【JB机械标准】JB-T 7522-2004 无损检测 材料超声速度测量方法.pdf

《【JB机械标准】JB-T 7522-2004 无损检测 材料超声速度测量方法.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《【JB机械标准】JB-T 7522-2004 无损检测 材料超声速度测量方法.pdf（21页珍藏版）》请在三一文库上搜索。

1、I CS 1 9. 1 0 0 J 0 4 J巳 中 华 人 民 共 和 国 机 械 行 业 标 准 J B / T 7 5 2 2 -2 0 0 4 代替J B / I 7 5 2 2 -1 9 9 4 无损检测材料超声速度测量方法 N o n - d e s t r u c t i v e t e s t i n g 一 P r a c t i c e f o r m e a s u r in g u l t r a s o n ic v e l o c i t y i n ma t e r i a l s 2 0 0 4 - 0 6 - 1 7 发布2 0 0 4 - 1 1 - 0 1

2、实施 中华 人 民 共 和 国 国 家 发 展 和 改 革 委 员 会 发布 标准下载网() 免费标准网( w w w . f r e e b z . n e t ) 标准最全面 免费标准网( w w w . f r e e b z . n e t ) 无需注册 即可下载 .1 B / r 7 5 2 2 -20 0 4 目次 前言. . . . . . . . -. -. . -. . . . . . . . 价. - . . . . . ， .- . . . 一t . - . ， . . ， ， - 1 范围 . . . . . - . ， . . . . . . . . . . . ，一

3、 ， . . . . . . . . . . . . - . . . . 一 t . 2 规范性引用文件 . . . .， 一 ， ，. .- . - . -. . ，. . . . . . . . 3 术语和定义二 ， . . . . . . . - . . . . .- . - . . . . . - . .- ， 二 _ . . . . . - . . . 一t 4 方法概要二 . . . . -. . . . . . . . . . . . - . . . - . 一 ， . . ， 一 ， -一， . . . . . .一 5 仪器设备. ， ，. . . . . . . . . .

4、 - . . . - . . . . ， .， . . . . . . . 5 . 1 检测仪器. . . . - .- . . . . . . . . . . . . - . - . - . . . . 一 ， - .- 价 . . . . t . . t 5 .2 探头 . . . . . . . . . . . . ， .- . . . . . . . - . . . . . . . - . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 .3 祸合剂 . - . . . . . 一 t . - -. . ， . 一 t .- . . . . . . . .

5、. . . . . . 5 .4 标准参考试块 . . t . . . . . . . . . . . . . 一. . . . . . . . . . . . . - t . . . 二 . . . . 6 测量程序 . -. . . . . . . . . . . 一t . . . - . . . . - . 一 t . . . . . . . . . . . . . . . . 6 . 1 纵波速度 . . . t .t . . . . . . . . . . . . . . - . - . - t . 一 t . . . . . . 二 . 6 .2 横波速度 t .t . t .t

6、. . . . . . . . . . . . . . . - . 一 t . . . . . . 7 报告. . . . . . . . . . . . . . . . . -. . . . . .一 t . . . t . . - . . . . . - . . . . . . .t . . 二 附录A( 资 料性附录) 材料超声速度测量的其他重要技术.- . . . . . . . 一t . - A . 1 引言. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . -. . . ， ， 价，- . . . . . . . . . . . 二 A . 2 超声

7、仪器的特性 . . . 价 . . . . . . . . . . . - . . . - . . 一 t . . A . 3 精密示波器. . t . . . . . . . . . ， ， - . . . . . . . - . . . . . t . . A .4 电子时间标记. . . . . . .- . . -. - . . ， . . . . . . . . . . . . . . . . . . 一. A . 5 超声干涉计 ( 速度比 较仪) A .6 穿过混凝土的脉冲速度. . . . .- . . -. . . . . . . . . - . ， ， 二 . -. . -

8、 . . . t . A .7 脉冲回波双晶探头方法. . . . . .- . . . . . . . . t . . . - . . . . .一“价 . . A . 8 谐波法 ( 零值法) A .9 相位比较法. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . A . 1 0 脉冲重叠法 . . . . . . 一 ， . . . . . . . ， . - . - . . . . . . ， . . . . . . A . 1 1 脉冲回 波交迭相速度法.

