实验报告 超声波 - 图文

四川大学实验报告书

课程名称： 实验名称：超声波探伤实验 系别： 专业： 班号： 姓名： 学号： 实验日期：2013年3月10日 同组人姓名 ： 教师评定成绩：

一、实验名称 超声波探伤实验 二、实验目的 1.了解探伤仪的简单工作原理 2.熟悉超声波探伤仪、探头和标准试块的功用 3.了解有关超声波探伤的国家标准 4.掌握超声波探伤的基本技能 三、主要实验仪器 CTS-22型超声波探伤仪 试块 探头 直尺 机油 四、实验原理 实验中广泛应用的是A型脉冲反射式超声波探伤仪，仪器屏横坐标表示超声波在工件中的传播时间（或传播距离）纵坐标表示反射回波波高。根据光屏上缺陷波的位置和高度，可以确定缺陷的位置和大小。A型脉冲式超声波探伤仪的工作原理：电路接通后，同步电路产生同步脉冲信号，同时触发发射、扫描电路。发射电路被触发后产生高频脉冲作用于探头，通过探头的逆电压效应将电信号转换为声信号，发射超声波。超声波在遇到异质界面（缺陷或底面）反射回来呗探头吸收。通过探头的正电压效应将信号转换为电信号，并送至放大电路呗放大检波，然后加到荧光屏垂直偏转板上，形成重叠的缺陷波F和底波B。扫描电路被处罚后产生锯齿波，加到荧光屏水平偏转板上，形成一条扫描亮线，将缺陷波F和底波B按时间展开。其工作原理图如下图所示： 时标电路示波管时基电路同步电路发射电路接收电路缺陷工件A型显示脉冲反射式超声波检测仪的电路原理框图电源电路探头底面 五、实验内容与步骤 一．超生波探伤仪的使用、仪器性能的测定、仪器与直探头综合性能测定 实验要求：1.掌握仪器主要性能：水平线性、垂直线性和动态范围的测试方法； 2.掌握仪器和直探头主要综合性能：盲区、分辨力、灵敏度余量的测试方法。 背景知识: 1.仪器的主要性能： A.水平线性 仪器荧光屏上时基线水平刻度值与实际声程成正比的程度。 B.垂直线性 仪器荧光屏上的波高与输入信号幅度成正比的程度。 C.动态范围 指反射信号从垂直极限衰减到消失所需的衰减量。 2.仪器与探头的主要综合性能： A.盲区 从探侧面到能发现缺陷的最小距离成为盲区，其内缺陷不能发现。 B.分辨力 在荧光屏上区分距离不同的相邻两缺陷的能力。 C.灵敏度余量 指仪器与探头组合后在一定范围内发现微小缺陷的能力。 D.声束扩散角 扩散角的大小取决于超声波的波长与探头晶片直径的大小。 ??70 0实验步骤： 1.水平线性的测试 ?D 式中D为探头直径 ?0为波长 A.调节有关旋钮。使时基线清晰明亮，并与水平刻度线重合。 B.将探头通过耦合剂置于CSK-IA试块上，如图所示。 C.调节有关旋钮，使荧光屏上出现五次底波B1~B5,且使B1、B5前沿分别对准水平刻度2.0和10.0，如图所示。 D.观察记录B2、B3、B4与水平刻度值的偏差值a2、a3、a4。 表一：测量水平线性误差（五次底波法）（单位：cm） 底波次数 水平刻度标定值 实际读数 偏差ai E.计算水平线性误差 ??B1 2 2 0 B2 4 3.5 0.5 B3 6 5.3 0.7 B4 8 7.5 0.5 B5 10 10 0 |amax|X100% 式中：amax---a2、a3、a4中最大者；B-----荧光屏水平满刻度值。 0.8b0.7由计算可知?=?100%?8.75% 可知该仪器的水平线性不能满足要求的<=2% 0.8?102.垂直线性的测试 A.[抑制]至“0”，衰减器保留30dB衰减余量。 B.探头通过耦合剂置于CSK-IA试块上，如图所示，并用压块恒定压力。 C.调[增益]使底波达荧光屏满幅100%，但不饱和，作为0dB. D.固定[增益]，调节衰减器，每次衰减2dB,并记下相应回波高度Hi填入表中，直至消失。 