專利名稱：一種斜探頭超聲場(chǎng)聲壓分布的測(cè)量試塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種超聲波檢測(cè)用試塊，具體涉及一種適用于斜探頭超聲波檢測(cè)時(shí)測(cè)量超聲場(chǎng)聲壓分布的試塊。
背景技術(shù)：
超聲波無(wú)損檢測(cè)是目前廣泛應(yīng)用的無(wú)損檢測(cè)技術(shù)。超聲波探頭發(fā)射的超聲場(chǎng)，具有特殊的結(jié)構(gòu)，只有當(dāng)缺陷位于超聲場(chǎng)內(nèi)時(shí)，才有可能被發(fā)現(xiàn)。超聲波檢測(cè)時(shí)探頭每次掃查的重疊長(zhǎng)度，聲束對(duì)被掃查截面的覆蓋程度，都需要考慮超聲場(chǎng)的結(jié)構(gòu)特性，對(duì)于某些特殊功能的探頭，比如聚焦探頭，只有知道超聲場(chǎng)結(jié)構(gòu)，才能知道聚焦效果及焦點(diǎn)位置，從而進(jìn)行更好的檢測(cè)。又如斜探頭，有時(shí)候檢測(cè)過(guò)程中可能因?yàn)楸粰z工件結(jié)構(gòu)原因，導(dǎo)致無(wú)法用主聲束掃查到缺陷，僅能用副聲束進(jìn)行檢測(cè)，在對(duì)缺陷進(jìn)行定量時(shí)，則必須考慮副聲束相對(duì)主聲束的強(qiáng)度衰減量。只有測(cè)出聲場(chǎng)結(jié)構(gòu)，才能給出具體的強(qiáng)度衰減數(shù)值，才能對(duì)缺陷準(zhǔn)確定量。但是實(shí)際應(yīng)用中，還未有專門檢測(cè)斜探頭超聲場(chǎng)聲壓分布的試塊，往往只是簡(jiǎn)單粗略的計(jì)算其大概的范圍，即進(jìn)行正式的檢測(cè)試驗(yàn)，這就造成了實(shí)驗(yàn)的不準(zhǔn)確性，易造成缺陷誤判或漏檢。現(xiàn)有技術(shù)中通孔均為直線型，本發(fā)明設(shè)計(jì)了圓弧形通孔。對(duì)于直線型通孔，使用時(shí)產(chǎn)生最強(qiáng)反射回波的探頭位置不固定，即聲束在反射體上產(chǎn)生最強(qiáng)反射回波通過(guò)的聲程不同，產(chǎn)生的衰減也不同，不便于比較，需要校正且精度不高，增加了工作量。而且現(xiàn)有技術(shù)中的通孔通常位于試塊中間，距離試塊邊緣往往要大于10mm，但是探頭聲束到達(dá)通孔后即被反射產(chǎn)生反射回波，通孔下方的試塊厚度并不是檢測(cè)所必需的，對(duì)于一個(gè)較寬較長(zhǎng)的試塊，IOmm的厚度會(huì)大大增加試塊的成本，搬運(yùn)和使用亦不方便。因此現(xiàn)有的設(shè)計(jì)不僅增加了使用試塊的工作量,而且增加了試塊的厚度和成本。而且由于橫通孔位于試塊內(nèi)部,也增加了試塊加工的難度，對(duì)橫通孔的精度及表面粗糙度均不易控制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種可同時(shí)檢測(cè)超聲場(chǎng)聲束橫向及縱向聲壓分布的、操作簡(jiǎn)單、使用方便的斜探頭超聲場(chǎng)聲壓分布的測(cè)量試塊。本發(fā)明的技術(shù)方案
本發(fā)明的試塊為長(zhǎng)方體，所述試塊內(nèi)部設(shè)置有弧形的通孔，所述試塊底部一端設(shè)置有一個(gè)由連續(xù)的半圓形凹槽構(gòu)成的反射體。本發(fā)明所述試塊為一個(gè)長(zhǎng)180 250mm、寬80 120mm、高50 80mm的長(zhǎng)方體。本發(fā)明所述通孔中心的曲率半徑為與所述試塊的高度相同。本發(fā)明所述通孔的曲率圓的圓心位于所述試塊的頂部。本發(fā)明所述通孔的曲率圓的圓心距所述試塊右端55 85mm。本發(fā)明所述通孔的孔軸線位于試塊的中心線上。本發(fā)明所述通孔的直徑為I 2mm。