9、. . . 一 . - . .- . . . . ， - . . . 一 价 . ， . . . .- . . . . . A . 1 2 声共振法 . . . . . . . .- . . . . . ， . 一， - . . . . . . . . .- . ， . . .- - . - . A . 1 3 瞬间 接触压力藕合技术. . . . . . . - . . . . . . . . . . . . . -. . ， . . - . . A . 1 4 开槽杆和阶 梯线技术 . . . . . . . . . . -. . . . . . . . . . . . . . . A .

10、 1 5 连续波 ( C w)相敏技术 . . . . . . . . . . . . ， . . 一 . 二 . . . . . A . 1 6 测 量 材 料 声 速的 其 他 替 代 方法. - . .- . . . . . . -. 一 . . - . . . . . . . . . . . . . . . . . A . 1 7 透射传播一 脉冲回 波法 . . . . . . . . 一 ， . . . . . . . . 一 . . . . . ， . . A . 1 8 不依赖于 厚度的速度计方法. . . ，. . . . . . . . . . 附录B( 资料性附录) 工程

11、材料中的 声速. .， . . . . . . . 价 附录C( 资料性附录)水中 超声速度随温度的变 化二， .， . . - . . . . . . . . . - . . 图 1 始波脉冲和7 个反射回波二价. . 价 . . . . 图A . 工 避免因视差引起误差进行的仪器设置. . . - .， ， . . . 图 A . 2 仪器读数设置 . . . . . .- .， . . . . ， I ll . l . 1 1 . 1 . l ! . ! ! ， 心 . 2 ， 诵， 3 . .， . t . . .t . . . . . . . . t . . . . . . .t .

12、 . . . . 5 . t . . . . . . t . . . . 5 . t .t . t . . . . 5 . . . . 二 _ 二 . . . . . 5 . . t . . . . . . 5 . . . . t . .t . . . . . 6 . . . . . . . t. . . . 6 . . . -. . . . . . 7 . . . . . . . . . . . . . . . 二7 . .二 t . t . . . . 8 . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 t . . . . . . . . . . . . 8 . .

13、 . . . 9 . “ . . .二 t . . . 9 . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 . . . . . . . .- . . . . . . . 1 0 . . . . . . . . . . . . 一 工 1 . . . . . . . .1 2 . . 二. ， . . l a 二 . ， . . . . - . . 1 6 ， 一，. 、 . . . . . . . . . . . 2 . . . . . . . . . 7 二 .“ . 1 1 标准下载网() 免费标准网( w w w . f r e e b z . n e t ) 标

14、准最全面 免费标准网( w w w . f r e e b z . n e t ) 无需注册 即可下载 J B/ I 7 5 2 2 -2 00 4 表A. 1 表B . 1 表 B . 2 表 CA 对 于4 5 人 射 角的W l t p 计 算 值一， 、 二 . ， . 工程材料中的声速 . - . - 一 价 . ， . ， . . 一 价一: 一 一些陶瓷材料的密度和 超声速度 . . . . 水中超声速度随温度的变化 ，. . 二 ， 二， . ， - - 二 二 免费标准网( w w w . f r e e b z . n e t ) 标准最全面 免费标准网( w w w .

15、f r e e b z . n e t ) 无需注册 即可下载 . l B/ T 75 2 2 -2 0 0 4 前言 请注意本标准的某些内容有可能涉及专利。本标准的发布机构不应承担识别这些专利的责任。 本标准修改采用A S T M E 4 9 4 - 9 5 : 2 0 0 1 材料超声速度测量方法( 英文版) 。 本标准代替J B / T 7 5 2 2 -1 9 9 4 材料超 声速度的 测量方法 。 本标准根据A S T M E 4 9 4 - 9 5 : 2 0 0 1 重新起草。 考虑到我国国情， 在采用A S T M E 4 9 4 - 9 5 : 2 0 0 1 时， 本标准做

