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無錫相控陣探傷儀校準(zhǔn)修正方法

來源: 日期:2024-09-18 人氣:6693

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(shí)間的關(guān)系,自動計(jì)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(shí)施檢測前應(yīng)對儀器進(jìn)行校準(zhǔn)。超聲波相控陣校準(zhǔn)分四個(gè)步驟依次進(jìn)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(gè)半徑為50mm與100mm的同心圓,線性掃查聲束入射兩個(gè)不同厚度的試塊,系統(tǒng)通過入射到兩個(gè)反射體的發(fā)射與接收時(shí)間關(guān)系計(jì)算出聲速。校準(zhǔn)聲速的目的是讓儀器計(jì)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(gè)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(xiàng):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(dá)工件接觸面所需要的時(shí)間,紅色線為個(gè)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(shí)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(shí)際的延遲數(shù)值。



      超聲相控陣延遲采用橫孔校準(zhǔn),每個(gè)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(shí)間,自動將每個(gè)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(jìn)行ACG修正即靈敏度校準(zhǔn)。儀器對相同深度、補(bǔ)貼聲程處相同尺寸反射體的回波進(jìn)行增益修正,使之達(dá)到相同幅值(一般達(dá)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(jìn)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(gè)角度的回波達(dá)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(shí)間增益修正,儀器對不同聲程處相同尺寸反射體的回波進(jìn)行增益修正,使之達(dá)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(diǎn):(1)因?yàn)樗猩疃鹊南嗤睆降臋M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(jìn)行補(bǔ)償,所以進(jìn)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(shí)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(shí)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(gè)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(bǔ)償讓每個(gè)角度的聲束回波達(dá)到相同幅值。選擇點(diǎn),繪制TCG曲線。