袂四川大学实验报告书羁课程名称：实验名称：超声波探伤实验专业：班号：姓名：学号：蕿系别：肅实验日期：2013年3月10日同组人姓名：教师评定成绩：芃一、实验名称蚃超声波探伤实验莈二、实验目的荿1.了解探伤仪的简单工作原理蚄2.熟悉超声波探伤仪、探头和标准试块的功用膁3.了解有关超声波探伤的国家标准莁4.掌握超声波探伤的基本技能葿三、主要实验仪器肅CTS-22型超声波探伤仪试块探头直尺机油袃四、实验原理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膀实验中广泛应用的是间（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：薈五、实验内容与步骤蒆一．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莁实验要求： 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；罿 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。
蚈背景知识:蚃1. 仪器的主要性能：肃 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。
蚈 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。
螈 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。
肄 2. 仪器与探头的主要综合性能：蒁 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。
螁 B. 分辨力在荧光屏上区分距离不同的相邻两缺陷的能力。
袈 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。
蒅 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。
700 式中D为探头直径膂 D0 为波长蒀实验步骤：袈1. 水平线性的测试袆A. 调节有关旋钮。
使时基线清晰明亮，并与水平刻度线重合。
蚀B. 将探头通过耦合剂置于CSK-IA 试块上，如图所示。
芈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。
羈D.观察记录B2、B3、B4 与水平刻度值的偏差值a2、a3、a4。
羂表一：测量水平线性误差（五次底波法）（单位：cm）莂底波次数肇B1 肈B2 莃B3 袀B4 肀B5膈水平刻度标定值螄2薂4衿6芇8 膅10羀实际读数薈2莇3.5 薆5.3 螂7.5 蚁10蒇偏差ai 螃0蒄0.5 莀0.7 蒇0.5 膄0袁E. 计算水平线性误差|a max |腿X 100% 式中：a max -- - a2、a3 、a4 中最大者；B----- 荧光屏水平满刻度值。
0.8b0.7薇由计算可知= 100% 8.75%0.8 10可知该仪器的水平线性不能满足要求的<=2%薅2. 垂直线性的测试薃A.[ 抑制] 至“0”，衰减器保留30dB 衰减余量。
羇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。
蚇C.调[ 增益] 使底波达荧光屏满幅100%，但不饱和，作为0dB.羅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。
肁表2：垂直线性数据记录表羀衰减量i/dB 螇0 肂2 螃蝿6 袇8 蒃莀30芁蒈羆袄羃薁肆芅莁4 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28膃绝聿10 膆蒂0肆蚆螃薀袈芆芃节袀莆蚄螀虿蒆肅回实对波8.2 5.3 4.3 3.4 2.7 2.2 1.9 1.3 0.9 0.6 0.4 0.2 0.16.5波测高%高度蒈薆蒆相蒁82 蚅螅9莅6 螂4 螈2袅1螆0 羀薃蚂芀蚅羄莄罿对波100 65 53 43 34 27 22 19 13高%薄螁理想相对羅袂羁蕿肅芃蚃莈荿蚄膁莁葿肅袃膀3.2 波高%100 7.9 6.3 5.0 4.00.963.1 50.1 39.8 31.6 25.1 20.0 15.8 12.6 10.0薈偏差蒆0 莁罿蚈蚃肃蚈螈肄蒁蒅螁-1 袈膂-3 蒀-3 袈-3.22.6 2.93.2 2.4 1.9 2.0 3.21.90.4 -1.9 -2.3衰减id HB后的波高i袆表中：相对波高%=100%衰减0dB H时波高{20lgHHii}蚀E. 计算垂直线性误差D= （| d |+| d2 | ）%；式中：1 d1------实测值与理想值的最大实测值与理想值的最大正偏差；负偏差。