16、了 一些修改。 有关技术性差异如下: a )引用了与 A S T M标准相当的我国标准.而非 A S T M标准: b )删除 A S T M标准的资料性附录X1 o 为便于 使用，本部分还做了下列编辑性修改: a “ 本方法”和“ 本规程” 一词改为 “ 本标准” : b ) 插人G B / T 1 . 1 规定的引导语; c ) 按G B / T 1 . 1 规定对附录号和部分条 号重新做了 编号。 本标准与J B / T 7 5 2 2 -1 9 9 4 相比， 主要变化如下: 增加了 术语和定义 ( 见第3 章) : 增加了方法概要 ( 见第4 章) : 修改了材料超声速度测量的其他重

17、要技术 ( 1 9 9 4 年版的附录A和附录B ;本版的附录A) : 调整了工程材料中的声速 ( 1 9 9 4 年版的附录C ; 本版的附录B ) : 调整了水中 超声速度随温度的 变化 ( 1 9 9 4 年版的附录D : 本版的附录C ) o 本标准的附录A 、 附录B和附录C为资料性附录。 本标准由中国机械工业联合会提出。 本标准由 全国无损检测标准化技术委员会 ( S A C / T C 5 6 ) 归口 本标准起草单位: 国家质量监督检验检疫总局锅炉压力容器检测研究中心。 本标准主要起草人: 沈功田、 吴彦。 本标准所代替标准的历次版本发布情况为: 一 一-J B / T 7 5

18、 2 2 - 1 9 9 4 , 免费标准网( w w w . f r e e b z . n e t ) 标准最全面 免费标准网( w w w . f r e e b z . n e t ) 无需注册 即可下载 J B/ T 7 5 2 2 - 2 0 0 4 无损检测材料超声速度测量方法 1 范围 本标准 规定了用 A型脉冲反 射式超声探伤仪测量材料中 超声速度的 测试程序。本 标准描述了一种 通过与超声速度已知的 参考材料进行对比 测量来确定未知材料试样中超声速度的方法。 本标准测量的试样是指厚度大于或等于5 m m的固 体材料， 其与 超声波能量传播方向 垂直的两个表 面 之 间的 平

19、 行 度 在士 3 。 之间 ， 与 超 声 探 头 祸 合的 表 面 要 有 优 于3 .2 p m 的 表 面 粗 糙 度。 用其他专门研制的 超声仪器、 辅助设备和专项技术可获得更精确的结果。 附录 A中列出了测量超 声波速度的其他一些方法。 注 1 :包括技术、仪器、材料种类和操作人员等因素的变化都将引起绝对速度指示的变化，有时甚至会达到5 % 注2 :受上述因素中单一因素影响的结果预期能更加精确 ( 可能在 I %的公差范围以内J 2 规范性引用文件 下列文件中的条款通过本标准的引 用而成为本标准的条 款。 凡是注日 期的引 用文件 其随后所有的 修改单 不包括勘误的内 容) 或修订

20、版均 不适用于 本标准。 然而， 鼓励根据本标准达成 协议的各方研究 是否可使用这些文件的最新 版本。 凡是不注日 期的引用文件， 其最新版 本适用于本标准 G B / I 1 2 6 0 4 . 1无损检测术语超声检测 J B / I 9 2 1 4 A型脉冲 反射式超声探伤系统工作性能 测试方 法 ( 几厅9 2 1 4 -1 9 9 9 , n e q J I S Z 2 3 4 4 : 1 9 9 3 ) 3 术语和定义 G B /T 1 2 6 0 4 . 1确立的术语和定义适用于本标准。 4方法概要 在固体中能 够传播几个可能的振动模式。本 标准涉及到两种传播速度， 即纵波的速度

