實(shí)驗(yàn)十五 超聲波探傷

實(shí)驗(yàn)十五超聲波探傷一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、了解超聲波探傷儀的簡單工作原理。2、掌握超聲波波探傷儀的使用方法。3、熟練探測SG-Ⅱ試塊上人工缺陷。二、工作原理超聲波探傷是利用超聲波在物體中的傳播、反射和衰減等物理特性來發(fā)現(xiàn)缺陷的一種探傷方法。超聲波是由頻率大于20000HZ的機(jī)械震動在彈性介質(zhì)中的一種傳播過程，因此超聲波是機(jī)械波。超聲波是由超聲波探傷儀產(chǎn)生的電振蕩并施加于探頭，利用其晶片的壓電效應(yīng)而獲得。當(dāng)高頻電壓加于晶片兩面電極上時(shí)，由于逆壓電效應(yīng)，晶片會在厚度方向上產(chǎn)生伸縮變形的機(jī)械振動。若晶片與工件有良好的耦合時(shí)，機(jī)械振動就以超聲波的形式傳播出去，這就是發(fā)射。反之，當(dāng)晶片受到超聲波作用（遇到異質(zhì)界面反射回來）而發(fā)生伸縮變形時(shí)，正壓電效應(yīng)又會使晶片兩面產(chǎn)生不同極性電荷，形成超生頻率的高頻電壓，這就是接受。利用壓電效應(yīng)使探頭（壓電晶片）發(fā)射或接受超聲波，就使發(fā)現(xiàn)缺陷成為可能。探傷時(shí)，超聲波通過探測表面的耦合劑傳入工件，超聲波在傳播途中若遇到缺陷時(shí)，部分超聲波反射回到探頭，其余的超聲波傳播到工件底部也反射回探頭，由探頭內(nèi)晶片的壓電效應(yīng)將超聲波轉(zhuǎn)變?yōu)殡娪嵦枺賯髦撂絺麅x，在熒光屏的掃描線上出現(xiàn)始脈沖（表面反射波T）、傷脈沖（缺陷反射波F）和底脈沖（底面反射波B）。他們在時(shí)間掃描線上呈現(xiàn)的距離與工件表面、缺陷及底部之間的距離相對應(yīng)，因此，便可確定缺陷所在的位置。同時(shí)由傷脈沖的高度亦可反映缺陷的大小。三、儀器的校準(zhǔn)方法和步驟在使用儀器進(jìn)行檢測之前，首先進(jìn)行校準(zhǔn)：依據(jù)被測工件的材料、尺寸和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，選擇合適的探傷方法和探頭，進(jìn)行材料聲速、探測范圍和工作頻率等儀器參數(shù)及探頭參數(shù)的設(shè)置，并校正探頭零點(diǎn)等。1、探頭參數(shù)設(shè)置（1）首先根據(jù)有關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)或現(xiàn)場要求，確定探傷方法和選擇合適的探頭。（2）在計(jì)測主菜單中的角度值（探頭折射角）。直探頭角度值設(shè)置為“0”。（3）采用單探頭工作模式時(shí)，應(yīng)將收發(fā)菜單里的雙探頭置為“off”。圖1（4）采用斜探頭探傷時(shí)，應(yīng)預(yù)先測出探頭入射點(diǎn)位置，然后在計(jì)測主菜單頁碼2中之前沿長度X項(xiàng)設(shè)置探頭的前沿長度值。這樣，測量數(shù)據(jù)顯示行中的Ra值即為探頭前沿至缺陷位置的水平距離。若前沿長度為“0”，則Ra為探頭入射點(diǎn)至缺陷位置的水平距離。斜探頭探傷時(shí)，有關(guān)參量關(guān)系如圖1所示。圖1前沿長度X：探頭前端面和探頭入射點(diǎn)之間的距離。聲程Sa：聲波從探頭入射點(diǎn)到缺陷位置的直線傳播距離。水平距離Pa（投影距離）：從探頭入射點(diǎn)到缺陷位置的投影距離。垂直距離Da（垂直深度）：探測表面與缺陷位置之間的垂直距離。