用于多通道空心车轴超声波探伤机探头性能测试对比试块的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种探头性能测试装置，特别涉及一种在不拆解探头架情况下对多通道空心车轴超声波探伤机探头组中各探头进行性能测试的对比试块。
【背景技术】
[0002]目前高速动车组均采用空心车轴以减轻簧下质量，随着高速动车组的提速，对空心车轴进行超声波探伤也显得愈发重要。空心车轴超声波探伤机一般都是多通道的，一个探头架上装配有若干个不同角度的探头。为保证探伤结果的可靠性，在对空心车轴进行检修探伤前，需要利用对比试块对探头架中各探头的性能进行测试。
[0003]对于传统的对比试块，在探头性能测试时，需要将各角度的探头从探头架上拆卸下来，各探头单独在不同的对比试块上完成相应的性能测试。整个过程的操作繁琐耗时，且对探头架的频繁拆卸安装，也会造成零件磨损，定位精度下降，使探伤性能下降，缩短探头架部件的寿命。因此急需一种对比试块，能够在不拆解探头架的情况下进行探头架中各探头的性能测试，提高探头性能测试效率。
【发明内容】
[0004]本发明所解决的技术问题是提供一种用于多通道空心车轴超声波探伤机探头性能测试对比试块，在不拆解探头架的情况下进行探头架中各探头的性能测试。本发明包含多种几何结构，可实现不同角度探头的灵敏度余量、回波频率和分辨力等性能的测试。
[0005]本发明的技术方案如下:
[0006]本发明所述的用于多通道空心车轴超声波探伤机探头性能测试对比试块，整体上为轴状旋转体，轴状旋转体包含有用于容纳探头架的中心通孔、第一圆柱面、第二圆柱面、第三圆柱面、环形槽和圆弧面；第一圆柱面、第二圆柱面和第三圆柱面的外径沿旋转体轴线依次减小，环形槽设置于第一圆柱面和第二圆柱面之间，圆弧面设置于第二圆柱面和第三圆柱面之间；所述圆弧面由一条弧形母线绕中心通孔的轴线旋转而成，弧形母线的圆心位于中心通孔内表面上。
[0007]优选的，所述的多通道空心车轴超声波探伤机探头性能测试对比试块，其特征在于:所述圆弧面上分布数个弧面平底孔，弧面平底孔的直径和深度一致，弧面平底孔轴线经过弧形母线的圆心所形成的圆环线，并与旋转体轴线相交。
[0008]优选的，所述的多通道空心车轴超声波探伤机探头组性能测试对比试块，其特征在于:所述第一圆柱面上具有一个柱面平底孔，柱面平底孔轴线经过并垂直于中心通孔的轴线。
[0009]本发明与现有技术相比，具有以下优点及突出性的技术效果:
[0010]本发明包含多种几何结构，可在探头架非拆解的状态下完成直探头和不同角度斜探头的若干性能测试，省去频繁拆卸和安装探头架的步骤，简化探头性能测试的操作流程，提尚探头性能测试效率。
【附图说明】
[0011]图1是本发明的立体结构示意图。
[0012]图2a是图1结构的主视图。
[0013]图2b是对应于图2a的俯视图。
[0014]图2c是对应于图2c的左视图。
[0015]图3是采用本发明进行直探头灵敏度余量测试的示意图。
[0016]图4是采用本发明进行直探头回波频率测试的示意图。
[0017]图5是采用本发明进行直探头分辨力测试的示意图。
[0018]图6是采用本发明进行斜探头灵敏度余量和回波频率测试的示意图。
[0019]图7是采用本发明进行斜探头分辨力测试的示意图。
[0020]图8是底波扩展波形图。
[0021]图中:1_第一圆柱面；2_第二圆柱面；3_圆弧面；4_第二圆柱面；5_柱面平底孔；6-环形槽；7_弧面平底孔；8_中心通孔；9_探头架；10_探头；11_弧形母线；12_弧形母线的圆心。
【具体实施方式】
[0022]下面参照附图对本发明作详细描述。
[0023]如图1、图2a、2b和2c所示，本发明提供的用于多通道空心车轴超声波探伤机探头组性能测试的对比试块整体呈轴状旋转体，该对比试块包含有用于容纳探头架的中心通孔8、第一圆柱面1、第二圆柱面2、第三圆柱面4、环形槽6和圆弧面3 ;第一圆柱面1、第二圆柱面2和第三圆柱面4的外径沿旋转体轴线依次减小；环形槽6设置于第一圆柱面和第二圆柱面之间，用于直探头分辨力测试；圆弧面3设置于第二圆柱面和第三圆柱面之间，用于斜探头灵敏度余量和回波频率测试，所述圆弧面3由一条弧形母线11绕中心通孔8的轴线旋转而成，弧形母线的圆心12位于中心通孔内表面上。
[0024]本优选实施例中，所述圆弧面3上分布数个弧面平底孔7，用于斜探头分辨力测试，弧面平底孔7的直径和深度一致，弧面平底孔7轴线经过弧形母线的圆心所形成的圆环线，并与旋转体轴线相交。所述第一圆柱面I上具有一个柱面平底孔5，用于直探头灵敏度余量的测试，柱面平底孔轴线经过并垂直于中心通孔8的轴线。
[0025]本发明利用不同位置的几何结构实现直探头和不同角度斜探头的性能测试，无需拆解探头架。本发明可简化空心车轴超声波探伤机探头组性能测试的操作流程，提高性能测试的效率。
