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接触法单晶横波斜探头的波束参数

来源: 作者:ndt 人气: 发布时间:2024-12-23
摘要:1 综述 本条款给出的方法仅适用于平接触面的探头。带有外加楔块的探头只能是在与楔块吻合的具有相同曲率的参考试块上进行评估。 2 入射点 2.1 方法 应使用带有四分之一圆弧的试块测量入射点。沧州欧谱圆弧的半径应足够大,使得圆柱面反射处在探头的远
1 综述
本条款给出的方法仅适用于平接触面的探头。带有外加楔块的探头只能是在与楔块吻合的具有相同曲率的参考试块上进行评估。
2 入射点
2.1 方法
应使用带有四分之一圆弧的试块测量入射点。沧州欧谱圆弧的半径应足够大,使得圆柱面反射处在探头的远场。
调整探头使圆柱面回波最大。相应于圆弧中心刻线的位置即是入射点。
2.2 验收标准
入射点应在制造商标记点的±1mm以内。
换能器尺寸≤15mm和频率≤2MHz的斜探头产生宽的声束,最大回波的位置只能在公差±2mm以内测量。
3 波束角和波束发散
3.1 方法
可以利用类似7.8中直探头的方法测量斜探头的发散角和侧波瓣:
a) 利用电磁-声(EMA)接收器
把探头耦合在半圆柱试块上。
对应EMA接收器的扫描角度绘出信号振幅。
绘图应包括主波瓣和相邻的侧波瓣。主波瓣-3dB位置的角度就是发散角(图17)。
必须从两个垂直平面(方位角与水平)测量发散角。最大信号位置为声轴线角度(波束角)。
倾斜波束的参数也可以从垂直于波束轴线的平面中C-扫描图像获得。图18为使用EMA接收器在具有45°表面的试块上测量45°斜探头的C-扫描图像示例。
b) 利用横孔试块
试块带有一系列不同深度的3mm直径横孔,如图4a)所示,可用于测量垂直平面中的波束角、发散角以及侧波瓣。
对应每一个孔,探头接收到最大回波的位置,前后下降6dB的位置以及侧波瓣位置在最终绘图中标出。
通过最大回波标志点与试块表面在入射点上的法线作一直线,得到垂直平面中的波束角。该直线和波束角的波束边缘点构成该平面中的-6dB发散角。
当波束在每个孔上往返扫查时,记录回波振幅相对于探头移动时的变化。如果在两个或更多的孔的振幅轮廓中探测到有侧波瓣,应取最大的侧波瓣并绘出其相对于主波瓣的位置。侧波瓣相对于主波瓣的振幅也要记录。
也可以利用附录A给出的另一种测量波束角的方法。
为了测量在水平面中的发散角,需要使用带刻槽的试块,如图4b)所示(适用于45°和60°探头)。使用同样的方法确定下降6dB的位置,不过探头是作侧向移动。
c) 利用半球孔试块
试块带有一系列不同深度的10mm直径半球孔,如图4d)所示,沧州欧谱可用于测量垂直和水平面的波束角与发散角。
对应每一个孔,在最终绘图中标出探头接收到最大回波的位置和前后下降6dB的位置。
通过最大回波标志点与试块表面在入射点上的法线作一直线,得到垂直和水平面中的波束角。该直线和波束角的波束边缘点构成这些平面中的-6dB发散角。
3.2 验收标准
频率低于2MHz的波束角应在标称角度的±3°以内,频率等于大于2MHz的波束角应在标称角度的±2°以内。
发散角不应偏离制造商规范大于10%或±0.5°,取大值。
对于标称45°和65°波束角,当采用反射法时,侧波瓣应低于等于主波瓣的20dB,对于更高的标称波束角,应低于等于15dB。
当采用EMA法时,应低于等于10dB和8dB。
4 倾斜角与偏移
4.1 方法
测量倾斜角与偏移的方法:
a) 利用电磁-声(EMA)接收器
测量斜探头倾斜角与偏移的装置与7.8.3相同(图3)。倾斜角δ是探头参考侧面与投影在耦合表面的测量波束轴线之间的角度(图3)。
首先把探头耦合到半圆柱试块上,超声仪器设置为回波模式。转动和移动探头,使试块的多次回波序列的回波达到最大。这时可认为波束垂直投射到圆柱表面,探头的入射点在试块的中心线上。
在此位置上,探头侧面与试块侧面之间的角度就是倾斜角δ。
将探头仅作为发射器,然后使用EMA接收器。移动EMA接收器探测波束第一次投射到圆柱表面的最大信号位置。
Xm为EMA接收器在该位置的坐标,Xc为试块中心线与平行于参考侧面的探头中心线的交叉点坐标。
利用这些坐标可以计算出偏移e:e=(Xm-Xc)cosδ..........(12)
b) 利用参考试块
横孔试块,只能按7.8.3测量倾斜角。
调整探头在适当试块的大平面上的位置,使直接来自试块直角拐角的回波达到最大,如图19所示。该角反射体应处在探头的远场。
利用直边缘和量角器测量探头参考侧面相对垂直角面的方向,此即倾斜角。
如果第一次测量时倾斜角超过1°,应进行三次测量并取平均值。
4.2 验收标准
倾斜角应小于等于2°。偏移应小于等于探头中心点的1mm。
5 焦距(近场长度)
5.1 方法
这里应用的方法与直探头相似(见7.8.4)。对于非聚焦斜探头,近场长度利用中心频率f0和波束扩散角γ⊥和γ∥测量值按附录A给出的方程式计算。
对于接触法聚焦斜探头,使用与直探头相同的方法(见7.8.5)。
利用至少8个测量点制作距离-振幅曲线,利用小的平底孔、半球孔或横孔。峰值振幅点给出了焦距。
建议测量点应在换能器的聚焦范围内以及测量点接近峰值的位置。
它们应覆盖相对峰值振幅下降6dB的部分。
透镜或曲面换能器引起的焦距总是短于同样形状与频率的平面换能器的近场长度。
5.2 验收标准
焦距应在制造商规范的±20%以内。
6 聚焦宽度
6.1 方法
可以用类似EMA接收器或横孔测量发散角的方法(见7.8.2)测量聚焦区的边界。
应使用下述方法之一,从两个垂直方向进行测量:
a) 利用电磁-声(EMA)接收器
把探头耦合到半径接近探头焦距的半圆柱试块上。在表面上扫描,确定信号振幅比峰值振幅下降3dB的点。
根据这些角度和已知试块半径计算焦距上的波束宽度。
b) 利用横孔参考试块
如7.8.2.1b)所述,移动探头直至在焦距上的横孔回波下降6dB。无损检测资源网该位移给出垂直方向上波束的聚焦宽度。
在水平面上的聚焦宽度只能利用7.10.5.1b)所述的方法进行测量。
c) 利用半球孔参考试块
如7.8.2.1c)所述,移动探头直至在焦距上的半球孔回波下降6dB。该位移给出垂直和水平方向上波束的聚焦宽度。
6.2 验收标准
聚焦宽度应在制造商规范的±10%以内。
7 聚焦长度
7.1 方法
根据7.5或7.8.5中测量的距离-振幅曲线,确定振幅相对焦点下降6dB的点。它们的坐标差就是聚焦区的长度(聚焦长度)。
7.2 验收标准
聚焦长度应在制造商规范的±10%以内。
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