d2 芈ZBY230-84 标准规定仪器的垂直线性误差<=8%羈3. 动态范围的测试羂A.[ 抑制] 至“0”，衰减器保留30dB.莂B. 探头置于图中 A 处，调[ 增益] 使底波B1达满幅的80%。
肇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。
肈D.计算动态范围N1 N2=26dB莃ZBY230-84 标准规定仪器的动态范围>=26dB.袀4. 盲区的测试肀A.[ 抑制] 至“0”，其它旋钮位置适当。
膈B. 将探头置于图中所示。
螄C.调[ 增益] 、[ 水平] 等旋钮，观察始波后有无独立回波。
薂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。
衿5. 分辨力的测定芇A.[ 抑制] 至“0”，其它旋钮位置适当。
膅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。
a 6a羀C.当A、B、C不能分开时，则分辨力F1 为：(mm)F (91 85)1 a ba- b-薈D.当A、B、C能分开时，则分辨力F2 为：c 6c F (91 85)2（mm）a a莇JB1834-76 标准规定分辨力不大于6mm。
薆6. 灵敏度余量的测试螂A.[ 抑制] 至“0”，[ 增益] 最大，[ 发射强度] 至强。
蚁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：0.10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：63.2介质衰减系数公式如下63.3厚板试件介质衰减系数实验步骤：2.7 薄板工件（板厚<=1.64N）衰减系数的测定（N= / 42.8 D ）2A. 用2.5P20Z 探头对准厚度为30mm的薄板工件底面，调节仪器使示波屏上出现B1~B2底波，调[ 增益] 使B2 达50%基准高，再用[ 衰减器] 将B1 调至50%，记录此时所衰减的分贝值1，则分质的衰减系数为（不计反射损失）：α= l/40(dB/mm)B. 用5.0P20Z 探头重复上述过程，测出相应的分贝差2，则衰减系数为2 402.9 厚板工件（板厚>1.64N）衰减系数的测定A. 用 2.5P20Z 探头对准厚度为300mm的厚板工件底面，调节仪器使示波屏上出现B1~B2底波，调[ 增益] 使B2 达50%基准高，再用[ 衰减器] 将B1 调至50%，记录此时所衰减的分贝值3，则分质的衰减3-6系数为：（d / mm）B 4004 - 6B. 用5.0P20Z 探头重复上述过程，测出相应的分贝差4，则衰减系数为（d / mm）B 400式中为单声程衰减系数。
在实际探测中长用到双声程衰减系数，此时分母直接为x。
四．钢板的纵波探伤实验要求：掌握超声波纵波检测操作的技能，掌握钢板接触探伤的方法背景知识：钢板经过轧刚而成，大部分缺陷与板面平行，钢板探伤时一般用 2.5~5MHZ 10~30mm的探头探伤，全面或列线扫查。
探伤钢板调节灵敏度的方法有两种。
一种是利用 5 平底孔试块来调，一种是钢板多次底波来调。
探伤中，以下几种情况记录缺陷面积：1.10无底波，只有缺陷波的多次反射；2. 缺陷波与底波同时存在；3. 无底波，只有多个紊乱的缺陷波；0.5既无缺陷波，有无底波。
实验步骤：0.9采用对比试块法A. 调节扫描速度，使时基扫描线清晰明亮，并与水平刻度线重合。
B. 调节扫描速度探头耦合与T=30mm钢板试块边缘，调整微调和水平，式底波B1、B2 分别对准30 和60，这时扫描速度为1:1. 定标后深度微调和脉冲位移就不能再动。
C.测表面补偿。
按（二）表面声能损失测定直探头方法测试。
D.调节起始灵敏度探头对准100x100x46 试块上 5 平底孔, 找到 5 平底孔最大回波，调节增益使5 平底孔的第一次回波达满幅的50%即可，假设此时衰减器读数为A1；然后再增加表面补偿dB, 此时衰减器读数即为起始灵敏度A0.E. 扫查探测扫描前将增益读数调到起始灵敏度A0dB.在钢板探侧面上均匀涂上耦合剂，把直探头置于钢板上作100%扫查，注意探头移动间距小于晶片尺寸，移动速度不大于150mm/s。
在扫查过程中发现有回波高度超过50%刻度的却显示，应立刻在发现缺陷的位置做标记，然后继续扫查，直至整个探测面扫查完毕。
确认有几处缺陷，再逐一进行缺陷评定。
F. 缺陷评定 a. 缺陷定位 b. 缺陷定量 c. 缺陷面积或长度评定G.记录检查结果，填写实验报告。
五．超生波探伤仪与斜探头综合性能测试实验要求：掌握现场测试斜探头性能参数的基本方法背景知识：斜探头入射点是指探头发射的声束轴线与探头碶块底面的交点。
入射点至探头前沿的距离为探头前沿长度。
斜探头的折射角是指工件中的横波折射角β，横波折射角的正切值成为探头的K 值。