表2：垂直线性数据记录表 衰减量?i/dB 回波高度 相对波高% 偏差 理想相对波高% 实绝对高% 测 波0 10 2 8.2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 0 6.5 5.3 4.3 3.4 2.7 2.2 1.9 1.3 0.9 0.6 0.4 0.2 0.1 100 82 65 53 43 34 27 22 19 13 9 6 4 2 1 0 100 79.4 0 2.6 63.1 50.1 39.8 31.6 25.1 20.0 15.8 12.6 10.0 7.9 6.3 5.0 4.0 -1.9 -2.3 -3 -3 3.2 -3.2 1.9 2.9 3.2 2.4 1.9 2.0 3.2 0.4 -1 表中：相对波高%=衰减?idB后的波高Hi?100% {衰减0dB时波高H020lgHi???iH0} E.计算垂直线性误差 D=（|d1|+|d2|）%；式中：ZBY230-84标准规定仪器的垂直线性误差<=8% 3.动态范围的测试 A.[抑制]至“0”，衰减器保留30dB. d1---实测值与理想值的最大正偏差；d2---实测值与理想值的最大负偏差。 B.探头置于图中A处，调[增益]使底波B1达满幅的80%。 C.固定[增益]，记录此时的衰减余量N1，调[衰减器]使底波B1将于1mm，记录此时的衰减余量N2。 D.计算动态范围??N1?N2=26dB ZBY230-84标准规定仪器的动态范围>=26dB. 4.盲区的测试 A.[抑制]至“0”，其它旋钮位置适当。 B.将探头置于图中所示。 C.调[增益]、[水平]等旋钮，观察始波后有无独立回波。 D.盲区范围的估计：探头置于Ⅰ处有独立回波，盲区小于5mm；探头置于Ⅰ处无独立回波，与Ⅱ处有独立回波，盲区在5~10mm之间；探头置于Ⅱ处无独立回波，盲区大于10mm；一般规定盲区不大于7mm。 5.分辨力的测定 A.[抑制]至“0”，其它旋钮位置适当。 B.探头置于图示位置的Ⅲ处，前后左右移动探头，使荧光屏上出现声程为85、91、100的三个反射波A、B、C。 a6a?(mm) a-ba-bc6cD.当A、B、C能分开时，则分辨力F2为：F2?(91?85)?（mm） aaC.当A、B、C不能分开时，则分辨力F1为：F1?(91?85)JB1834-76标准规定分辨力不大于6mm。 6.灵敏度余量的测试 A.[抑制]至“0”，[增益]最大，[发射强度]至强。 B.连接探头，探头置于图示的位置（灵敏度余量试块200/φ2平底孔试块），调[衰减器]使φ2平底孔回波达满幅的50%，记录此时[衰减器]的读数N1=58. C.灵敏度余量?N=80-N1=22. 二．表面声能损失的测定 实验要求：1.了解不同表面粗糙度探测面对透入声能的影响 2.掌握直探头探伤时表面声能损失值得测定方法 实验步骤： 1.直探头探伤时表面耦合损失的测定 A.将2.5P20探头置于对比试块（CSK-ⅢA）上，调[衰减]、[增益]按钮，使底波B1达满幅的50%，将记录[衰减器]读数N1. B.将探头移至待测试快上，固定[增益]不动，调[衰减器]，是底波达50%，记录衰减器读数N2。 C.计算二者表面耦合损失差 ： ?=N2-N1（dB）。 三．材料衰减系数的测定 实验要求：掌握材料综合衰减系数的测定方法 背景知识： 1.介质衰减系数公式如下 Bm-??-?Bn???（dB/mm）（2n-m）x（2n-m）式中：Bm--第m次底波高度，一般为B1~B220lgBn--第n次底波高度，一般为B2~B10，但必须在未扩散区内 ?--表面反射损失，光洁表 面每次反射损失约为0.5dBx--板厚。2.厚板试件介质衰减系数 B2?6???-6-?B1???(dB/mm)2x2x式中： B1--第一次底波高；20lgB2--第二次底波高；6--扩散衰减引起的dB值； ?--底面反射损失。

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