21、( V I ) 和横波 的速度 ( V , ) 。当试样在与波束垂直方向上的几何尺寸远大于波束面积和波长时， 纵波速度不受试样几 何形状的影响。 横波的 传播速度基本上不受 试样几何尺寸的影响。 该处描述的方法， 仅适用于常规脉冲 反射式超声探伤仪。 5 仪器设备 本标准中采用的超声检测系统可包括以 下部分。 5 . 1 检测仪器 检测仪器是任何由时基线、 发射 脉冲) 装置、 接受装置 ( 回 波放大器) 和 能产生、 接受并显示 超 声波电 信号的A扫描显示电 路组成的 超声仪器。 仪器应能 沿A扫描时基线以士 。 .5 二 的精度读出人、 A , . 人、 A , ( 其定义见6 . 1

22、 . 4 和6 . 2 . 4 ) 等几个位置。为了获得最佳的精度， 应在能够显示至少 2 次， 最 好是5 次清晰反 射回波的条件下，采用尽可能高的 频率。 5 .2 探头 根据接触法 设计用来检测的探头能产 生并接收适当大小、 类型和 频率的 超声波。 直接接触纵波模 式 用来测量纵波速 度，直接接触横波模式用来测量横波 速度。 5 .3 祸合荆 免费标准网( w w w . f r e e b z . n e t ) 标准最全面 免费标准网( w w w . f r e e b z . n e t ) 无需注册 即可下载 J B / T 7 5 2 2 -2 0 0 4 对于纵波速度测量

23、， 藕合剂 应是实际使用的材料， 例如， 洁净的轻 质油: 对于横波速度测量， 应该 采用高粘 性的材料， 如树脂或固 体粘结剂。 对某些材料。 使用类聚丁烯、 蜂蜜或其他高钻弹 性的材料更 有效。 大多数液体中， 不传播横波。 对多-T L ,1s水的 材料， 要求采用特殊的非液态藕合剂。 藕合剂不得对 材料本身有害。 5 . 4 标准参考试块 5 . 4 . 1 速度标准试块: 任何已 知超声波速度。能被声波穿透，且有适当的表面粗糙度、 形状、厚度和 平行面的 材料。 标准试块的声速应由其他一些更高 精度的技术或与已知水的声速 ( 参见附录A .5 和附录 C )相比 较来确定.参考试块应

24、该与被测材料具有相似的衰减系数。 5 .4 .2 水 平线性测试， 参见J B / f 9 2 1 4 水平线性测定方法。 6 测，程序 6 . 1 纵波速度 用纵波在未知材料中的传播时间与在速度标准试块 ( V k )中的传播时间进行比 较来确定纵波速度 ( V I ) . 6 . 1 . 1 选择具有两个平行表面的 试块并测量其厚度， 精度高于i - 0 .0 2 t n m或0 . 1 % . 6 . 1 .2 在每泞 雌 式 块上用探头测得一个信号模式 ( 如图1 所示) ， 在可清晰分辨的条件下. 尽可能使反射 回波数多。两次测量的时基 ( 扫描线控制)必须设置成相同。 图 1 始波

25、脉冲和 7个反射回波 6 . 1 .3 用 刻度尺或卡尺分别测量已知和未知材料试块上第一个反射回波前沿和 最后一个可清晰识别的 反射回波前沿之间的时基线距离。 为了获得更高的精度， 可在第一个反射回波的前沿位置固 定之后， 调 节放大最后一个反射回波， 使之与第一个反射回波的高度一致。 这样能测量到更精确的时间或距离。 随 后再确定最后一个反射回波前沿的位置。 在任意两个反射回 波之间， 信号传播声程为两倍的试块厚度 信号传播通过试块并返回 到人射点称为一次完整路径。 在图 1 中回波1 和回 波7 之间 信号通过了6 次 完 整路径。 计算在两个被测试 块上从第一个反射回波 到最后一个反射回

26、波之间通过的完整路径次数。 这个 数字比反射回波的 数目 少 1 。 注意每次测量到的 试块厚度、 完整路径次数和从第一个到最后一个回波之 间的距离不必相同。 6 . 1 .4 依下式计算未 知声速值: v p ( A k n tt ,v k ) / ( A in k t k ) ， 。 ( 1 ) 式中: A k沿A扫描显示的时基线测量到已知材料从第一个到第N个反射回波之间的距离， 单位为m 。 厂 一 - 未知材料中完整路径的次数: 犷-未 知 材料 的 厚 度， 单 位 为m ; V A 已知材料中的声速， 单位为m / s ; A 一沿A扫描显示的 时基线测量到未知材料从第一个到 第N

