于航 王菲菲 張浩

摘 要：對超聲探傷系統(tǒng)的國內(nèi)外相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了研究，在分析超聲探傷系統(tǒng)工作原理的同時(shí)，對超聲探傷系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)儀器法和標(biāo)準(zhǔn)試塊法進(jìn)行校準(zhǔn)方案分析，且繪制測量數(shù)據(jù)線性圖，總結(jié)了超聲探傷系統(tǒng)的校準(zhǔn)經(jīng)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：超聲探傷系統(tǒng)；標(biāo)準(zhǔn)儀器；標(biāo)準(zhǔn)試塊

超聲檢測技術(shù)是特種工藝檢測中不可缺少的手段之一，超聲探傷系統(tǒng)由模塊化的精密檢測儀器、自動(dòng)化的機(jī)械位移裝置以及計(jì)算機(jī)控制中心組成，超聲探傷系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于各大軍工企業(yè)，它被應(yīng)用于各機(jī)型研制生產(chǎn)過程中金屬材料、復(fù)合材料的缺陷檢測，超聲探傷系統(tǒng)的計(jì)量特性直接影響超聲檢測結(jié)果，所以進(jìn)行規(guī)范的校準(zhǔn)是確保超聲探傷系統(tǒng)能滿足使用要求的重要技術(shù)手段。

1 國內(nèi)外超聲探傷系統(tǒng)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)狀

國內(nèi)超聲探傷設(shè)備相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)有JJG 746《超聲探傷儀檢定規(guī)程》和 JJF1294《超聲換能器校準(zhǔn)規(guī)范》，沒有系統(tǒng)評價(jià)超聲探傷系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)和方法；歐洲大多數(shù)國家如英國、法國、德國、意大利等都采用EN 12668《無損檢測- 超聲檢測設(shè)備的表征及驗(yàn)證》來評價(jià)超聲探傷系統(tǒng)的性能，該方法包含三個(gè)部分： 儀器、探頭和組合設(shè)備。美國材料與試驗(yàn)協(xié)會有兩項(xiàng)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)：ASTM E317《不采用電子測量儀器評價(jià)脈沖回波式超聲檢測系統(tǒng)性能特性的方法》——用于現(xiàn)場評價(jià)具有A 型脈沖回波顯示功能的超聲檢測系統(tǒng)的性能特性；ASTM E1324《評價(jià)超聲檢測系統(tǒng)的某些電參數(shù)性能的方法》——用于具有顯示功能的脈沖回波式超聲探傷系統(tǒng)的性能評價(jià)。

2 超聲探傷系統(tǒng)的工作原理

由聲源產(chǎn)生的脈沖波被引入被檢測的試件中后，若材料是均質(zhì)的，則聲波沿一定的方向，以恒定的速度向前傳播。當(dāng)遇到兩側(cè)聲阻抗有差異的界面時(shí)，則部分聲能被反射，這種界面可能是材料中某種缺陷（不連續(xù)），如裂紋、分層、孔洞等，也可能是試件的外表面與空氣或水的界面。反射的程度取決于界面兩側(cè)聲阻抗差異的大小，在金屬與氣體的界面上幾乎全部反射。通過檢測和分析反射脈沖信號的幅度、位置等信息，可以確定缺陷的存在，評估其大小、位置。水浸超聲探傷系統(tǒng)工作原理見圖1。

3 校準(zhǔn)方案分析

3.1標(biāo)準(zhǔn)儀器法

接收電路中影響垂直線性的有衰減器、高頻放大器等，標(biāo)準(zhǔn)儀器法是將信號發(fā)生器和標(biāo)準(zhǔn)衰減器按照圖2工作原理圖接入超聲探傷系統(tǒng)接收和發(fā)射的接口，從而實(shí)現(xiàn)校準(zhǔn)。主要根據(jù)波高理論導(dǎo)出理論波高與

標(biāo)準(zhǔn)增益值之間的關(guān)系，計(jì)算

出標(biāo)準(zhǔn)的波高理論值，用信號發(fā)生器、標(biāo)準(zhǔn)衰

減器進(jìn)行對超聲探傷系統(tǒng)增益衰減，實(shí)際測量值與波高理論值之差就是垂直線性誤差。

3.2 標(biāo)準(zhǔn)試塊法

根據(jù)不同的超聲系統(tǒng)正確選擇匹配的探頭，設(shè)置超聲探傷系統(tǒng)增益、時(shí)基等參數(shù)，選擇同時(shí)可以產(chǎn)生振幅比為2：1的兩個(gè)無干擾信號的標(biāo)準(zhǔn)試塊，準(zhǔn)確識別標(biāo)準(zhǔn)試塊的平底孔缺陷后，孔A 的反射波高HA與孔B的反射波高HB之比為顯示屏滿刻度的60%：30%，波高比例見圖3，調(diào)節(jié)超聲探傷系統(tǒng)的增益，使HA以顯示屏滿刻度5%增、減量變化，記錄HA及相應(yīng)HB的波高。

4數(shù)據(jù)處理

4.1標(biāo)準(zhǔn)儀器法數(shù)據(jù)分析

對LS200型超聲探傷系統(tǒng)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)儀器法進(jìn)行校準(zhǔn)，根據(jù)校準(zhǔn)數(shù)據(jù)繪制線性圖4，根據(jù)圖形檢定員

只需要輸入測量數(shù)據(jù)就可判定該項(xiàng)參數(shù)是否合格，而且可以看出該參數(shù)的線性偏差，可以提高檢測效率和準(zhǔn)確性。

4.2標(biāo)準(zhǔn)試塊法數(shù)據(jù)分析

對LS200型超聲探傷系統(tǒng)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)試塊法進(jìn)行校準(zhǔn)，根據(jù)校準(zhǔn)數(shù)據(jù)繪制線性圖5。

5 結(jié)論

綜上所述，如果標(biāo)準(zhǔn)儀器可以與被測超聲探傷系統(tǒng)設(shè)備相連接，優(yōu)先選用標(biāo)準(zhǔn)儀器法，該測量方法穩(wěn)定性較好，測量不確定度較小。如果標(biāo)準(zhǔn)儀器無法與水浸超聲探傷系統(tǒng)設(shè)備相連接，可以按上述標(biāo)準(zhǔn)試塊法進(jìn)行校準(zhǔn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]史亦韋，超聲檢測，北京，機(jī)械工業(yè)出版社，2005。

[2]梁菁，GJB 1580A-2004《變形金屬超聲檢驗(yàn)方法》，北京，國防科工委軍標(biāo)出版發(fā)行部出版，2004。

作者簡介：

于航（1984-），男，遼寧沈陽，漢族，本科，工程師，研究方向?yàn)橛?jì)量測試.