实验一 横波探头相关性能指标测试实验
一、实验目的
1．进一步熟悉超声波检测仪的工作原理；
2．了解横波探头的基本构造，作用及相关性能指标；
3．掌握横波探头主要性能：探头前沿L 0和K 值(或折射角)的测试方法； 4．掌握仪器和探头组合后分辨力的测试方法。
二、实验原理
横波探头主要性能参数的精确测定，是横波探头进行无损检测的基础，其参数如下： 1、横波探头的入射点：是指斜探头发射的声束轴线与探头楔块底面的交点。
2、横波探头的前沿长度：入射点至探头前沿的距离。测定探头的入射点和前沿长度的目的是为了对缺陷准确定位和测定探头的折射角度或正切K 值。
3、横波探头的K 值：,K tg ββ=是横波探头在工件中横波的折射角。
4、横波探头的偏离角度：是指探头的实际声场轴线与理论几何声场轴线的偏离程度，通常用θ表示。
5、横波探头分辨力：在荧光屏上区分距离不同的相邻两个缺陷回波的能力。
三、实验仪器设备及实验条件
1. PXUT —27型数字式超声波检测仪；
2. CSK-IA 标准试块；
3. 2.5P13×13K2横波探头；
4. Q9探头线；
5. 钢板尺；
6. 耦合剂为机油。
四、实验过程（步骤）及注意事项 1、横波探头入射点和前沿长度0L 的测量
将[标度]设置为“距离标度”，按图2-1，把探头放置在试块CSK-IA 试块上，对准2R (100mm)的圆弧面，平行移动探头，找到反射回波最高的位置，此时试块上R 2(100mm)的圆心正对楔块底面上的点就是探头的入射点，调节[始偏]，使PS=100mm ，同时，用钢尺测量探头前沿到试块端点的距离1L ，则横波探头的前沿长度0L 为：
0L =2R -1L (2-1)
从而确定出了横波探头入射点的位置。
图2-1 横波探头性能指标测定示意图
2、横波探头K 值（折射角β）的测量
(1) 在步骤1的基础上，应用Φ50mm 或Φ1.5mm 的横孔进行测定。
(2) 注意测试时的探头放置的位置。当探头置于A 位置时，用Φ50mm 圆柱孔进行测量，可测定
K=0.7—1.73即β
为
35º-60º的范围；当探头置于 B 位置时，用Φ50mm 圆柱孔进行测量，可
测定K=1.73—3.73即β
=60º~75º的范围；当探头置于C 位置时，用Φ1.5mm 横通孔进行测量，可测定K=3.73—5.67即β
=75º~80º的范围。
(3) 对于本实验所用探头，其标称K 值为2.0，应将探头放置在试块CSK-IA 试块上位置A 处，对准
Φ50mm 的圆柱孔，平行移动探头，找到反射体的最大回波，此时入射点所对应试块上的刻度值即为折射角度或正切K 值，也可按（4）进行计算。
(4) 探头对准Φ50mm 的圆柱孔，注意测试时必须找到最大回波，以减少误差。根据用钢板尺测得的
数据L A 、，L o 可以计算出探头的K 值：
035
30
A L L K tg β+-==
（2-2）
(5) 将仪器的折射角度参数项按照实际测得的折射角度或正切K 值进行设定。
3、横波探头偏离角度θ
(1)仪器的相关按键置于合适的位置或数值；
(2)探头放置在CSK-IA 试块25mm 厚的平面上，并对准试块棱边；
(3)前后和左右并旋转探头，找到棱边的最高回波，这时探头侧面平行线与棱边法线夹角就是主声束偏离横波几何声轴线的角度；
(4)当K ＞1时，用一次波测定；当K ≤1时，用二次波测定。 4、横波探头分辨力
(1) 横波探头置于CSK-IA 试块的100mm 平面上，对准Φ50mm 、Φ44mm 、Φ40mm 三阶梯孔，使
示波屏上出现三个反射波；
(2) 平行移动探头并调节仪器，使Φ50mm 、Φ44mm 回波高度相等，如达到示波屏60%的满幅高度；
(3) 记录波峰的高度h 1和波谷的高度h 2，则其分辨力为： X=202
1lg h h (d B) （2-3）
(4)在实际测量时，可用增益使波谷h 2调节到波峰的高度h 1，此时二者对应的增益量，即为分辨力。此时要记录h 1对应的增益量X 1和h 2调节到h 1时的增益量X 2，则分辨力为：
X=X 2—X 1 (d B) （2-4）
5、仪器和探头调整后综合性能的验证
(1)首先将R100按声称 1：1进行调节，误差在5.0±mm 范围内； (2)将相应的参数按照检测和测定的数值进行设定；
(3)测试Φ1.5×25（mm ）的横通孔的埋藏深度和水平距离，记录数据； (4)检测结果的误差应控制在5.0±mm 范围内。
五、实验数据记录格式及数据处理
1. 记录实验目的和试验用设备；
2. 记录测试的相关横波探头的技术指标；
3. 记录测定的横通孔Φ1.5×25的深度、水平距离和声程。
实验二超声波横波实用DAC曲线的制作
一、实验目的
1.掌握按深度或水平距离调节横波扫描速度的方法；
2.理解并掌握横波检测时灵敏度的调节方法；
3.熟练DAC曲线制作前的相关参数设置；
4.体会横波DAC曲线检测缺陷的原理并熟练运用；
5.掌握中厚板对接焊缝检测时缺陷定位和定量的方法。
二、实验原理
(一)横波声场
工件中的检测横波是斜探头基于波型转换得到的，斜探头的声场实际上是由斜楔中的纵波声场和工件中的横波声场组成的。为了便于讨论和计算，引进假想波源。假设横波声场是由假想波源发射出来的，其横波声场声压分布类似于纵波声场，同样存在近场区、远场区和半扩散角，但是在入射平面内半扩散
角不对称，θ
上>θ
下
。由于横波声场的理论推导计算比较复杂，因此在焊缝横波检测中常利用距离——
波幅曲线（DAC曲线）来对缺陷定量和评价焊缝的质量级别。
(二)距离-波幅曲线(DAC曲线)
在超声波检测中，自然缺陷的形状、性质和方向各不相同，回波相同的缺陷实际上往往相差很大，为此特引进“当量尺寸”来衡量缺陷的大小。在相同探测条件下，当自然缺陷与某形状规则的人工缺陷回波等高时，则该人工缺陷的尺寸就为此自然波缺陷的当量尺寸。描述规则反射体的距离、波幅、当量大小之间的关系曲线称为距离-波幅-当量曲线，又称为DAC曲线。DAC曲线的常见形式是横坐标表示反射体至波源的距离，纵坐标表示反射体回波相对于基准波高的分贝差，每一条曲线对应于一种当量尺寸的规则反射体的回波高随距离而变化的规律。
图3-1 距离-波幅-当量曲线
距离-波幅曲线过试块实测得到，也可由通用DAC 曲线或理论计算公式得到，但后两种方法只适用于x≥3N 的情况，而焊缝检测中往往是在x<3N 以内，因此焊缝检测用的距离-波幅曲线一般是在试块上实测得到的。
JB/T 4730-2005《承压设备无损检测》标准规定的距离-波幅曲线如图3-1所示，曲线由测长线、
