声束折射，并有波型转换入射点在斜楔上的准确位置必须预先测定才能进行下一步 的K值测定和探伤时的缺陷定

24、位，并且由于斜楔在使用中会不断磨损，因而入射点的位置也将变动，需要经常校对为使用方便起见，以入射点距离探头（斜楔）前端面距离-探头前沿表 示将斜探头如图1所示对准IIW1试块的R100曲面，找到最大回波时固定探头，用钢板尺量出试 块边缘到探头前端面距离X，读数精确到0.5mm，则该探头前沿长度 L=100-X（mm）2. 测定斜探头K值图2提示：斜探头上标志的K值表示在钢中横波折射角3的正切值，即K=tg 3，在实际应用中利用K值确定缺陷位置较为方便，但也由于斜楔在使用中会发生磨损而使折射角发生变化，故亦需经常校验，此外，若斜探头用于其他材料（例如铝合金，钛合金等）时，也应在相应材料的试 块上

25、测定其折射角正切值.在测定K值时，探头入射点到反射体的距离应至少大于等于斜探 头在钢（或相应被测材料）中近场距离的两倍以保证测量的准确性.将斜探头如图2所示放置在IIW1试块上，其中：探头上标称的K值w 1.5时,探头放置（A）处 进行测定,观察50mm孔的回波,按图示Ka公式计算K值,当K值2.5时探头放置（B）处，观 察1.5mm孔的回波,按Kb式计算，当1.5 v Kw 2.5时，探头放置（C）处，观察50mm孔的回波， 按Kc式计算.在测定时应前后移动探头直到找到孔的最大回波时固定探头，再分别测定试块边缘到探头前端面的距离Xa,Xb,Xc,再各自按Ka,Kb,Kc计算各K值,式中L为探

26、头前沿.3. 测定相对灵敏度连接斜探头置于IIW1试块上，使声束方向与试块侧面保持平行并对准R100曲面（如图1）,前后移动探头至 R100曲面回波最高，调整衰减器使回波幅度为 50%满刻度（此时"增益"最大或 某一固定值,"发射强度”也是同样设置，"抑制”与"深度补偿”关闭）,设此时衰减器读数为 S0. 换上频率与被测探头相同的石英晶片固定试块,只调节衰减器使其第一次底波幅度为50% 满刻度,设此时的衰减器读数为 S .则该斜探头与石英晶片固定试块的相对灵敏度为：S=So-S1.4. 测定分辨力在CSK-IA试块上，将斜探头如图3所示放置,通

27、过调整”增益”和"衰减器"（应预先保留至少 30dB衰减量）并适当左右，前后移动探头，使50mm和44mm两个有机玻璃圆柱面反射回波 高度相等并达到40% 满刻度，然后减小衰减器读数,即释放增益，使两回波之间的波谷上升到40%满刻度，即测出波峰对波谷的dB值,表示斜探头对声程差 3mm的两个反射体的分辨力，同样也可以测定对 44mm和40mm两个声程差2mm的反射体的分辨力5. 测定始波占宽将”发射强度”置中等程度的位置，将斜探头置 CSK-IA试块上，其声束对向 R50mm和R100mm 曲面，找到最大回波，调整”水平”和"深度”旋钮使R50mm回波前沿对准水平

28、刻度的50mm使R100mn回波前沿对准水平刻度的100mm声程1:1定标）,调节”衰减器”使R100mn的最大回波高度为50%满刻度，然后将”衰减器”减少40dB（增益提高40dB）,这时把探头提起置于空气中， 抹净探头上的耦合剂，读取从水平刻度零点至始波后沿与垂直刻度20%线交点对应的水平距离W,即为该斜探头的空载始波占宽，用钢中横波传播距离（mm）表示.6. 测定声轴线偏斜提示：声束从晶片发射后本应按照探头的几何中心轴线方向传播，但是由于制造装配上的误差以及使用过程中的斜楔磨损，都会使声束偏离几何中心轴线，从而影响缺陷定位的准确性.将斜探头置于IIW1试块厚度25mm的平面上，如图4所示

29、,对向棱边，其中KW 1的探头测 试时利用试块的上端棱边,K > 1的探头，测试时利用试块的下端棱边.前后移动和左右摆动探头找到棱边回波最高，然后用量角器测量斜探头侧面与试块端面法线的夹角0,即为声束偏斜角，读数应精确到 0.5 ° ,或者也可以在斜探头侧面以入射点位置（由探头前沿确定）为端点，用钢板尺测量该点到棱边的垂直距离H和沿探头侧面延伸到棱边的距离S,则声轴线偏斜角为：0 =arccos（H/S）提示：声束从晶片发射时，倾斜晶片两端声线入射角不同 ，造成折射声束纵截面的前后扩散角不同，使折射声束有上抬倾向将斜探头如图5所示放置对准IIW1试块上的50mm或1.5mm）孔

