实验报告--超声波
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四川大学实验报告书
课程名称：实验名称：超声波探伤实验系别：专业：班号：姓名：学号：
实验日期：2013年3月10日同组人姓名：教师评定成绩：
五、实验内容与步骤
一．超生波探伤仪的使用、仪器性能的测定、仪器与直探头综合性能测定 实验要求：1.掌握仪器主要性能：水平线性、垂直线性和动态范围的测试方法； 2.掌握仪器和直探头主要综合性能：盲区、分辨力、灵敏度余量的测试方法。
背景知识:
1.仪器的主要性能：
A.水平线性 仪器荧光屏上时基线水平刻度值与实际声程成正比的程度。
B.垂直线性 仪器荧光屏上的波高与输入信号幅度成正比的程度。
C.动态范围 指反射信号从垂直极限衰减到消失所需的衰减量。
2.仪器与探头的主要综合性能：
A.盲区 从探侧面到能发现缺陷的最小距离成为盲区，其内缺陷不能发现。
B.分辨力 在荧光屏上区分距离不同的相邻两缺陷的能力。
C.灵敏度余量 指仪器与探头组合后在一定范围内发现微小缺陷的能力。
D.声束扩散角 扩散角的大小取决于超声波的波长与探头晶片直径的大小。
D λ
θ700
= 式中D 为探头直径 0θ为波长
实验步骤： 1.水平线性的测试
A.调节有关旋钮。
使时基线清晰明亮，并与水平刻度线重合。
B.将探头通过耦合剂置于CSK-IA 试块上，如图所示。
C.调节有关旋钮，使荧光屏上出现五次底波B1~B5,且使B1、B5前沿分别对准水平刻度2.0和10.0，如图所示。
D.观察记录B2、B3、B4与水平刻度值的偏差值a2、a3、a4。
4.盲区的测试
A.[抑制]至“0”，其它旋钮位置适当。
B.将探头置于图中所示。
C.调[增益]、[水平]等旋钮，观察始波后有无独立回波。
D.盲区范围的估计：探头置于Ⅰ处有独立回波，盲区小于5mm ；探头置于Ⅰ处无独立回波，与Ⅱ处有独立回波，盲区在5~10mm 之间；探头置于Ⅱ处无独立回波，盲区大于10mm ；一般规定盲区不大于7mm 。
5.分辨力的测定
A.[抑制]至“0”，其它旋钮位置适当。
B.探头置于图示位置的Ⅲ处，前后左右移动探头，使荧光屏上出现声程为85、91、100的三个反射波A 、B 、C 。
C.当A 、B 、C 不能分开时，则分辨力F1为：(mm)-6-a a )8591(1b a a
b F =-= D.当A 、B 、C 能分开时，则分辨力F2为：a
F c
6a c )8591(2=-=（mm ）
JB1834-76标准规定分辨力不大于6mm 。
6.灵敏度余量的测试
A.[抑制]至“0”，[增益]最大，[发射强度]至强。
B.连接探头，探头置于图示的位置（灵敏度余量试块200/φ2平底孔试块），调[衰减器]使φ2平底孔回波达满幅的50%，记录此时[衰减器]的读数N1=58.
C.灵敏度余量∆N=80-N1=22.
二．表面声能损失的测定
实验要求：1.了解不同表面粗糙度探测面对透入声能的影响
2.掌握直探头探伤时表面声能损失值得测定方法
实验步骤：
1.直探头探伤时表面耦合损失的测定
A.将2.5P20探头置于对比试块（CSK-ⅢA）上，调[衰减]、[增益]按钮，使底波B1达满幅的50%，将
记录[衰减器]读数N1.
B.将探头移至待测试快上，固定[增益]不动，调[衰减器]，是底波达50%，记录衰减器读数N2。
C.计算二者表面耦合损失差：∆=N2-N1（dB）。
三．材料衰减系数的测定
实验要求：掌握材料综合衰减系数的测定方法
背景知识：
1.介质衰减系数公式如下
板厚。
面每次反射损失约为
表面反射损失，光洁表
，但必须在未扩散区内
次底波高度，一般为
第
次底波高度，一般为
第
式中：
）
（
）
（
）
（
--
5
0.