27、个反射回 波之问的距离， 单位为m : 免费标准网( w w w . f r e e b z . n e t ) 标准最全面 免费标准网( w w w . f r e e b z . n e t ) 无需注册 即可下载 J B / T 7 5 2 2 -2 0 0 4 n k 已知材料中完整路径的次数: t k 一已知材料的厚度，单位为me 注:只要系统保持一致。在测量中采用什么单位并不重要. 6 .2 横波速度 通过比较横波在已知超声速度 v , )的材料和未知材料中的传播时间来确定横波速度 ( v , ) , 6 . 2 . 1 选择两个表面为平行平面的试块，并测量其厚度， 精度高于土 0

28、 .0 2 m m或0 . 1 % . 6 .2 .2 在每个试块上用探头测得一个信号模式 ( 如图1 所示) ，在可清晰分辨的条件下， 尽可能使反射 回波数多。两次测量的时基线 ( 扫描线控制) 必须设置成相同。 6 .2 .3 用刻度或卡尺分别测量已知和未知材料试块上第一个反射回波前沿和最后一个可清晰识别的反 射回波前沿之间的时基线距离。 为了获得更高的精度， 可在第一个反射回波的前沿位置固定之后， 调节 放大 最 后一 个 反射回 波， 使之 与 第 一个 反 射回 波高 度 一 致. 这 样能 测 量 到 更 精 确的 时 间 或距 离 。 这 增加 了衰减信号中的高频成分。 随后再确

29、定最后一个反射回波前沿的 位置。 计算在两个被测试块上从第一个 反射回波到最后一个反射回波之间通过的完整路径次数。 这个数字比回 波数目 少 1 。 注意每次测量到的 试块厚度、 完整路径次数和从第一个到最后一个反射回波之间的距离不必相同。 6 .2 .4 依下式计算未知声速值: v im - ( A ,n ,t , v , ) / ( An t , ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ( 2 ) 式中 A j- -沿A扫描显示时基线测量到已知材料从第一个到第N个反射回波之间的距离， 单位为m : n J 一一 未

30、知材料中完整路径的次数: 一 - 未 知 材 料的 厚 度. 单 位 为m ; vi- - 已知材料中的横波速度， 单位为n 公 5 : 人 沿A扫描显示时基线测量到未知材料从第一个到第N个反射回波之间的距离，单位为m : n ,- 一 已知材料中完整路径的次 数; 一已知材料的厚度，单位为me 7 报告 声速测量报告中应包括如下数据。 a )纵波: Ak = 一- m: n 户: 11 = 一 一m ; v k = m/ s ; A户一m: n k =; t k - m : v , ( 用公式 1 )一“ / s o b )横波: A一m: n 二; t, = m ; v _ m/ s :

31、A, = m; n; 免费标准网( w w w . f r e e b z . n e t ) 标准最全面 免费标准网( w w w . f r e e b z . n e t ) 无需注册 即可下载 r s r r 7 5 2 2 -2 0 0 4 t , = m ; v t ( 用公式2 ) = c )水平线性。 d )测量频率。 e )藕合剂。 f )探头: 1 )频率; 2 )尺寸; 3 )形状: 4 )类型; 5 )序列号。 9 ) 试块几何尺寸。 h )仪器: 1 )名称; 2 )型号; 3 )序列号: 4 )相关控制设置。 m I s . 免费标准网( w w w . f r e

32、 e b z . n e t ) 标准最全面 免费标准网( w w w . f r e e b z . n e t ) 无需注册 即可下载 .r s r r 7 5 2 2 - 2 00 4 附录A ( 资料性附录) 材料超声速度测t的其 他重要技术 A. 1 引言 A . 1 . 1 一些 技术可以 用来精确测量材料中的超声速度。 这些技术大多 需要用到专门 研制或辅助性的仪 器设备 A . 1 . 2 能自 动测量声速或时间间隔 或同时测量两者的 仪器都可以买到。原 本为其他测量而设计的仪器 ( 如厚度计量器) 也可用于 声速 O N 量。 A . 1 . 3 已经引人了 各种方法来解决对

