专利名称：一种斜探头超声场声压分布的测量试块的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种超声波检测用试块，具体涉及一种适用于斜探头超声波检测时测量超声场声压分布的试块。
背景技术：
超声波无损检测是目前广泛应用的无损检测技术。超声波探头发射的超声场，具有特殊的结构，只有当缺陷位于超声场内时，才有可能被发现。超声波检测时探头每次扫查的重叠长度，声束对被扫查截面的覆盖程度，都需要考虑超声场的结构特性，对于某些特殊功能的探头，比如聚焦探头，只有知道超声场结构，才能知道聚焦效果及焦点位置，从而进行更好的检测。又如斜探头，有时候检测过程中可能因为被检工件结构原因，导致无法用主声束扫查到缺陷，仅能用副声束进行检测，在对缺陷进行定量时，则必须考虑副声束相对主声束的强度衰减量。只有测出声场结构，才能给出具体的强度衰减数值，才能对缺陷准确定量。但是实际应用中，还未有专门检测斜探头超声场声压分布的试块，往往只是简单粗略的计算其大概的范围，即进行正式的检测试验，这就造成了实验的不准确性，易造成缺陷误判或漏检。现有技术中通孔均为直线型，本发明设计了圆弧形通孔。对于直线型通孔，使用时产生最强反射回波的探头位置不固定，即声束在反射体上产生最强反射回波通过的声程不同，产生的衰减也不同，不便于比较，需要校正且精度不高，增加了工作量。而且现有技术中的通孔通常位于试块中间，距离试块边缘往往要大于10mm，但是探头声束到达通孔后即被反射产生反射回波，通孔下方的试块厚度并不是检测所必需的，对于一个较宽较长的试块，IOmm的厚度会大大增加试块的成本，搬运和使用亦不方便。因此现有的设计不仅增加了使用试块的工作量,而且增加了试块的厚度和成本。而且由于横通孔位于试块内部,也增加了试块加工的难度，对横通孔的精度及表面粗糙度均不易控制。
发明内容
本发明提供了一种可同时检测超声场声束横向及纵向声压分布的、操作简单、使用方便的斜探头超声场声压分布的测量试块。本发明的技术方案
本发明的试块为长方体，所述试块内部设置有弧形的通孔，所述试块底部一端设置有一个由连续的半圆形凹槽构成的反射体。本发明所述试块为一个长180 250mm、宽80 120mm、高50 80mm的长方体。本发明所述通孔中心的曲率半径为与所述试块的高度相同。本发明所述通孔的曲率圆的圆心位于所述试块的顶部。本发明所述通孔的曲率圆的圆心距所述试块右端55 85mm。本发明所述通孔的孔轴线位于试块的中心线上。本发明所述通孔的直径为I 2mm。
本发明所述半圆形凹槽半径为0.5"lmm。本发明所述反射体的长度为L2且与所述试块的宽度相同，所述L2长10(Tl40mm。本发明的试块为长180mm、宽80mm、高50mm的长方体，其内部设置有一个1/4圆弧形的通孔；所述通孔的直径为1mm，其孔中心的曲率半径为50mm，其曲率圆的圆心位于所述试块的顶部距所述试块的右端55mm，且其孔轴线位于所述试块的中心线上；所述试块底部一端加工有一个由连续的半径为0.5mm半圆形凹槽构成的反射体,反射体总长100 mm,总宽与所述试块宽度相同。本发明的积极效果如下:
本发明可用于检测斜探头超声场横向及纵向声压分布，在进行超声检测过程中，如果无法用主声束扫查到缺陷而只能用副声束进行检测时，可用本发明测出声场结构，得出具体的强度衰减数值，对缺陷进行定量校正，增加超声检测的准确性。本发明内部设置有一个1/4圆弧形的通孔，当探头的声束出射点位于通孔的曲率圆的圆心时，反射回波最高，无论什么角度的探头，声束都正对反射面，适用于各种斜探头测定。本发明的底部一端加工有一个由连续的半圆形凹槽构成的反射体,半圆形凹槽对超声波可以产生正反射，受超声波入射角度影响小，其可以用于检测超声场声束纵向声压分布，弥补现有技术中无纵向声压分布检测试块的不足。本发明的底部一端加工有一个由连续的半圆形凹槽构成的反射体，其作用与普通试块中的直线型通孔相同，但由于其开在试块底部，减少了试块的厚度。本发明的反射体位于试块表面，便于加工，并可实现对反射体的精度及表面粗糙度精确控制。