[0026]在下文中，就图3?图8对采用多通道空心车轴超声波探伤机探头组性能测试比试块进行探头性能测试的过程作进一步描述。以下描述中将多通道空心车轴超声波探伤机探头组性能测试比试块简称为对比试块。
[0027]图3是直探头灵敏度余量测试的示意图。调节欧系探伤机，使待测直探头的增益至最大。若此时探伤机和探头的噪声电平高于满幅度的10%，则调节增益，使噪声电平等于满幅度的10%，记下此时增益值S0。将待测直探头对准第一圆柱面上的平底孔(如图3所示)，通过旋转和移动探头架，使平底孔的第一次回波幅度最高。此时调节增益使回波幅度为满幅度的50%，记下此时增益值SI。则灵敏度余量S为:S = S1-S0 (dB)。
[0028]图4是直探头回波频率测试的示意图。将待测直探头对准图4所示的对比试块第一圆柱面上，通过旋转和移动探头架，使圆柱面的第一次回波幅度最高。在探伤机显示屏中观察底波B1的扩展波形，如图8所示。在此波形中，以峰值点P为基准，读取其前一个和其后二个共计三个周期的时间T3，把T3作为测量值。回波频率fe=3/T3。回波频率误差为:
[0029]Afe= (f e-f0)/f0X100%(I)
[0030]式中，Δ?；为回波频率误差，％ 为探头的标称频率。
[0031]图5是直探头分辨力的示意图。移动旋转探头架，使探头对准图5中环形槽。使探伤机显示屏上出现不同深度的三个反射底波。此时移动探头架，使较小深度的两处底波幅度相等并为100%满刻度。测量两处底波波峰间的波谷的高度h，超声探头的分辨力R =201g(100/h)o若h = O或两回波能完全分开，则取R>30dB。
[0032]图6是斜探头灵敏度余量和回波频率测试的示意图。在测试灵敏度余量时，先调节探伤机，使待测斜探头的增益至最大。若此时探伤机和探头的噪声电平高于满幅度的10%，则调节增益，使噪声电平等于满幅度的10%，记下此时增益值将待测探头对准图6所示对比试块圆弧面上(无平底孔位置)，前后移动探头架，使对比试块圆弧面的第一次回波幅度最高。调节探伤机增益使回波幅度为满幅度的50%，记下此时增益值Siq则灵敏度余量S为:S = S1-S0 (dB)。测试回波频率时，将待测斜探头对准图7所示对比试块圆弧面上(无平底孔位置)，前后移动探头架，使对比试块圆弧面的第一次回波幅度最高。在显示屏中观察底波B1的扩展波形，如图8。在此波形中，以峰值点P为基准，读取其前一个和其后二个共计三个周期的时间T3，把T3作为测量值。回波频率f 3/T3，回波频率误差由式
(I)计算。
[0033]分辨力图7是斜探头分辨力测试的示意图。移动并旋转探头架，使斜探头对准图7中对应角度的平底孔。使示波屏上出现平底孔和弧面的反射回波。移动探头架，使平底孔和弧面的回波幅度相等并为20%?30%满刻度。此时调节增益，使两处回波波峰间的波谷上升到原来波峰的高度，此时增益的变化量即为分辨力。
【主权项】
1.用于多通道空心车轴超声波探伤机探头性能测试对比试块，其特征在于:所述对比试块整体上为轴状旋转体，轴状旋转体包含有用于容纳探头架的中心通孔(8)、第一圆柱面(I)、第二圆柱面(2)、第三圆柱面⑷、环形槽(6)和圆弧面(3);第一圆柱面⑴、第二圆柱面(2)和第三圆柱面(4)的外径沿旋转体轴线依次减小，环形槽(6)设置于第一圆柱面和第二圆柱面之间，圆弧面(3)设置于第二圆柱面和第三圆柱面之间；所述圆弧面(3)由一条弧形母线(11)绕中心通孔(8)的轴线旋转而成，弧形母线的圆心(12)位于中心通孔内表面上。
2.如权利要求1所述的多通道空心车轴超声波探伤机探头性能测试对比试块，其特征在于:所述圆弧面(3)上分布数个弧面平底孔(7)，弧面平底孔(7)的直径和深度一致，弧面平底孔(7)轴线经过弧形母线的圆心所形成的圆环线，并与旋转体轴线相交。
3.如权利要求1或2所述的多通道空心车轴超声波探伤机探头组性能测试对比试块，其特征在于:所述第一圆柱面(I)上具有一个柱面平底孔(5)，柱面平底孔轴线经过并垂直于中心通孔(8)的轴线。
【专利摘要】用于多通道空心车轴超声波探伤机探头性能测试对比试块，属于探头性能测试技术领域。该对比试块的形状为轴状旋转体，包含用于容纳探头架的中心通孔、三个不同外径的圆柱面、环形槽和圆弧面；环形槽用于直探头分辨力测试，圆弧面用于斜探头灵敏度余量和回波频率测试，第一圆柱面用于直探头回波频率测试；圆弧面和第一圆柱面上分布若干个平底孔，分别用于直探头灵敏度余量和斜探头分辨力测试。本发明利用其上不同位置的结构实现直探头和不同角度斜探头的灵敏度余量、分辨力和回波频率等性能的测试，可在不拆解探头架的情况下完成探头架上各探头的性能测试简化空心车轴超声波探伤机探头组性能测试的操作流程，提高探头性能测试的效率。
【IPC分类】G01N29-24
【公开号】CN104792880
【申请号】CN201510213753
【发明人】孙振国, 蔡栋, 邹诚, 杜学刚, 周庆祥, 付晔
【申请人】清华大学
【公开日】2015年7月22日
【申请日】2015年4月29日