33、试块中波形的时间间隔 或数目 进行精确测量的问题。 本附录 不可 能涵括所有这些技术 本附录对拥有更精密的仪 器或能得到辅助仪器及希望得到更精确结果的 情况来说 是有用的 A . 1 . 4 本附录将包括一 些只适合在实验室中使用的技术。只 有在诸如实验室中才能达到的严格控制的 条件下才能得到最精确的结果。 测量过程可能会很缓 慢且需要精心准备的试块 A. 2 超声仪器的特性 超声仪器可测量随时间传播的 超声波。 A. 3 精密示波器 辅助的 精密阴极射线示波器能用来观察回 波模式。 使用精密示波 器的 标准水平显示能 测量出连 续多 次反射回波之间的传播时间。再按下式计算速度: 速度 m /

34、 s ) = 2 厚度 ( m ) / 时间 ( s ) A . 4 电子时间 标记 A .4 . 1 在基本的仪器显示器上可以用 一个附件来为一个步骤显 示一 个或更多 视频 标记 这通常添加在 标准回波 模式上。标记可用标准控制器来移动。 控制器可直接按微 秒读出 时间。 A .4 .2 在显示器上首先将第一个步骤与第一个反射回波相匹配， 然后，如果有的话， 将第二个标记与 第二 个反射回波相匹配。 基于这两个标记的控制器读数， 就能确定穿过 试块一次完整 路径所用的时间( 计 算公式与A .3 一致) 。 A. 5 超声干涉计 速度比较仪) A .5 . 1 对超声速度的测量可由比较脉冲

35、在试块和 在对比 试块中传播路径的传 播时间算出。 液体 ( 例如 水)中的超声速度是已知的，因 此试块中的声速能以 大约0 . 1 % 的精度确定。 A .5 .2 实际 上， 试块中的 反射回波与干涉计传播路径中 传来的转变到干涉点 上获得的反射回 波是一致 的。试块和干涉计液体中的超声速度与它 们的长度成比 例， 且这两 个量都必须精 确测量。 A . 5 .3 一个常规探头用夹子夹在一个开放式水槽中的一侧。 探头频率应满足 试块的要求。 衰减部分必 须插人到干涉计探头和电缆之闯。 它可不 受其他测试条件的 影响而 改变干涉 计的回波高度。 A .5 .4 一个反射器浸人盛装液体的水槽中

36、， 并安 装在一个可调节的机械上以 使之不倾斜。 该机械 装置 能够不接触地迅速来回 运动。 通过一个轴可以 作很好的 调节。轴转动 一整圈可使运动路径改变 I m m 轴杆上的一格细分刻度代表0 .0 1 m m a 免费标准网( w w w . f r e e b z . n e t ) 标准最全面 免费标准网( w w w . f r e e b z . n e t ) 无需注册 即可下载 佃 邝 75 2 2 - 2 0 0 4 A . 5 . 5 水槽中 必须充满超声速度已知的液体。 如在2 0 下， 水的超声速度= 1 4 8 3 . I m / s . 温度系 数是 v / A

37、t = + 2 .5 m / s 。对水而言，对温度的检查是完全必要的 ( 参见附录C ) . A . 5 . 6 也可以 使用混合液体.例如. 水和酒精 ( 1 8 % 的重量百分比)的 混合物，在室温下的温度系数 是零。 A . 5 .7 按下式计算谏度: 速度二 ( m / s ) 二 速 度水 ( m / s ) x 厚 度二 ( m ) 距离水 中 ( m ) A . 6 穿过混凝土的脉冲速度 A . 6 . ， 脉冲发生器以 不小于5 0 次/ s 的速率产生 l O k H z - 5 0 k H z 的重复脉冲。 A . 6 .2 将 探头表面通过藕合介质按压在混凝土表面 上。