图1为本发明的结构示意 图2为本发明A部分的局部放大 图3为本发明的右视 图4为本发明的底部结构示意 图5为本发明的俯视立体结构示意 图6为本发明的底部朝上的立体结构示意 在附图中，I试块、2通孔、3反射体、4半圆形凹槽。
具体实施例方式参照图1飞，试块I为长方体，其内部设置有一个1/4圆弧形的通孔2，其底部一端加工有一个由连续的半圆形凹槽4构成的反射体3。当超声波束在试块中传播时，遇到试块内部的通孔2，超声波束被反射，不同声压的超声波产生的反射回波高度不同，左右移动探头用副声束检测圆通孔反射体，反射回波高度不同。做出回波高度和探头相对反射体的位置图，即为声束横向声压分布图。当超声波声束在试块中传播时，遇到试块底部的由连续的半圆形凹槽4构成的反射体3,超声波束被反射，不同声压的超声波产生的反射回波高度不同，由于声压与超声波探伤仪示波屏上的反射回波高度成正比，而声压主要考虑的是相对波高，因此在对反射回波高度进行归一化后，回波高度分布图即为声束纵向声压分布图。实施例1:
试块I为长(Ll)180mm、宽(W) 80mm、高(H) 50mm的长方体，其内部设置有一个1/4圆弧形的通孔2。所述通孔2的直径为1_，其孔中心的曲率半径为50_，其曲率圆的圆心位于所述试块I的顶部距所述试块I的右端55mm，且其孔轴线位于所述试块I的中心线上。所述试块I底部一端加工有一个由连续的半径为0.5mm半圆形凹槽4构成的反射体3,反射体3总长(L2) 100 mm，总宽与所述试块I宽度相同。试块的加工方法为本领域技术人员公知。实施例2:
试块I为长(LI) 250mm、宽(W) 120mm、高(H)80mm的长方体，其内部设置有一个1/4圆弧形的通孔2。所述通孔2的直径为2_，其孔中心的曲率半径为80_，其曲率圆的圆心位于所述试块I的顶部距所述试块I的右端85mm，且其孔轴线位于所述试块I的中心线上。所述试块I底部一端加工有一个由连续的半径为Imm半圆形凹槽4构成的反射体3,反射体3总长(L2) 140 mm，总宽与所述试块I宽度相同。试块的加工方法为本领域技术人员公知。实施例1用于检测斜探头超声场横向声压分布的测量方法:
1)使用普通超声波探伤仪，连接超声波斜探头，组成检测系统；
2)使用步骤I)所述检测系统，检测试块I上的通孔2；
3)通过调整超声波探伤仪的范围和平移等参数，使通孔2的反射回波显示在仪器的屏幕上，前后移动探头，使孔槽回波最大；
4)分别向左向右移动探头，记录通孔2的反射回波高度和探头相对于孔槽的偏移距
离；
5)将反射回波高度以某个位置的通孔2的反射回波高度为参考进行归一化处理；
6)在坐标纸上描绘出归一化后的回波高度随探头和人工反射体相对偏移量的相关图，相关图即为横向声压分布 7)根据声压分布图和探头相对反射体的位置参数及探头K值、前沿等参数，可以计算出超声波探头的横向半扩散角。实施例2用于检测斜探头超声场纵向声压分布的测量方法:
1)使用普通超声波探伤仪，连接超声波斜探头，组成检测系统；
2)利用CSK-1IIA试块，调整检测系统的延时、前沿等参数；
3)使用步骤I)所述检测系统，检测试块I上的半圆形凹槽4构成的反射体3；
4)通过调整超声波探伤仪的范围和平移等参数，使反射体3的反射回波显示在仪器的屏眷上；
5)通过调整超声波探伤仪的门位参数，读取各半圆形凹槽4的反射回波高度和相对的位置并记录；
6)将反射回波高度以某个半圆形凹槽4的反射回波高度为参考进行归一化处理；
7)在坐标纸上描绘出归一化后的回波高度随相对位置变化的相关图，相关图即为声压分布图；8)用半圆形凹槽4到探头的距离、试块厚度等参数，可以求得上扩散角Θ ±、下扩散角Θ下。实施例1的使用效果:
对某电厂300丽机组的规格为Φ459Χ42πιπι，材质为12CrlMoV的主蒸汽管道直管与弯头对接环焊缝进行单面单侧超声波检验，选用探头为2.5P9X9K2.5及2.5P9X9K1.5，从直管段侧进行检验，2.5P9X9K2.5探头当顶着焊缝时一次波发现一个深度为5mm的反射回波，另一个探头无法检测到，由于对侧为弯头，无法放置探头，仅能用2.5P9X9K2.5的探头进行定量，根据测长和回波高度，将反射体定量为可记录缺陷。但通过探头的尺寸、焊缝尺寸及探头参数计算进行定位可知，该反射回波并非由主声束产生，因此不能用已有的DAC曲线进行定量。通过本发明的试块对探头声场结构进行测定，校正回波高度后，重新判定引起反射回波的反射体当量后，已超过判废线4dB。决定将该反射体进行挖除。挖除过程中发现该反射体为层 间条状夹渣。
权利要求
1.一种用于测量斜探头超声场声压分布的试块，其特征在于试块(I)为长方体，所述试块(I)内部设置有弧形的通孔(2)，所述试块(I)底部一端设置有一个由连续的半圆形凹槽(4)构成的反射体(3)。
2.根据权利要求1所述的一种用于测量斜探头超声场声压分布的试块，其特征在于所述试块(I)为一个长18(T250mm、宽8(Tl20mm、高5(T80mm的长方体。
3.根据权利要求1所述的一种用于测量斜探头超声场声压分布的试块，其特征在于所述通孔(2)中心的曲率半径为与所述试块(I)的高度相同。
4.根据权利要求3所述的一种用于测量斜探头超声场声压分布的试块，其特征在于所述通孔(2)的曲率圆的圆心位于所述试块(I)的顶部。
5.根据权利要求4所述的一种用于测量斜探头超声场声压分布的试块，其特征在于所述通孔(2)的曲率圆的圆心距所述试块(I)右端55 85mm。
6.根据权利要求5 所述的一种用于测量斜探头超声场声压分布的试块，其特征在于所述通孔(2)的孔轴线位于试块(I)的中心线上。
7.根据权利要求6所述的一种用于测量斜探头超声场声压分布的试块，其特征在于所述通孔(2)的直径为I 2mm。
8.根据权利要求1所述的一种用于测量斜探头超声场声压分布的试块，其特征在于所述半圆形凹槽(4)半径为0.5 1mm。
9.根据权利要求8所述的一种用于测量斜探头超声场声压分布的试块，其特征在于所述反射体(3)的长度为L2且与所述试块(I)的宽度相同，所述L2长10(Tl40mm。
10.根据权利要求广9中的任一项所述的一种用于测量斜探头超声场声压分布的试块，其特征在于试块(I)为长180mm、宽80mm、高50mm的长方体，其内部设置有一个1/4圆弧形的通孔(2);所述通孔(2)的直径为Imm,其孔中心的曲率半径为50mm,其曲率圆的圆心位于所述试块(I)的顶部距所述试块(I)的右端55mm，且其孔轴线位于所述试块(I)的中心线上；所述试块(I)底部一端加工有一个由连续的半径为0.5mm半圆形凹槽(4)构成的反射体(3)，反射体(3)总长100 mm，总宽与所述试块(I)宽度相同。
全文摘要
本发明涉及一种适用于斜探头超声波检测时测量超声场声压分布的试块，其为长方体，内部设置有一个1/4圆弧形的通孔，底部一端加工有一个由连续的半圆形凹槽构成的反射体。其中通孔用于检测斜探头超声场横向声压分布。其中由连续的半圆形凹槽构成的反射体用于检测超声场声束纵向声压分布。通过本发明的试块检测探头的超声场声压分布，可以准确的判断超声场的结构，增加无损检测的精确度。
文档编号G01N29/30GK103217485SQ20131010073
公开日2013年7月24日 申请日期2013年3月27日 优先权日2013年3月27日
发明者刘长福, 代小号, 赵纪峰 申请人:国家电网公司, 河北省电力公司电力科学研究院, 河北省电力建设调整试验所