--
10
~
2
n
--
2
~
1
m
--
mm
/
d
m
-n
2
-
m
-n
2
-
20lg
n
n
m
x
dB
B
B
B
B
B
B
B
x
B
B
m
δ
δ
δ
α
∆
=
=
2.厚板试件介质衰减系数
底面反射损失。
值；
扩散衰减引起的
第二次底波高；
第一次底波高；
式中：
-
-
d
-
-
6
-
-
B2
-
-
B1
(dB/mm)
2
-
6
-
2
6
20lg
1
2
δ
δ
δ
α
B
x
x
B
B
∆
=
-
-
=
实验要求：掌握现场测试斜探头性能参数的基本方法
背景知识：斜探头入射点是指探头发射的声束轴线与探头碶块底面的交点。
入射点至探头前沿的距离为探头前沿长度。
斜探头的折射角是指工件中的横波折射角β，横波折射角的正切值成为探头的K 值。
实验步骤： 1.测定探头的入射角
如图所示将探头置于CSK-IA 试块上，平行移动探头，找到最高回拨并作好记录，量处前沿长度，求出探头入射点:L=100-测量值X
2.测定斜探头K 值
A.当探头标称K<=1.5时如图a 前后移动探头，找到最大回波测出XA,则K A =(XA+L-35)/70
B.当探头标称1.5<K<=2.5时如图b 前后移动探头，找到最大回波测出XB,则K B =(XB+L-35)/30 重复以上步骤三次，求平均值。
3.测定灵敏度余量如图所示，对准CSK-IA 试块的R100曲面前后移动探头，找到R100最大回波时固定探头，调节衰减器按钮使回波幅度为50%，此时衰减器读数为S0.斜探头的相对灵敏度余量S=80-S0。
4.分辨力的测定
在CSK-IA 试块上，如图所示放置探头。
前后移动探头，使Φ5mm 和44mm 两个邮寄玻璃圆柱面的两个反射回波达到等高，再通过调节衰减器使两反射回拨达满幅的40%，记录此时的衰减器读数S1；再调节衰减器使两等高的反射回波的波谷上升到满幅的40%，记下此时衰减器读数S2;则可测出写套头的声程差3mm 的两个反射体的分辨力S=S2-S1;同理可测得Φ44mm 和40mm 两个反射声程的分辨力。
5.测量声束纵截面前后扩散角
如图所示，将耦合剂在CSK-IA 试块上，并对准Φ50的孔，前后移动探头找到最大回波时，测量出水平距离X0，则声轴线的折射角为 35)/30]-L [(X0arctan 0+=β 然后在此点向前移动探头，至
回波下降6dB时固定探头，用同样的方法得出扩散声束后缘折射角β1，则该斜探头声束纵截面后扩散角为β0-β1，把探头后移，用同样的方法测出前扩散角为β2-β0。
6.测量声束横截面扩散角
将探头耦合在CSK-IA厚度为25mm的平面上，对准试块的Φ1.5mm横通孔，如图所示。
首先在平面上移动探头，赵冬竖孔回波的最大幅度时固定探头，则孔中心到探头入射点的距离X0=25K实，然后左右平移探头，至回波幅度下降6 dB时固定探头，量出移动距离W R和W L,则左右扩散角分别为
）
（
）
（
/
arctan
/
arctan
X
W
X
W
R
R
L
L
=
=
θ
θ
六、实验数据记录和处理
一．超声波仪器使用、仪器性能测定、仪器与直探头综合性能测定
1.水平线性误差数据记录如表一所示，其中|
m ax
a|=0.7
δ= 75%
.8
100%
10
8.0
7.0
=
⨯
⨯
可知该仪器的水平线性不能满足要求的<=2%。
2.垂直线性测试
3.动态范围的测试 N1=80-（12+40）=28， N2=80-（38+40）=2 2
1N
N-
=
∆=26dB 有ZBY230-84标准规定仪器的动态范围>=26dB，可知满足要求。
.
4.盲区的测试
将探头置于图示Ⅰ处有独立回波，可知盲区小于5mm。
有一般规定盲区不大于7mm，可知该仪器满足衰减量∆i/dB 0 2 4 6 8 10 12 回波高度实
测
绝对波高% 10 8.2 6.5 5.3 4.3 3.4 2.7
相对波高% 100 82 65 53 43 34 27
理想相对波高% 100 79.4 63.1 50.1 39.8 31.6 25.1 偏差0 2.6 1.9 2.9 3.2 2.4 1.9。
