一种瓷绝缘子用小角度纵波斜探头测量专用试块的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种用于方便快捷的测量小角度纵波斜探头的入射点、延时及入射角的瓷绝缘子用小角度纵波斜探头测量专用试块。
【背景技术】
[0002]超声波小角度纵波检测法检测电网在役支柱瓷绝缘子及瓷套支柱得到了广泛的应用。利用纵波入射角3在3.8°?5.67°的小角度纵波斜探头可检测深埋在法兰内瓷体内部的缺陷，并且对危险区域的扫查覆盖面积远大于横波斜探头和直探头。而要实现缺陷的精确定位，必须精确测量小角度纵波斜探头入射点、延时及入射角。小角度纵波斜探头因其入射角δ太小，最高波幅游动范围太窄，且在钢中的折射纵横波同时存在，无法像普通横波探头一样，在CSK-1 A试块上通过找到圆弧面最高回波快捷准确的测得前沿及延时；目前测量探头入射点的方法为棱角反射法，这种方法可快速粗略的测量入射点，但人为因素及手法影响较大，且无法同时测量延时及纵波入射角。因此，有必要开发一种试块，可方便、快速、准确的测量小角度纵波斜探头入射点、延时及纵波入射角。
【实用新型内容】
[0003]本实用新型的发明目的就在于提供一种瓷绝缘子用小角度纵波斜探头入射点、延时及入射角的测量专用新试块。
[0004]本实用新型采用如下技术方案:
[0005]本实用新型一种瓷绝缘子用小角度纵波斜探头测量专用试块，其特征在于:该试块包括，材质为有机玻璃的倾斜角α'为23.8°?52.03°的直角三角形有机玻璃块，和设在其下部的形状为矩形和1/4圆形的组合呈船形的材质为钢的钢块，有机玻璃块和钢块贴合的一边大小一致，有机玻璃块和钢块采用极薄的甘油耦合剂紧密贴合，使得超声波纵波可以透过有机玻璃块和钢块的结合面。本实用新型中有机玻璃块的倾斜角α '应满足被测小角度纵波斜探头在钢中产生纯横波。
[0006]本实用新型所述有机玻璃块倾斜角α '最佳为32°，斜边长为471.7mm，其和钢块接触的底边长为400mm，其竖边长为250mm。
[0007]本实用新型的有益效果为:采用本实用新型能够实现方便、快速、准确的测量小角度纵波斜探头入射点、延时及纵波入射角。且可避免人为因素和手法对准确性的影响。
【附图说明】
[0008]图1为本实用新型瓷绝缘子用小角度纵波斜探头测量试块实施例的示意图。
[0009]1:基准横波直探头，2:被测小角度纵波斜探头，3:有机玻璃块，4:钢块
[0010]5:纵波耦合剂。
【具体实施方式】
[0011]如附图所示本实用新型绝缘子用小角度纵波斜探头测量试块实施例该试块包括，材质为有机玻璃的倾斜角α'为23.8°?52.03°的直角三角形有机玻璃块3，和设在其下部的形状为矩形和1/4圆形的组合呈船形的材质为钢的钢块4，有机玻璃块和钢块贴合的一边大小一致，有机玻璃块3和钢块4采用极薄的甘油耦合剂5紧密贴合，使得超声波纵波可以透过有机玻璃块3和钢块4的结合面。本实用新型中有机玻璃块3的倾斜角α '应满足被测小角度纵波斜探头在钢中产生纯横波。
[0012]本实用新型所述有机玻璃块3的倾斜角α '最佳为32°，斜边长为400mm，其和钢块接触的底边长为471.7mm，其竖边长为250mm。
[0013]采用本实用新型的原理和方法是:
[0014]见附图中
[0015]α丨:有机玻璃倾斜角。
[0016]δ:小角度纵波斜探头2在有机玻璃界面的入射角，其瓷绝缘子检测使用的范围为 δ =3.8。?5.67。ο
[0017]Θ:小角度纵波斜探头2在钢界面的入射角，θ =α ' +δ。
[0018]Θ 1:小角度纵波斜探头2第一临界角，此时小角度纵波斜探头I在钢中的纵波折射角β' L为90°。钢中为纯横波。
[0019]Θ 2:小角度纵波斜探头2第二临界角，此时小角度纵波斜探头2在钢中的横波折射角3为90°。入射纵波在钢的界面上全反射，无折射。
[0020]β':钢中折射角。
[0021]β' L:钢中纵波折射角。
[0022]β' s:钢中横波折射角。
[0023]Cu:有机玻璃的纵波声速(2730m/s)。
[0024]Cs1:有机玻璃的横波声速(1460m/s)。
[0025]CL2:钢的纵波声速(5900m/s)。
[0026]CS2:钢的横波声速(3230m/s)。
[0027]o’:小角度纵波斜探头晶片中心。
[0028]O':船型钢块圆心。
[0029]根据斯涅耳定理，当Θ处于第一临界角O1与第二临界角Θ 2之间时，
[0030]小角度纵波斜探头在钢中只存在折射横波。
[0031]为满足上述要求，小角度纵波斜探头在钢界面的入射角Θ的范围为:
[0032]第一临界角θ1:
[0033]Sin Θ ^Cu=Sin β ' L/CL2=sin β ' S/CS2
[0034]令β ' l=90。
[0035]θ =21.6°
[0036]此时β ' s=33.2。
[0037]第二临界角θ2:
[0038]Sin Θ 2/Csl=Sin β ' S2/CS2
[0039]令β ' S2=90°
[0040]θ2=57.7。