前沿距離Ra（扣除前沿長度X的水平距離）：從探頭前沿至缺陷位置的投影距離。有如下關(guān)系等式：前沿距離Ra=水平距離Pa-前沿長度X若前沿長度X值未設(shè)置（即為0）時(shí)，則有：前沿距離Ra=水平距離Pa2、儀器其它重要參數(shù)設(shè)置（1）根據(jù)被測工件或探傷要求確定探測范圍。探測范圍一般應(yīng)覆蓋工件厚度或觀察的回波區(qū)域且有一定余量。如工件厚度20mm，并采用直探頭，則探測范圍可設(shè)定為25mm。若要觀測二次波則探測范圍還需增加。（2）為提高檢測分辨率，可設(shè)置阻尼為較高值。一般測量較薄工件且要求高分辨率的時(shí)候，設(shè)為較低的阻尼值。（3）在探測大工件或粗晶材料時(shí)可設(shè)置發(fā)射強(qiáng)度為“強(qiáng)”，以提高檢測靈敏度。（4）重復(fù)頻率一般設(shè)置為“6”。（5）對于2.5MHz的探頭，可選擇“1～4MHz”擋。（6）在薄板檢測或其它要求高檢測分辨率的場合，可選用檢波方式的“正向”或“負(fù)向”。(7)通常情況下，抑制設(shè)置為“0%”。3、閘門設(shè)置（1）反射式探傷時(shí)，一般采用單閘門進(jìn)波報(bào)警（即閘門方式為“正”）工作方式，測量回波間距離或測厚時(shí)可采用雙閘門工作方式。（2）閘門測量點(diǎn)可在“峰值”和“前沿”之間選擇。（3）調(diào)節(jié)閘門起位、寬度和電平使閘門覆蓋檢測區(qū)域。也可在檢測過程進(jìn)行調(diào)節(jié)。4、校正探頭零點(diǎn)（1）在材料聲速（基本主菜單）設(shè)置已知材料聲速。若材料聲速未知，應(yīng)首先測量材料聲速。（2）把探頭置于校準(zhǔn)試塊上，耦合良好。（3）在探測范圍（基本主菜單）設(shè)置需要的顯示范圍。校準(zhǔn)回波必須顯示在屏幕上。（4）把a(bǔ)閘門套住任一校準(zhǔn)回波，使測量數(shù)據(jù)行顯示回波聲程Sa。然后，調(diào)整探頭零點(diǎn)（基本主菜單），直到測量數(shù)據(jù)行的Sa顯示出所選校準(zhǔn)回波的正確聲程值。5、材料聲速的測量(1)在材料聲速（基本主菜單）設(shè)置近似的估計(jì)值。(2)a閘門方式（閘門主菜單）設(shè)置為“正”，b閘門方式（閘門主菜單）設(shè)為“正”，顯示選擇（計(jì)測主菜單）設(shè)為“Sb-a”，雙閘門內(nèi)兩個(gè)回波之間的聲程差Sb-a將顯示于波形顯示區(qū)右上角。(3)把探頭耦合到校準(zhǔn)試塊的已知校準(zhǔn)位置，適當(dāng)調(diào)節(jié)a閘門電平，使a閘門套住一次回波。(4)調(diào)節(jié)b閘門起位（閘門主菜單），適當(dāng)調(diào)節(jié)b閘門電平（閘門主菜單），使b閘門套住二次回波。(5)增加或減少材料聲速（基本主菜單）的數(shù)值，直到兩個(gè)回波之間的測量值Sb-a與校準(zhǔn)試塊已知聲程距離相符，就可以確定未知的材料聲程。四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容分別利用直探頭和斜探頭探傷。儀器按上述“儀器的校準(zhǔn)方法和步驟”標(biāo)定好以后，在SG-Ⅱ試塊上進(jìn)行探傷，至少找出試塊上5個(gè)人工小孔，并做好記錄。編號聲程Sa（mm）水平距離Pa（mm）垂直距離Da（mm）前沿距離Ra（mm）前沿長度X（mm）角度（°）K值探頭類型A孔直探頭斜探頭B孔直探頭斜探頭C孔直探頭斜探頭D孔直探頭斜探頭E孔直探頭斜探頭F