超聲探傷系統校準技術研究

于航 王菲菲 張浩

摘 要：對超聲探傷系統的國內外相關標準進行了研究，在分析超聲探傷系統工作原理的同時，對超聲探傷系統的標準儀器法和標準試塊法進行校準方案分析，且繪制測量數據線性圖，總結了超聲探傷系統的校準經驗。

關鍵詞：超聲探傷系統；標準儀器；標準試塊

超聲檢測技術是特種工藝檢測中不可缺少的手段之一，超聲探傷系統由模塊化的精密檢測儀器、自動化的機械位移裝置以及計算機控制中心組成，超聲探傷系統廣泛應用于各大軍工企業，它被應用于各機型研制生產過程中金屬材料、復合材料的缺陷檢測，超聲探傷系統的計量特性直接影響超聲檢測結果，所以進行規范的校準是確保超聲探傷系統能滿足使用要求的重要技術手段。

1 國內外超聲探傷系統相關標準現狀

國內超聲探傷設備相關標準有JJG 746《超聲探傷儀檢定規程》和 JJF1294《超聲換能器校準規范》，沒有系統評價超聲探傷系統的標準和方法；歐洲大多數國家如英國、法國、德國、意大利等都采用EN 12668《無損檢測- 超聲檢測設備的表征及驗證》來評價超聲探傷系統的性能，該方法包含三個部分： 儀器、探頭和組合設備。美國材料與試驗協會有兩項相關標準：ASTM E317《不采用電子測量儀器評價脈沖回波式超聲檢測系統性能特性的方法》——用于現場評價具有A 型脈沖回波顯示功能的超聲檢測系統的性能特性；ASTM E1324《評價超聲檢測系統的某些電參數性能的方法》——用于具有顯示功能的脈沖回波式超聲探傷系統的性能評價。

2 超聲探傷系統的工作原理

由聲源產生的脈沖波被引入被檢測的試件中后，若材料是均質的，則聲波沿一定的方向，以恒定的速度向前傳播。當遇到兩側聲阻抗有差異的界面時，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），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。水浸超聲探傷系統工作原理見圖1。

3 校準方案分析

3.1標準儀器法

接收電路中影響垂直線性的有衰減器、高頻放大器等，標準儀器法是將信號發生器和標準衰減器按照圖2工作原理圖接入超聲探傷系統接收和發射的接口，從而實現校準。主要根據波高理論導出理論波高與

標準增益值之間的關系，計算

出標準的波高理論值，用信號發生器、標準衰

減器進行對超聲探傷系統增益衰減，實際測量值與波高理論值之差就是垂直線性誤差。

3.2 標準試塊法

根據不同的超聲系統正確選擇匹配的探頭，設置超聲探傷系統增益、時基等參數，選擇同時可以產生振幅比為2：1的兩個無干擾信號的標準試塊，準確識別標準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，調節超聲探傷系統的增益，使HA以顯示屏滿刻度5%增、減量變化，記錄HA及相應HB的波高。

4數據處理

4.1標準儀器法數據分析

對LS200型超聲探傷系統進行標準儀器法進行校準，根據校準數據繪制線性圖4，根據圖形檢定員

只需要輸入測量數據就可判定該項參數是否合格，而且可以看出該參數的線性偏差，可以提高檢測效率和準確性。

4.2標準試塊法數據分析

對LS200型超聲探傷系統進行標準試塊法進行校準，根據校準數據繪制線性圖5。

5 結論

綜上所述，如果標準儀器可以與被測超聲探傷系統設備相連接，優先選用標準儀器法，該測量方法穩定性較好，測量不確定度較小。如果標準儀器無法與水浸超聲探傷系統設備相連接，可以按上述標準試塊法進行校準。

參考文獻：

[1]史亦韋，超聲檢測，北京，機械工業出版社，2005。

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

作者簡介：

于航（1984-），男，遼寧沈陽，漢族，本科，工程師，研究方向為計量測試.