30、，首先前后移动探头找到 最大回波，可按前面实验得到斜探头声轴线折射角3 o（或K值）,然后在此点向前移动探头至回波幅度下降6dB时，按K值测定方法测出此时 6dB扩散声束后缘折射角3 1,则该探头声束纵截面的后扩散角（3 0-3 1），把探头后移，用同样方法测出其前扩散角为（32-3o）8. 测量声束横截面左右扩散角提示:用以校验声束对称性将斜探头置于IIW1试块厚度25mm的平面上，对准1.5mm横通孔（此时呈竖孔），如图6所示. 首先在平面上移动探头找到竖孔的最大回波，孔中心到探头入射点（由探头前沿确定）的距离Xo=25K（直射法）或2x25K（ 次反射法），然后左右平移探头至其最大回波幅

31、度下降6dB时得到移动距离W和W,则该探头的声束横截面左右扩散角分别为 ：0 +=arctg（W +/Xo），0 -=arctg（W -/Xo）9. 测量斜探头发出的波束有无双峰存在7提示：斜探头声场中有时会出现较大的副瓣，这与晶片电极的焊点以及阻尼块等制作工艺有关,以至在形状上呈现两个声能相对较集中的声束，称为"双峰”现象,双峰现象的存在将影响缺陷的定位与定量评定，因此,对于存在双峰的探头一般均应予报废将斜探头如图5所示放置,首先找到最大反射回波，然后仔细地前后移动探头，观察回波是否 单调下降，若有双峰存在时，则在主声束两侧的回波幅度会出现上升现象，图7示出几种双峰的形状，如果使用

32、频谱仪测量能更直观地观察到双峰的形状10. 测量距离-振幅特性在CSK-HIA 或CSK-IIA试块上，以埋藏深度为10,20,30,40,50,60,70mm的一组短横孔或长横孔反射体，首先以埋藏深度 70mm如果探伤仪灵敏度不够则从50mm起）的最大反射回波高度为40%满刻度作为基准波高，逐次测量各反射体回波高度相对于基准波高的dB值,然后以回波高度dB值为纵坐标，反射体埋藏深度为横坐标，即可绘出该探头的距离-振幅特性曲线（方法与直探头的距离-振幅特性曲线测绘方法基本相同）实验四超声波仪器与探头综合性能-组合双晶直探头性能参数测定一. 实验目的：现场测试组合双晶直探头性能参数，包括相对灵敏

33、度和距离-振幅特性二. 实验设备：超声波探伤仪组合双晶直探头石英晶片固定试块平底孔距离-振幅试块（一组）阶梯式平面试块三. 实验步骤：1 测定距离-振幅特性提示：组合双晶直探头是在一发一收并且声束以一个较小的角度倾斜入射的状态下工作，其声场中的声压分布有其独自的规律（如存在声束交会区，焦距等）将探头稳定地耦合在平底孔距离-振幅试块上，从埋藏深度最大的试块（如40mm开始，以其平底孔回波最大幅度为50%满刻度，然后顺序逐块测定其他各试块上平底孔回波与基准波高（50%满刻度）相差的dB值，最后以纵坐标表示回波幅度dB值，横坐标为平底孔埋藏深度，构成距离-振幅曲线在该曲线图中波幅最高点对应的平底孔埋

34、藏深度即是组合双晶直探头在该 种材料中的焦距，以此点起两边下降6dB对应的平底孔埋藏深度之间的区域即为声束有效交 会或者称为声束覆盖的高灵敏度区域（见图示）.或者，把探头置于阶梯式平面试块上，同样测定在不同厚度上的底面回波幅度dB值，从而绘出距离-振幅曲线.2 测定相对灵敏度：选择焦点距离为阶梯式平面试块上的测试厚度，使被测探头在试块上获得最大底面回波（此时超声波仪器”增益”和"发射强度”置于某一定值即可），调节”衰减器”使底波高度为 50%满 刻度，此时”衰减器”读数为S1，将超声波仪器工作状态换为”单探头”状态，换上频率与被测探头相同的石英晶片固定试块，只调节”衰减器"