38、用水、 油或其他粘性材料将混凝土湿润可将探 头振动膜与混凝土接触表面之间的空气除掉。 通过排列闸门标识脉冲对应的接收波前、 读标准化刻度盘 或者计算传播和接收脉冲 之间的计数波形周期数， 可以 测量出 振动膜中 心之间最短的直线路径长 度和在 A扫描显示器上的传播时间。 A . 7 脉冲回波双晶探头方法 A . 7 . 1 本方法使用的单探头包含两部分:一部分作为发射器， 另一部分作为接收器。 A . 7 .2 既然超声速度测量主要是对基于 试块厚度的 时间的测量， 且大多数厚度测量仪器用本方法成功 地以高精度测量厚度， 将这种速度测量方法引 人实践是适当的。 注 用双晶探头方法，脉冲回波的传

39、播时间是试块厚度的非线性函数，当 此技术应用于速度测盈时可能引 起重大的 误差.速度测量的误差可以用一个与被测试块声速和厚度相近的参考试块来消除.单探头系统通常更适合对速 度 进 行 梢 密 测 量 A .7 .3 推荐使用任何采用双晶探头方法且有标准化刻度的厚度测量仪， 包括A扫描显示单元和仪表读 出器单元。对于A扫描显示单元而言，因为刻度刻在显示器的内 表面或对输出信号进行积分， 视差问 题就被解决了。对于仪表读出器单元或数字式读出单元而言， 视差不是主要的问 题。 A .7 . 4 大多数双晶探头 厚度测量仪器利用第一个反射回 波来进行读出的测量。因此测试范围通常是固 定的并很 好地标准

40、化了。 不必产生几个反射回 波来求取平均传播时间。 A .7 . 5 因为第一个反射回波比 后面任一个反射回波， 如从显像管一端开始的 第五个回 波，更具有深度 或时间 上的代表性， 所以 具有弯曲表面的 试块在测量上出现问 题更少。 在小直径管材中的 误差可能比 相 当的平直试块更大。 A.7 . 6 步骤: A .7 .6 . 1 在一个已知声速的钢制阶梯试块上校准仪器和探头。 通过调节扫描延迟和范围控制，确保两 个或更多的厚度 ( 高和低)读数出 现在正确的 距离上 ( 图A . 1). A .7 . 6 . 2 不改变仪器的扫描和范围控制测量未知速度试块的厚度。 用卡尺或千分尺测量被测

41、区 域的实 际厚度。 A.7 .6 . 3 按下式计算夫知谏度: y r vofX 实际厚度 测量厚度 式中: v 未知速度。 免费标准网( w w w . f r e e b z . n e t ) 标准最全面 免费标准网( w w w . f r e e b z . n e t ) 无需注册 即可下载 J $ / ! 7 5 2 2 -2 0 0 4 铝制对比试块 V L = 6 3 9 3 M s l- - it4竺- 6 以j M 1- 6v i / l f o a l - 6 v 5 ， %竺I- 6 v s3 阴极肘线管 屏 万 刻 度 ha 一 a -6 A V L b -4 B

42、 v L C -5 S V L d -3 A v 5 e -2 B u s t -3 Su 5 图 A. 1 避免因视差引起误差进行的仪器设置 A. 8 谐波法 ( 零值法) A . 8 . 1 当只有几个回波能被利用时. 用超声回波仪器测量壁厚将变得不准确，因为存在高吸收、腐蚀 或不 适宜的放射性几何结构。 在这些情况下， 可以 将壁厚测量仪调到回波 频率的谐波上 ( 谐波法) 来提 高测量结果的精度。 A .8 .2 到目 前为止，干涉计方法已经用于 精密测量声传播。 在那些对最终精度不作高要求的场合下 谐 波法可 代替复杂且费时的干涉法。 在常规条件下，用所谓的 “ 零值法” 能获得。

