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超声波接触法单晶直探头的波束参数

来源: 作者:ndt 人气: 发布时间:2024-05-02
摘要:1 综述 本条款中给出的方法仅适用于平接触面的探头。沧州欧谱带有外加楔块的探头只能在与试样相同曲率的参考试块上通过适合的楔块进行评估。 2 波束发散与侧波瓣 2.1 方法 可以采用不同方法测量指向性图形: a) 采用电磁-声(EMA)接收器 把探头耦合到半圆柱
1 综述
本条款中给出的方法仅适用于平接触面的探头。沧州欧谱带有外加楔块的探头只能在与试样相同曲率的参考试块上通过适合的楔块进行评估。
2 波束发散与侧波瓣
2.1 方法
可以采用不同方法测量指向性图形:
a) 采用电磁-声(EMA)接收器
把探头耦合到半圆柱试块上(见图17)。
EMA接收器在扫描试块的圆柱面时测量接收到的信号。
对应EMA接收器的扫描角绘出信号振幅图形。绘出的图形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)。
发散角必须在两个垂直平面中测量。
对于矩形换能器,这些平面应平行于换能器较大的侧边(a)和较小的侧边(b)。
b) 利用带有横孔的参考试块
试块具有平行的平面侧面,在不同距离有直径3mm的横孔,如图4a)所示,可以用于确定两个垂直平面中的发散角和侧波瓣。
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,前后下降-6dB的位置以及侧波瓣位置。
通过最大回波标记与试块表面法线的直线得到波束角。该直线与波束边缘点与波束角吻合得到-6dB发散角。
在往返经过每个孔扫描时记录回波振幅相对于探头移动的变化。
如果从两个或更多孔的振幅轮廓中探测到侧波瓣,取最大侧波瓣并绘出其相对于主波瓣的位置。也要记录侧波瓣相对于主波瓣的振幅。
c) 利用具有半球孔的参考试块
试块具有平行的平面侧面,在不同距离上有直径10mm的半球孔,如图4c)所示,可用于确定两个垂直平面中的发散角。对于每一个孔,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。
2.2 验收标准
发散角不应偏离制造商规范值,偏差不大于10%或±0.5°,取较大值。侧波瓣应比主波瓣低20dB及以上(反射法)和10dB及以上(EMA法)。
3 倾斜角与偏移
3.1 方法
直探头几何中心点与测量到的声中心点之间的距离称作偏移(图2)。
可以采用下述方法:
a) 采用电磁-声(EMA)接收器
使用图2的装置测量倾斜角与偏移。
首先把探头连接到设置为回波模式的超声仪器。沧州欧谱在半圆柱试块上转动和移动探头使试块的多次回波序列的回波都是最大,此时意味着声束垂直投射到圆柱表面,则探头的声中心点在试块的中心线上。
把探头停止在此位置上,然后仅以探头作为发射器,使用EMA作为接收器。
在圆柱表面移动EMA接收器找到声束第一次投射到圆柱表面的最大信号位置,测量到的角度即为倾斜角δ。
根据探头几何中心点坐标Xc和Yc与试块中心线坐标Ym及EMA接收器坐标Xm得到偏移e:
e=[(Xm-Xc)2+(Ym-Yc)2]1/2..........(10)
b) 采用带有横孔的参考试块
从两个垂直方向测量位移Xm和Ym。它们可以采用2.1b)中的声束轴线测量。
如果Xc和Yc是探头几何中心点的坐标,则偏移e可以利用与3.1a)相同的公式计算出来。
从两个垂直方向测量倾斜角δx和δy。计算得到的角度δ为:
δ=tan-1(sinδy/sinδx)..........(11)
3.2 验收标准
倾斜角应≤2°。探头中心点偏移应少于1mm。
4 焦距(近场长度)
4.1 方法
非聚焦换能器的焦距以近场长度表示。对于这些探头难以直接测量焦距。因此推荐利用附录A给出的方法,根据测量到的中心频率f0和从两个方向测量到的发散角γ⊥和γ∥来计算这些探头的近场长度。
接触法聚焦直探头的焦距必须在带有一定直径的平底孔或横孔以及探头聚焦范围内的参考试块上进行测量。
应采用2mm或3mm直径的反射体产生一条距离-振幅曲线(最好与测量点吻合)。
测量点应接近该曲线的峰值以得到所应用材料中的焦距。利用透镜或曲面换能器导致的焦距总是短于相同形状与频率的平面换能器的近场长度。
4.2 验收标准
焦距应在制造商规范的±20%以内。
5 聚焦宽度
5.1 方法
接触法聚焦直探头的聚焦宽度可利用EMA接收器或带有横孔和半球孔的试块来确定,类似2。
可以采用下述方法:
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。从两个垂直方向扫描,确定信号振幅下降3dB的角度(见2.1a))。探头的聚焦宽度可利用这些角度及已知的试块半径计算出来。
b) 利用横孔试块
如2.1b)所示的发散角测量,从两个垂直方向上移动探头,无损检测资源网直至接近探头焦距的横孔回波下降6dB。该位移就是探头的聚焦宽度。
c) 利用半球底孔试块
如2.1c)所示的发散角测量,从两个垂直方向上移动探头,直至接近探头焦距的半球孔回波下降6dB。该位移就是探头的聚焦宽度。
5.2 验收标准
聚焦宽度应在制造商规范的±10%以内。
6 聚焦长度
6.1 方法
根据7.5或4测量的距离-振幅曲线,确定和焦点相比下降6dB的点。
它们的坐标差值就是聚焦长度。
6.2 验收标准
聚焦长度应在制造商规范的±20%以内。
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