[0041]因此，为使小角度纵波斜探头在钢中折射的只有纯横波，消除纵波影响，小角度纵波斜探头在钢界面的入射角Θ的范围:27.6°?57.7°。因θ=α' +δ，δ=3.8°?5.67°，因此专用试块的有机玻璃倾斜角度α丨范围为:α ' =θ-δ =23.8。?52.03°
[0042]此时钢中折射横波的倾斜角s范围为:33.2° -90°。
[0043]为使数值测量精确，减少误差且易操作，取钢中折射横波的倾斜角β ' s=45°。
[0044]则此时对应的小角度纵波斜探头在钢界面的入射角θ=36.7°
[0045]对应的有机玻璃斜度α ' =θ-δ =36.7。- δ。
[0046]取δ = (3.8。+5.67。)/2=4.7。，则 α' =32。。
[0047]因此小角度纵波斜探头专用试块的制作尺寸如下:
[0048]有机玻璃的倾斜角α ' =32° ；Z Ar y' O' =90° +δ
[0049]有机玻璃和钢的厚度Iw =20mm；
[0050]A' C' =400mm，O' C' =0, y=100mm，则:
[0051]k' B' =A' C' /cos α ' =471.7mm ；
[0052]B' C' =tana' XA' C' =250mm ；
[0053]A1 O1 =300mm ；
[0054]测试时先将超声波检测仪调整为单探头模式，在A'B'斜面上移动被测小角度纵波斜探头2，直至找到最高回波后探头位置保持不动。此时超声波沿着o' -y' -O' -D' ~D' -O' -y' -o'路径传播，但D'位置无法确定；再将超声波仪器调节至双探头模式，被测小角度纵波斜探头2作为发射探头，基准横波直探头1(入射点、延时已知)作为接收探头，基准横波直探头I与钢之间涂抹水杨酸苯脂作为耦合剂，在专用试块圆弧处在45°附近移动基准横波直探头1，直至找出最高波幅的位置。此时超声波沿着o' _y' -o' -y-o路径传播，y点的位置即为D'的位置。连接基准横波直探头入射点y与船型试块圆心的直线oyO'，测量此时钢中折射横波倾斜角so
[0055]Sin Θ /Cu=Sin β ' s/CS2
[0056]可计算出此时小角度纵波斜探头2在钢界面的入射角θ，δ = Θ - a '，可求出δ。
[0057]被测小角度纵波斜探头入射角δ测定完毕。
[0058]则ZA'y' O' =90。+δ，可知；
[0059]Zj' O, A' =180。-a' -Zk' y, O, =180。-32。-90。-δ=58。-δ，也可知。
[0060]在Ay' O' K'中，利用正弦定理:
[0061]K' y' /sin Z γ' O' K' =A1 O' /sin Z A' y' 0'
[0062]则A' y'可知；y' B' =A' B' -A' y' =471.7_A' y'，也可知。
[0063]测量探头前端部广至V的距离广Br。
[0064]则入射点y'距离探头前端广的距离太Zr =Y1 Br _z' Br (mm)。
[0065]被测小角度纵波斜探头入射点位置测试完毕。
[0066]在超声检测仪上可查出双探头模式下总的传播时间T'，则双探头模式下超声波在被测小角度纵波斜探头内的传输时间xjd:
[0067],Jd=Tr - (y' O' /Csl+0' y/CS2+tJz/2)，T'、y' 0'、0' y、tjz、CSKCS2均已知，可求出!￡jd。
[0068]单探头模式下，被测小角度纵波斜探头内的传输时间txjd=2xjd
[0069]被测小角度纵波斜探头延时测试完毕。
【主权项】
1.一种瓷绝缘子用小角度纵波斜探头测量专用试块，其特征在于:该试块包括，材质为有机玻璃的倾斜角a'为23.8°?52.03°的直角三角形有机玻璃块，和设在其下部的形状为矩形和1/4圆形的组合呈船形的材质为钢的钢块，有机玻璃块和钢块贴合的一边大小一致，有机玻璃块和钢块采用极薄的甘油耦合剂紧密贴合，使得超声波纵波可以透过有机玻璃块和钢块的结合面；有机玻璃块的倾斜角a '应满足被测小角度纵波斜探头在钢中产生纯横波。
2.根据权利要求1所述的一种瓷绝缘子用小角度纵波斜探头测量专用试块，其特征在于:所述有机玻璃块倾斜角a'为32°，斜边长为471.7mm，其和钢块接触的底边长为400mm，其竖边长为250mm。
【专利摘要】本实用新型涉及一种瓷绝缘子用小角度纵波斜探头测量专用试块。该试块包括，材质为有机玻璃的倾斜角α′为23.8°～52.03°的直角三角形有机玻璃块，和设在其下部的形状为矩形和1/4圆形的组合呈船形的材质为钢的钢块，有机玻璃块和钢块采用极薄的甘油耦合剂紧密贴合，使得超声波纵波可以透过有机玻璃块和钢块的结合面。本实用新型中有机玻璃块的倾斜角α′应满足被测小角度纵波斜探头在钢中产生纯横波。采用本实用新型能够实现方便、快速、准确的测量小角度纵波斜探头入射点、延时及纵波入射角。且可避免人为因素和手法对准确性的影响。
【IPC分类】G01N29-30
【公开号】CN204359756
【申请号】CN201420799289
【发明人】李中伟, 杨宏伟, 王冬超, 刘云, 刘钊, 郭振新
【申请人】国家电网公司, 国网河北省电力公司经济技术研究院
【公开日】2015年5月27日
【申请日】2014年12月17日