本發(fā)明所述半圓形凹槽半徑為0.5"lmm。本發(fā)明所述反射體的長(zhǎng)度為L(zhǎng)2且與所述試塊的寬度相同，所述L2長(zhǎng)10(Tl40mm。本發(fā)明的試塊為長(zhǎng)180mm、寬80mm、高50mm的長(zhǎng)方體，其內(nèi)部設(shè)置有一個(gè)1/4圓弧形的通孔；所述通孔的直徑為1mm，其孔中心的曲率半徑為50mm，其曲率圓的圓心位于所述試塊的頂部距所述試塊的右端55mm，且其孔軸線位于所述試塊的中心線上；所述試塊底部一端加工有一個(gè)由連續(xù)的半徑為0.5mm半圓形凹槽構(gòu)成的反射體,反射體總長(zhǎng)100 mm,總寬與所述試塊寬度相同。本發(fā)明的積極效果如下:
本發(fā)明可用于檢測(cè)斜探頭超聲場(chǎng)橫向及縱向聲壓分布，在進(jìn)行超聲檢測(cè)過(guò)程中，如果無(wú)法用主聲束掃查到缺陷而只能用副聲束進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，可用本發(fā)明測(cè)出聲場(chǎng)結(jié)構(gòu)，得出具體的強(qiáng)度衰減數(shù)值，對(duì)缺陷進(jìn)行定量校正，增加超聲檢測(cè)的準(zhǔn)確性。本發(fā)明內(nèi)部設(shè)置有一個(gè)1/4圓弧形的通孔，當(dāng)探頭的聲束出射點(diǎn)位于通孔的曲率圓的圓心時(shí)，反射回波最高，無(wú)論什么角度的探頭，聲束都正對(duì)反射面，適用于各種斜探頭測(cè)定。本發(fā)明的底部一端加工有一個(gè)由連續(xù)的半圓形凹槽構(gòu)成的反射體,半圓形凹槽對(duì)超聲波可以產(chǎn)生正反射，受超聲波入射角度影響小，其可以用于檢測(cè)超聲場(chǎng)聲束縱向聲壓分布，彌補(bǔ)現(xiàn)有技術(shù)中無(wú)縱向聲壓分布檢測(cè)試塊的不足。本發(fā)明的底部一端加工有一個(gè)由連續(xù)的半圓形凹槽構(gòu)成的反射體，其作用與普通試塊中的直線型通孔相同，但由于其開在試塊底部，減少了試塊的厚度。本發(fā)明的反射體位于試塊表面，便于加工，并可實(shí)現(xiàn)對(duì)反射體的精度及表面粗糙度精確控制。


圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意 圖2為本發(fā)明A部分的局部放大 圖3為本發(fā)明的右視 圖4為本發(fā)明的底部結(jié)構(gòu)示意 圖5為本發(fā)明的俯視立體結(jié)構(gòu)示意 圖6為本發(fā)明的底部朝上的立體結(jié)構(gòu)示意 在附圖中，I試塊、2通孔、3反射體、4半圓形凹槽。
具體實(shí)施例方式參照?qǐng)D1飛，試塊I為長(zhǎng)方體，其內(nèi)部設(shè)置有一個(gè)1/4圓弧形的通孔2，其底部一端加工有一個(gè)由連續(xù)的半圓形凹槽4構(gòu)成的反射體3。當(dāng)超聲波束在試塊中傳播時(shí)，遇到試塊內(nèi)部的通孔2，超聲波束被反射，不同聲壓的超聲波產(chǎn)生的反射回波高度不同，左右移動(dòng)探頭用副聲束檢測(cè)圓通孔反射體，反射回波高度不同。做出回波高度和探頭相對(duì)反射體的位置圖，即為聲束橫向聲壓分布圖。當(dāng)超聲波聲束在試塊中傳播時(shí)，遇到試塊底部的由連續(xù)的半圓形凹槽4構(gòu)成的反射體3,超聲波束被反射，不同聲壓的超聲波產(chǎn)生的反射回波高度不同，由于聲壓與超聲波探傷儀示波屏上的反射回波高度成正比，而聲壓主要考慮的是相對(duì)波高，因此在對(duì)反射回波高度進(jìn)行歸一化后，回波高度分布圖即為聲束縱向聲壓分布圖。實(shí)施例1:
試塊I為長(zhǎng)(Ll)180mm、寬(W) 80mm、高(H) 50mm的長(zhǎng)方體，其內(nèi)部設(shè)置有一個(gè)1/4圓弧形的通孔2。所述通孔2的直徑為1_，其孔中心的曲率半徑為50_，其曲率圓的圓心位于所述試塊I的頂部距所述試塊I的右端55mm，且其孔軸線位于所述試塊I的中心線上。所述試塊I底部一端加工有一個(gè)由連續(xù)的半徑為0.5mm半圓形凹槽4構(gòu)成的反射體3,反射體3總長(zhǎng)(L2) 100 mm，總寬與所述試塊I寬度相同。試塊的加工方法為本領(lǐng)域技術(shù)人員公知。實(shí)施例2:
試塊I為長(zhǎng)(LI) 250mm、寬(W) 120mm、高(H)80mm的長(zhǎng)方體，其內(nèi)部設(shè)置有一個(gè)1/4圓弧形的通孔2。所述通孔2的直徑為2_，其孔中心的曲率半徑為80_，其曲率圓的圓心位于所述試塊I的頂部距所述試塊I的右端85mm，且其孔軸線位于所述試塊I的中心線上。所述試塊I底部一端加工有一個(gè)由連續(xù)的半徑為Imm半圓形凹槽4構(gòu)成的反射體3,反射體3總長(zhǎng)(L2) 140 mm，總寬與所述試塊I寬度相同。試塊的加工方法為本領(lǐng)域技術(shù)人員公知。實(shí)施例1用于檢測(cè)斜探頭超聲場(chǎng)橫向聲壓分布的測(cè)量方法:
1)使用普通超聲波探傷儀，連接超聲波斜探頭，組成檢測(cè)系統(tǒng)；
2)使用步驟I)所述檢測(cè)系統(tǒng)，檢測(cè)試塊I上的通孔2；
3)通過(guò)調(diào)整超聲波探傷儀的范圍和平移等參數(shù)，使通孔2的反射回波顯示在儀器的屏幕上，前后移動(dòng)探頭，使孔槽回波最大；
4)分別向左向右移動(dòng)探頭，記錄通孔2的反射回波高度和探頭相對(duì)于孔槽的偏移距
離；
5)將反射回波高度以某個(gè)位置的通孔2的反射回波高度為參考進(jìn)行歸一化處理；
6)在坐標(biāo)紙上描繪出歸一化后的回波高度隨探頭和人工反射體相對(duì)偏移量的相關(guān)圖，相關(guān)圖即為橫向聲壓分布 7)根據(jù)聲壓分布圖和探頭相對(duì)反射體的位置參數(shù)及探頭K值、前沿等參數(shù)，可以計(jì)算出超聲波探頭的橫向半擴(kuò)散角。實(shí)施例2用于檢測(cè)斜探頭超聲場(chǎng)縱向聲壓分布的測(cè)量方法:
1)使用普通超聲波探傷儀，連接超聲波斜探頭，組成檢測(cè)系統(tǒng)；
2)利用CSK-1IIA試塊，調(diào)整檢測(cè)系統(tǒng)的延時(shí)、前沿等參數(shù)；
3)使用步驟I)所述檢測(cè)系統(tǒng)，檢測(cè)試塊I上的半圓形凹槽4構(gòu)成的反射體3；
4)通過(guò)調(diào)整超聲波探傷儀的范圍和平移等參數(shù)，使反射體3的反射回波顯示在儀器的屏眷上；
5)通過(guò)調(diào)整超聲波探傷儀的門位參數(shù)，讀取各半圓形凹槽4的反射回波高度和相對(duì)的位置并記錄；
6)將反射回波高度以某個(gè)半圓形凹槽4的反射回波高度為參考進(jìn)行歸一化處理；
7)在坐標(biāo)紙上描繪出歸一化后的回波高度隨相對(duì)位置變化的相關(guān)圖，相關(guān)圖即為聲壓分布圖；8)用半圓形凹槽4到探頭的距離、試塊厚度等參數(shù)，可以求得上擴(kuò)散角Θ ±、下擴(kuò)散角Θ下。實(shí)施例1的使用效果:
對(duì)某電廠300麗機(jī)組的規(guī)格為Φ459Χ42πιπι，材質(zhì)為12CrlMoV的主蒸汽管道直管與彎頭對(duì)接環(huán)焊縫進(jìn)行單面單側(cè)超聲波檢驗(yàn)，選用探頭為2.5P9X9K2.5及2.5P9X9K1.5，從直管段側(cè)進(jìn)行檢驗(yàn)，2.5P9X9K2.5探頭當(dāng)頂著焊縫時(shí)一次波發(fā)現(xiàn)一個(gè)深度為5mm的反射回波，另一個(gè)探頭無(wú)法檢測(cè)到，由于對(duì)側(cè)為彎頭，無(wú)法放置探頭，僅能用2.5P9X9K2.5的探頭進(jìn)行定量，根據(jù)測(cè)長(zhǎng)和回波高度，將反射體定量為可記錄缺陷。但通過(guò)探頭的尺寸、焊縫尺寸及探頭參數(shù)計(jì)算進(jìn)行定位可知，該反射回波并非由主聲束產(chǎn)生，因此不能用已有的DAC曲線進(jìn)行定量。通過(guò)本發(fā)明的試塊對(duì)探頭聲場(chǎng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行測(cè)定，校正回波高度后，重新判定引起反射回波的反射體當(dāng)量后，已超過(guò)判廢線4dB。決定將該反射體進(jìn)行挖除。挖除過(guò)程中發(fā)現(xiàn)該反射體為層 間條狀?yuàn)A渣。
權(quán)利要求
