一种超声小角度探头K值、前沿快速测试方法与流程

本发明涉及一种测试方法，特别是一种超声小角度探头k值、前沿快速测试方法。

背景技术：

铁路车辆车轴定期超声波探伤是保证行车安全的重要手段，纵波小角度探头作为对车轴轴颈根部进行探伤的主要探头之一。其两个重要参数k值和前沿的准确性直接决定了缺陷的定位和定量。

目前测量6-8°纵波小角度探头k值、前沿主要依据《铁路货车轮轴组装检修及管理规则》和《铁路客车轮轴组装检修及管理规则》两个标准，先测量棱角波的一次回波最高时探头至棱角的距离x1、棱角波的二次回波最高时探头至棱角的距离x2，根据实测值计算前沿，再根据前沿值计算k值。

现有技术的前沿测试方法：将探头置于tzs-r试块的b面上(如图3所示)，前后移动探头，并注意保持探头声束与试块侧面平行，使a面上棱角回波达到最高点，记下此时探头前沿至试块前端(a端)的距离xl。然后用二次反射波探测试块a面下棱角，同样前后移动探头，使a面下棱角回波达到最高点，记下此时探头前沿至试块端面的距离x2。则探头前沿至入射点的距离为α＝x2-2xl。

现有技术的k值测试方法：将探头置于tzs-r试块的c面上(如图4)，当找到端面(a面)上棱角的最大反射波高时，则k＝(x+α)/200；β＝arctgk。

这种测试步骤多、测量数据多，而且第一次前沿结果的准确性影响第二次k值的精度，造成二次误差。现有技术存在以下缺点：1.现有测试方法操作需要3个步骤，步骤多，需要先测量两个数据后计算前沿，再测量一个数据后计算k值。2.数据测量时依赖操作人员熟练程度，存在人为误差，测量数据越多误差越大；检测结果一致性差；3.现有测试方法测量时，探头位置不在试块同一侧，操作麻烦，检测效率低。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种超声小角度探头k值、前沿快速测试方法。

为解决上述技术问题，本发明所采用的方案是：

一种超声小角度探头k值、前沿快速测试方法，其特征在于包含以下步骤：

步骤一：将纵波小角度探头放置在tzs-r试块侧面，并移动纵波小角度探头找到人工刻槽最高反射回波，此时探头前端至试块上端面距离为l1,得到公式

(l2+l0)/200＝tanβ＝k(1)

其中，l0为探头前沿，β为探头折射角，k为探头k值；

步骤二：将纵波小角度探头向下移动，找到水平刻度200mm处棱角的最高反射回波，此时探头前端至试块上端面距离为l2,得到公式

(l1+l0)/175＝(l2+l0)/200(2)

步骤三：连列公式(1)和公式(2)得到

(l1+l0)/175＝(l2+l0)/200(3)

求得前沿l0＝7l2-8l1；

步骤四：将l0＝7l2-8l1代入公式(1)求得

k＝(l2-l1)/25

β＝tan^-1(l2-l1)/25。

进一步地，所述测试方法采用脉冲式超声波探伤仪进行测试。

进一步地，所述步骤纵波小角度探头与测试块之间设置有耦合剂。

本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：

1、只需两个步骤，节约测试时间，提高测试效率。

2、只需测量两个数据：

①200mm处棱角波最高时，探头前端到棱角的距离l2；

②175mm处人工刻槽波最高时，探头前端到棱角的距离l1

根据l1和l2可同时计算k值和前沿。避免测试数据多带来的人为误差，同时避免前沿计算误差影响k值的计算结果，使计算结果精度提高。

3、测试时探头在试块同一侧，避免探头与检测仪器的移动，方便操作，检测效率高。降低了操作难度、使得操作简单易行，保证了检测结果一致性。

附图说明

图1是本发明的步骤二示意图。

图2是本发明的步骤三示意图。

图3是现有技术的前沿测试方法示意图。

图4是现有技术的k值测试方法示意图。

图5是本发明的纵波小角度探头入射角和折射角对应关系表格。

图6是本发明的l1、l2和β实测值的表格。

具体实施方式

下面结合附图并通过实施例对本发明作进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。

如图1或2所示，本发明的超声小角度探头k值、前沿快速测试方法，包含以下步骤：

测试使用工具：1.型脉冲式超声波探伤仪；2.纵波小角度探头、探头线；3.tzs-r试块；4.耦合剂。

步骤一：调节超声波探伤仪相关按键及参数，使屏幕显示正常，将纵波小角度探头放置如图3所示位置处，找到水平刻度为175mm处，深度为1mm人工刻槽最高反射回波，测量探头前端至试块端面距离l1,得到公式

(l1+l0)/175＝tanβ＝k(1)

其中，l0为探头前沿，β为探头折射角，k为探头k值；

步骤二：将纵波小角度探头向下移动，如图4所示位置处，找到水平刻度200mm处棱角的最高反射回波，此时探头前端至试块上端面距离为l2,得到公式

(l2+l0)/200＝tanβ＝k(2)

步骤三：连列公式(1)和公式(2)得到

(l1+l0)/175＝(l2+l0)/200(3)

求得前沿l0＝7l2-8l1；

步骤四：将l0＝7l2-8l1代入公式(1)求得

k＝(l2-l1)/25

β＝tan^-1(l2-l1)/25。

其中：

l1—第一次探头前端到棱角的距离；

l2—第二次探头前端到棱角的距离；

l0—探头前沿；

β—探头折射角；

k—探头k值。

下面通过实际测量试验对本发明进行效果验证。

如图5所示为纵波小角度探头入射角和折射角对应关系表，本实验探头采用折射角为16.5°的纵波小角度探头。测试结果见图6的表格。

由图6表格分析可知，角度值最大偏差为0.18，相对偏差为1％，都在误差范围内，满足标准规定的要求。

本说明书中所描述的以上内容仅仅是对本发明所作的举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本发明说明书的内容或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种超声小角度探头K值、前沿快速测试方法，其特征在于包含以下步骤：将纵波小角度探头放置在TZS‑R试块侧面，并移动纵波小角度探头找到人工刻槽最高反射回波，此时探头前端至试块上端面距离为L1,得到公式(L1+L0)/175＝tanβ＝K (1)，将纵波小角度探头向下移动，找到水平刻度200mm处棱角的最高反射回波，此时探头前端至试块上端面距离为L2,得到公式(L2+L0)/200＝tanβ＝K (2)，连列公式(1)和公式(2)得到(L1+L0)/175＝(L2+L0)/200，求得前沿L0＝7L2‑8L1；将L0＝7L2‑8L1代入公式(1)求得K＝(L2‑L1)/25，β＝tan‑1(L2‑L1)/25。本发明节约测试时间，提高测试效率。

技术研发人员：周翔;宋伟;徐先满;王智杰;邓川;葛文建
受保护的技术使用者：南通友联数码技术开发有限公司
技术研发日：2017.04.18
技术公布日：2017.07.21