35、，使第一次底波高度为50%满刻度，此时”衰减器"读数为Se则:组合双晶直探头的相对灵敏度为：S=S1-Se提示:这种测定相对灵敏度的方法只是为了挑选相对灵敏度较高的组合双晶直探头阴影区声束覆盖区实验五超声波仪器与探头综合性能-回波频率的测定一. 实验目的：测定超声回波频率的简便方法二. 实验设备： 超声探伤仪 示波器 直探头 斜探头组合双晶直探头IIW1试块（俗称"荷兰试块”）三. 实验步骤：探伤仪置”单探头"工作状态（双晶探头时置”双探头”工作状态）,连接被测探头固定（稳定地 耦合在）IIW1试块上（如图所示）-直探头置于厚度100mm的侧面上使第一次底波最高，

36、组合 双晶探头置于厚度 25mm的平面上使第一次底波最高,斜探头置于试块侧面对向 R100圆弧面 并使R100圆弧面回波最大用示波器连接探伤仪接收（输入）端观察底波的扩展波形（如图所示）,在此波形中以峰值点 P 为基准,在示波器上读出前一周期和后两周期 ,共计三个周期的时间 T3,根据fe=3/T,可计算 出回波频率fe根据已计算出的回波频率fe和探头标称频率fo,可已计算出探头的回波频率误差： fe=(fe_fo)/fox100%注：必要时也可以只读取峰点前后各一周期，共计两个周期的时间T2,根据fe=2/T,计算回波频率,再按同样方法计算回波频率误差,在实际应用中，一般不希望探头回波频率误

37、差提示：探头回波频率实测值或回波频率误差将影响探头标称工作频率下所设定的近场长度.扩散角，计算法缺陷定量等与波长有关的参数最大超过10%.P实验六 材质衰减系数的测定一. 目的：测量材料的综合衰减系数(视在衰减系数),用于实际检测中对缺陷的正确定量评定二. 实验设备：超声波探伤仪直探头有平行表面的工件试样三. 实验步骤：提示:超声波在介质中传播时，除了由于声束不断扩大的扩散损失外，还有材料的组织结构对超声波的散射和内耗吸收，使得超声能量随着传播距离的增加而减弱(单位横截面积上通过的声能减少)，此即超声衰减超声衰减系数的大小和具体数值 ，不仅对缺陷定量评定时有意 义，而且对评定材料显微组织时也有

38、很大意义测试方法：1 计算直探头的近场长度：N=D2/4入2 将直探头稳定地耦合在试样平面上，使示波屏上至少出现两次底波，调节超声波仪器”增益"，使第一次底波高度达到80%满刻度，然后调节”衰减器"，减少衰减器数值，使第二次底波高度也达到80%满刻度，所需要的dB值即是第一，二次底波高度相差的dB值:(Bi-B»dB3 根据工件表面光洁度确定”往返损失"dB值：一般对冷轧钢板等黑皮光亮件的往返损失取0.5dB/次，对一般锻件或热轧件则取1-2dB/次4 按下述不同情况计算在该测试条件下的衰减系数： 当工件厚度 TW 1.6N时：a =(B 1-B2)-

39、一次往返损失/2T (dB/mm)式中T为工件厚度(mm) (b)当工件厚度 T> 1.6N时：a =(B 1-B2)-6- 次往返损失/2T (dB/mm) 式中分子项中的"6" 为扩散损失修正项 6dB,这是根据20lg(m/n)得出的(m,n分别为采用的底波次数，这里采用的 是一次和二次底波，因此可得出6dB)注：上面所示出的a为单声程衰减系数，因为这是用"2T"表示超声波在工件中往返的路程，它表示超声波在工件中实际传播1毫米时的声能损失 dB值.在实际检测中，常常采用双声程衰减系数，这时的计算式中分母项为"T",表示工件

40、实际厚度1毫米对声能损失的dB值.实验七不同光洁度探测面透入声能损失值的测定（表面损失补偿）一. 实验目的：不同表面光洁度的工件探测面对透入声能有不同影响，需要测定表面补偿以保 证对工件的检测灵敏度二. 实验设备：超声波探伤仪直探头（2.5MHz和5MHz各一只）斜探头（同型号的一对）CSQIIA试块厚度30mml钢板对接焊缝试块厚度45mm钢板试块厚度45mm光面钢试块（与钢板同材料,同热处理状态）三. 实验步骤：1 纵波直探头的测定将2.5MHz直探头稳定地耦合在厚度 45mm的光面钢试块上，调整”增益”使第一次底波高度为 50%满刻度，然后移到厚度45mm的粗糙表面的钢板试块上，减少”衰