1.一種用于測(cè)量斜探頭超聲場(chǎng)聲壓分布的試塊，其特征在于試塊(I)為長(zhǎng)方體，所述試塊(I)內(nèi)部設(shè)置有弧形的通孔(2)，所述試塊(I)底部一端設(shè)置有一個(gè)由連續(xù)的半圓形凹槽(4)構(gòu)成的反射體(3)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于測(cè)量斜探頭超聲場(chǎng)聲壓分布的試塊，其特征在于所述試塊(I)為一個(gè)長(zhǎng)18(T250mm、寬8(Tl20mm、高5(T80mm的長(zhǎng)方體。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于測(cè)量斜探頭超聲場(chǎng)聲壓分布的試塊，其特征在于所述通孔(2)中心的曲率半徑為與所述試塊(I)的高度相同。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種用于測(cè)量斜探頭超聲場(chǎng)聲壓分布的試塊，其特征在于所述通孔(2)的曲率圓的圓心位于所述試塊(I)的頂部。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種用于測(cè)量斜探頭超聲場(chǎng)聲壓分布的試塊，其特征在于所述通孔(2)的曲率圓的圓心距所述試塊(I)右端55 85mm。
6.根據(jù)權(quán)利要求5 所述的一種用于測(cè)量斜探頭超聲場(chǎng)聲壓分布的試塊，其特征在于所述通孔(2)的孔軸線位于試塊(I)的中心線上。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種用于測(cè)量斜探頭超聲場(chǎng)聲壓分布的試塊，其特征在于所述通孔(2)的直徑為I 2mm。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于測(cè)量斜探頭超聲場(chǎng)聲壓分布的試塊，其特征在于所述半圓形凹槽(4)半徑為0.5 1mm。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種用于測(cè)量斜探頭超聲場(chǎng)聲壓分布的試塊，其特征在于所述反射體(3)的長(zhǎng)度為L(zhǎng)2且與所述試塊(I)的寬度相同，所述L2長(zhǎng)10(Tl40mm。
10.根據(jù)權(quán)利要求廣9中的任一項(xiàng)所述的一種用于測(cè)量斜探頭超聲場(chǎng)聲壓分布的試塊，其特征在于試塊(I)為長(zhǎng)180mm、寬80mm、高50mm的長(zhǎng)方體，其內(nèi)部設(shè)置有一個(gè)1/4圓弧形的通孔(2);所述通孔(2)的直徑為Imm,其孔中心的曲率半徑為50mm,其曲率圓的圓心位于所述試塊(I)的頂部距所述試塊(I)的右端55mm，且其孔軸線位于所述試塊(I)的中心線上；所述試塊(I)底部一端加工有一個(gè)由連續(xù)的半徑為0.5mm半圓形凹槽(4)構(gòu)成的反射體(3)，反射體(3)總長(zhǎng)100 mm，總寬與所述試塊(I)寬度相同。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種適用于斜探頭超聲波檢測(cè)時(shí)測(cè)量超聲場(chǎng)聲壓分布的試塊，其為長(zhǎng)方體，內(nèi)部設(shè)置有一個(gè)1/4圓弧形的通孔，底部一端加工有一個(gè)由連續(xù)的半圓形凹槽構(gòu)成的反射體。其中通孔用于檢測(cè)斜探頭超聲場(chǎng)橫向聲壓分布。其中由連續(xù)的半圓形凹槽構(gòu)成的反射體用于檢測(cè)超聲場(chǎng)聲束縱向聲壓分布。通過(guò)本發(fā)明的試塊檢測(cè)探頭的超聲場(chǎng)聲壓分布，可以準(zhǔn)確的判斷超聲場(chǎng)的結(jié)構(gòu)，增加無(wú)損檢測(cè)的精確度。
文檔編號(hào)G01N29/30GK103217485SQ20131010073
公開日2013年7月24日 申請(qǐng)日期2013年3月27日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月27日
發(fā)明者劉長(zhǎng)福, 代小號(hào), 趙紀(jì)峰 申請(qǐng)人:國(guó)家電網(wǎng)公司, 河北省電力公司電力科學(xué)研究院, 河北省電力建設(shè)調(diào)整試驗(yàn)所