43、. 5 % 或更高的精度。 A .8 .3 改进的方法利用了 从探头发射经一长缓冲器杆后进人有几个波长厚的试样的发射频率( rf ) 脉冲。 缓冲器 杆要足够长以 便容纳整个 r f 脉冲， 而脉冲也要足够长来占 据试块中的三个循环行程。 脉冲 在试 块里反射时会产生自 干涉。 当试块中的循环行程等于半波长的奇数倍时， 会产生一个特征回波模式: 偶 数倍时则产生另一个模式。当r f 频率变化时这两种模式会交替转变。 相位与以M H : 为单位的周期频率 相对 应。 一种特征模式重复一次时， 相位变化一个周期;两种模式之间 是 1 / 2 相位周期。 对应于 频率的 相位倒数 是以微秒为单位的延

44、迟时间t ， 对于厚度为乙的 试块， 速度为: v - 2 L / t A. 9 相位比较法 A .9 . 1 该方法是插人由不同循环行程数目 组成的两个脉冲回 波。如果用精确调整频率来严格控制回 波 相位，相位角的表达式可以写成: 7 - ( 2 L a 1 , ) / v 卜一2 1 c n 式中: 份刊 专播速度: 4 共振频率 ( f )的2 1 r 倍; 乙 一 一 厚度: n 波数: 免费标准网( w w w . f r e e b z . n e t ) 标准最全面 免费标准网( w w w . f r e e b z . n e t ) 无需注册 即可下载 J B/ T 7 5

45、 2 2 -2 0 0 4 y 因为 在探头和试块之间密封产生的 相位角。 因此，速度表示为: v = ( 2 L f) l n + ( y l 2 7 c ) A .9 .2 实验证明，只 要试块厚度至少为超声波长的 1 0 0 倍，尺寸和 形状的影响可以有效地减 小到 零。 通常用高频 ( I O M H z 2 0 M H z ) 来使这种影响 最小化。 A .9 .3 相位比较法的主要优点是绝对速度可以 不受祸合误差的影响以 非常 高的精度确定。因为 探头的 藕合影响可以评价出来。该方法同 样使得在线性尺度小至2 m m的 小试块上测量声速成为可能。 A. 1 0 脉冲重至法 A .

46、1 0 . 1 该方法将 r f 脉冲以 近似等于波在试块中 传播的循环行程延 迟时间的间隔应用于 探头。为了 观 察刚好在最后一个应用脉冲 后叠加的回波， 需要周期 性地忽略几个应用脉冲。 当回 波开始按 信号之间 的 时1 7 1司 隔T 进行相位调节时， 结果脉冲出现最大振幅。在此条件下， 下列等式是成立的: S = ( T ip )一( L l f ) m l p 一 ( y /2 7 c ) 式中: S 循环行程延迟时间: 了 脉冲的r f 频率; 爪 一个或为正或为负的整数; y 与 在探头 端面上反射的波关联的相位角: p 个整数 ( 1 ， 2 , 3 - 二 ) 。 既然T

47、近似等于 循环行程延迟时间3 的倍数， 对于p = 1 ， 应用脉冲对每个循环行程延迟出现一次 通常，在不同的探头共振频率f 和。 .琴之间对T 多次 测量用来获得在弄 和另一个频率f 之间T 的差 异。 对 应于。 = 0 , A T 的负值有最小的 量级;除非试块有非常低的 机械独立性， 延迟时间由S = T +y l ( 2 a f ) 给出。试块中的声速是v = 2 U 8 , 其中L为试块的长度。 A . 1 0 .2 这种特殊方法的 优点在于探头的 藕合可以 考虑进去， 所以本方法可以很好地适用于在 压力和 温 度变化的场 合下进行测量。 用该方法。 探头和 试块之间的 藕合影响可忽略不计。 理想条件下， 这种方法 的 精度在1 0 - 5 之内，而A . 9 的相位比 较法则在 1 0 ，之内。按这种方法， 可以向 试块发送强信 号， 所以 甚至当衰减非常高时， 也能进行速度测量。 A . 1 0 . 3 这两种技术的 局限性除材料的多孔性外， 预计还依赖于其 他各种因素， 例如晶粒大小和晶 粒