41、减器"dB数值，使钢板的第 一次底波高度也达到 50%满刻度，所减少的dB数值即是该探头对光面钢试块与粗糙表面钢板 试块之间表面声能损失应补偿的dB值换用5MHz直探头重复上述步骤，可以发现在检测频率不同的情况下表面声能损失有不同.2 横波检测时的测定把探伤仪置”双探头”工作状态，将同一型号的一对斜探头如下图所示,稳定地耦合在CSK-IIIA试块厚度30mm的平面上，调整两探头相对位置，使其相距一个跨距并处在同一直线 上时的穿透波波幅最高，调整仪器”增益”使穿透波的波幅为 50%满刻度，然后移到厚度 30mm 的粗糙表面的钢板对接焊缝试块上，以同样的方式和条件找到最大穿透波，减少&q

42、uot;衰减器"dB值，使最大穿透波的波幅也达到50%满刻度，所需dB值即是永恒波检测该钢板时对应光面试块的表面声能损失应补偿的dB值.注:在测定表面损失补偿时，所用做对比的试块应与被检工件厚度相同并且声学特性也应基 本相同（声速,声衰减等）提示：这种方法所测定的表面声能损失其实包含了上下底面共同造成的表面声能损失，要仅仅测定上表面或下表面单独的表面损失 ，则应考虑钢板试块的一个表面应与光面试块相同这在使用一次底波之前检测缺陷的纵波法检测中，底面的表面损失补偿就是多余的了 ，特别在较粗糙表面的情况下表面损失补偿值较大，有可能会造成检测灵敏度偏高 ，影响缺陷定量的准确性-特别是对于验收

43、临界缺陷的情况下 . 发厂Ir收实验八超声检测时的水平扫描线（时基线）调整（定标）一. 实验目的：纵波直探头,斜探头和组合双晶直探头在超声检测作业中校正水平扫描线（时 基线）-俗称"定标"二. 试验设备 超声波探伤仪 直探头 斜探头组合双晶直探头CSK-IA试块平底孔平面试块（平底孔埋藏深度1020mm孔深1520mm）三试验步骤提示:探伤仪示波屏上的水平扫描线可通过调整达到与超声波在工件中的传播时间成正比例关系,从而可以从水平刻度上直接读取超声波探测距离，为了精确校准，一般至少需要有两个回波信号进行标定，以将晶片发出超声波通过保护膜，耦合层或斜楔的时间移出零刻度，使水平扫

44、描线刻度的零点真正代表从工件表面进入的起始时间，而水平刻度上显示的回波信号将能根据水平刻度值读出其相应的探测距离1. 纵波直探头检测时的定标方法水平线上的刻度表示超声纵波传播距离，常采用1:1或1:2等整数比例，例如：将直探头平稳地耦合在CSK-IA试块厚度25mm的平面上，探伤仪的”深度粗调”置100mm档，调整"水平"旋钮使底波B1前沿对准水平刻度 25mm调整"深度细调”旋钮使底波B2前沿对准 水平刻度50mm注意:在调节B2时，B1的位置也会变动，因此需要反复调整到 B1，B2分别对准 25mm和50mm），此时即为1:1定标，此时水平刻度线全刻度 （10

45、0mm）代表工件厚度100mm双声 程-往返） 又如：仍如上述，但使B1前沿对准水平刻度 50mm，B2前沿对准100mm则成2:1定标，即水平刻度线 全刻度（100mm）代表在工件中传播距离 50mm单声程）再如：将直探头平稳地耦合在 CSK-IA试块厚100mm的侧面上，将"深度粗调"加大一档，调节"水平" 旋钮使B1前沿对准水平刻度 50mm调节"深度细调”旋钮使B2前沿对准水平刻度100mm调节 时注意认准B1和B2,因为存在的侧壁效应影响会有迟到波出现 ），这样就成为1:2定标，此时 水平刻度全长（100mm）代表工件厚度 200mm双声程-往返）其余类推注:定标时关键要注意所用试块材料应与被检工件的材料相同或相近，实际上也并不一定要有专用试块，可以直接在被检工件上进行 ，其实这样能更精确定标，因为超声波传播速度不会 因材料差异而发生变化另外，在定标过程中不用顾及始波前沿是否对正水平刻度零点，因为始波前沿代表的是从晶片开始发射超声波的时间，还要经过保护膜及耦合层的时间才开始进入工件，因此在探伤仪正常，定标正确时，始波前沿应该落在水平刻度零点的左边2. 横波斜探头检测时的定标方法根据水平刻度线读数代表工件中超声波实际传播声路的距离，还是代表反射体距离探测面的埋藏深度，或者是代表反射体在探测面上投影至斜探头入射点的水平距离