江蘇相控陣探傷儀校準(zhǔn)修正方法

超聲相控陣檢測技術(shù)的聲束發(fā)射和聲束接受與A型掃描超聲波檢測類似，都基于超聲波脈沖發(fā)射法的原理，相控陣儀器發(fā)射電脈沖激發(fā)探頭晶片，晶片發(fā)生逆電壓效應(yīng)產(chǎn)生超聲波脈沖聲束，系統(tǒng)通過聲束入射到反射體的發(fā)射與接收時間的關(guān)系，自動計算出發(fā)射體的聲程、深度、水平距離并顯示在儀器屏幕上。因此，為了讓儀器顯示的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，在實施檢測前應(yīng)對儀器進行校準(zhǔn)。超聲波相控陣校準(zhǔn)分四個步驟依次進行，聲速校準(zhǔn)、延遲校準(zhǔn)、靈敏度校準(zhǔn)（ACG修正）以及TCG修正。本文以奧林巴斯儀器為例講解各類校準(zhǔn)的方法。

一、聲速校準(zhǔn)

原理：相控陣扇形掃查、線性掃查分別與A型掃描超聲波檢測斜探頭、直探頭的方法相似。扇形掃查的聲束入射到兩個半徑為50mm與100mm的同心圓，線性掃查聲束入射兩個不同厚度的試塊，系統(tǒng)通過入射到兩個反射體的發(fā)射與接收時間關(guān)系計算出聲速。校準(zhǔn)聲速的目的是讓儀器計算的聲速與被檢工件聲速相近，減少測量誤差。

（1）扇形掃查：調(diào)節(jié)角度指針至設(shè)置的扇形掃查范圍中心角度。例如：扇形掃查范圍為30°-70°，調(diào)節(jié)角度指針至50°。將探頭置于CSK-IA試塊，前后移動探頭找到兩個同心圓的較大反射回波，固定探頭，分別移動閘門套住回波依次“得到位”，確定完成聲速校準(zhǔn)。

（2）線性掃查：移動探頭找到探頭較大回波，閘門依次套住回波“得到位”，確定完成聲速校準(zhǔn)。

注意事項：校準(zhǔn)聲速的過程中應(yīng)注意溫度變化，應(yīng)事先了解被檢測材料的聲學(xué)特性等。

二、延遲校準(zhǔn)

相控陣的超聲波脈沖發(fā)射裝置由探頭晶片與楔塊組成，延遲激發(fā)晶片發(fā)射超聲波形成扇形聲速，各角度聲束經(jīng)過楔塊與耦合層到達工件接觸面所需要的時間，紅色線為個角度聲束的延遲。雖然在儀器初始設(shè)置過程中輸入了探頭與楔塊等相關(guān)參數(shù)，但是輸入的參數(shù)與時間參數(shù)的誤差，楔塊磨損，掃查角度，耦合劑等因素都會影響實際的延遲數(shù)值。

      超聲相控陣延遲采用橫孔校準(zhǔn)，每個聚焦法則形成的聲束入射到相同深度的橫孔，系統(tǒng)通過入射到橫孔的發(fā)射與接收時間，自動將每個角度的聲束延遲校準(zhǔn)到平衡位置。

方法：超聲相控陣的延遲常采用CSK-IA試塊深度為15mm的φ2橫通孔校準(zhǔn)，將閘門鎖定的深度設(shè)置為10-20mm。探頭放置在CSK-IA試塊上前后移動探頭，一次選擇“校準(zhǔn)”、“確定”完成延遲校準(zhǔn)。

三、靈敏度校準(zhǔn)

原理：《相控陣超聲檢測方法意見征求稿》第10.1.3條規(guī)定：為避免角度靈敏度差異，在校準(zhǔn)前也可先進行ACG修正即靈敏度校準(zhǔn)。儀器對相同深度、補貼聲程處相同尺寸反射體的回波進行增益修正，使之達到相同幅值（一般達到波高80%）。所謂的靈敏度校準(zhǔn)也就是ACG修正，因此，也可以采用半圓弧來校準(zhǔn)，儀器對扇形掃描中不同角度波束在同一聲程處相同反射體的回波進行增益。

方法：與延遲校準(zhǔn)方法類似，采用CSK-IA試塊深度為15mm的φ2橫通孔校準(zhǔn)，將閘門鎖定的深度設(shè)置為10-20mm。探頭放置在CSK-IA試塊上前后移動探頭，選擇“校準(zhǔn)”將每個角度的回波達到相同的波幅（波高80%），“確定”完成延遲校準(zhǔn)。

四、TCG修正

原理：TCG也稱為時間增益修正，儀器對不同聲程處相同尺寸反射體的回波進行增益修正，使之達到相同幅值。修正后得到的是一條直線，即所有深度的相同直徑的橫通孔的反射波高都是一樣的。

TCG特點：（1）因為所有深度的相同直徑的橫孔的反射波高都是一樣的，所以TCG是一條直線，不像DAC是近高遠(yuǎn)低的曲線，在屏幕上顯示不完全，顧得了頭就顧不了尾；（2）由于TCG直接動用增益進行補償，所以進出的檢測靈敏度自動降低，遠(yuǎn)處的檢測靈敏度自動提高，不但波形觀察方便，而且實際的檢測靈敏度比DAC高。

方法：《相控陣超聲檢測方法意見征求稿》規(guī)定TCG校準(zhǔn)應(yīng)采用CSK-IIA系列試塊，但是在實際校準(zhǔn)中通常采用CAK-IIIA試塊或RB-2(RB-3)試塊（相控陣超聲TCG校準(zhǔn)試塊選擇和傳統(tǒng)A型掃描超聲波檢測相似，根據(jù)檢測標(biāo)準(zhǔn)的要求來選擇）。

相控陣超聲TCG修正和傳統(tǒng)A型掃描超聲檢測相似，選擇不同深度的橫孔，通過閘門自動鎖定每個角度的較大反射回波，并采集該回波信號。通過系統(tǒng)增益補償讓每個角度的聲束回波達到相同幅值。選擇點，繪制TCG曲線。