超声波探头性能检测多功能试块的设计与应用
超声波检测试块
RB1、RB2、RB3
• 示意图
半圆试块
• 用途
– 斜探头入射点 – 测试仪器水平线性、垂直线性 – 校准扫描起点（零点校准）和范围
• 示意图
半圆试块
• 档案记录
– 编号标记 – 合格证书 – 测试报告 – 形制图纸
• 安全运输
– 包装完整 – 文明搬运
• 爱护使用
– 及时清洁 – 避免划伤
常用试块
• 4.4.2常用标准试块
– JB/T4730-2005采用的标准试块
• 钢板：CBⅠ、CBⅡ • 锻件：CSⅠ、CSⅡ、CSⅢ • 焊接接头：CSK-ⅠA、 CSK-ⅡA、 CSK-ⅢA、 CSK-ⅣA、
标准试块
国际焊接协会 IIW IIW2（牛角）
中国4730 CSK-IA
CSK-IIA CSK-IIIA CSK-IVA
– 对比试块
• 特殊性：用于校准特定检测工艺规程和检测系统 • 相似性：材料、形状与被检对象相同（相近） • 比对性：代表缺陷的定量人工反射体（当量比照）
– 模拟试块
• 开放性：用于演示和评定检测工艺、检测系统，不能用作校准 • 仿真性：材料、形状及制造工艺被检对象相同（相近） • 典型性：在可能出现的位置设置能代表自然缺陷的自然或人工反射体
直径D 埋深h
40
50
45
75
50
100
60
150
70
200
埋深200mm系列尺寸表 序号 全长L 直径D 孔径d
5
225 70
2
10
225 70
3
15
225 70
4
21
225 70
6
25
225 70
超声波检测试块
记录10%噪声时的增益或衰减器读数。 记录R100mm弧面回波50%时的增益或衰减器读数。 相减得灵敏度余量。
始脉冲宽度测试
设定灵敏度和扫描延时、扫描范围。 读出始脉冲宽度
盲区测试
盲区试块 IIW或CSKIA试块#6. 2.1.1CSK-1B（IIW试块）
直探头水平分辨力
1.用途和分类
标准
对比
模拟
2.常用试块
2.1标准试块 CSK-1B（IIW试块） CS-1和CS-2 IIW2试块
2.2对比试块 RB-1、RB-2和RB-3 CSK-IIA和CSK-IIIA 半圆试块 对接焊缝分层检测对比试块
3.设计与制造
设计
材料
缺陷
加工
检验
探头对准86mm-91mm台阶，沿试块长度方向移动探 头，使86mm回波和91mm回波等高h1=80%。
读出两波之间最底处高度h2。计算分辨力。
斜探头水平分辨力
探头对准Φ50mm-Φ44mm台阶，沿试块宽度度方向移 动探头，使Φ50mm回波和Φ44mm回波等高h1=80%。
维护和保存
试块用途和分类
标准试块
用于仪器探头系统校准、性能测试和通用检测校准。 有严格的材料，热处理状态，表面粗糙度，外形和尺寸要求 通过声学性能检验（声速，衰减，距离波幅曲线）
对比试块
用于校准特定检测工艺规程和检测系统 材料、形状与被检对象相同（相近） 代表缺陷的定量人工反射体（当量比照）
示意图
用途
斜探头入射点 测试仪器水平线性、垂直线性 校准扫描起点（零点校准）和范围
示意图
用途
PE分层检测时基校准 PE分层检测灵敏度校准 PE分层检测幅度闸门和延时闸门调节 AUT自动检测系统性能演示和评价
超声波探伤仪、探头及试块——(第二节超声波探头)
第二章超声波探伤仪、探头及试块第二节超声波探头一、压电效应和压电材料超声波探伤是利用超声波探头实现电气转换的，所以，超声波探头也叫超声波换能器，其电声转换是可逆的，且转换时间极短，可以忽略不计。
根据产生超声波和电声转换方式的不同，可有多种不同类型的超声波换能器，这些电声转换方式有：利用某些金属(铁磁性材料)在交变磁场中的磁致伸缩，产生和接收超声波：利用电磁感应原理产生电磁超声以及利用机械振动、热效应和静电法等都能产生和接收超声波。
目前用得最多的是以利用压电效应原理制成的压电材料超声换能器。
1. 压电材料的压电效应某些单晶体和多晶体陶瓷材料在应力(压缩力和拉伸力)作用下产生应变时引起晶体电荷不对称分配，异种电荷向正反两面集中，材料的晶体中就产生电场和极化，这种效应称为正压电效应。
相反，当已极化的压电材料处于交变电场中时，由于极化作用的影响，在晶体中就会产生压缩或拉伸的应力和应变，这种效应称为逆压电效应，见图2–15所示。
图2–15 压电材料的压电效应正、逆压电效应统称压电效应，它是一种互相可逆的物理效应，具有压电效应的材料叫压电材料，压电性是压电材料的特性。
石英是典型的压电单晶材料，沿X轴切割，并在X方向施加外力时，则在垂直于X轴的二个面上将产生等值异种电荷、晶体内即形成电场。
反之，晶体二个面上加以交变电场，则在其X轴方向上就会产生伸缩变形，从而产生和接收传播方向与施力方向一致的纵波。
图2–16为沿X轴切割的石英晶片。
压电陶瓷属多晶压电材料经人工烧结成型，它的压电效应机理与石英有所不同。
压电陶瓷必须先进行极化处理，然后才会具有压电性。
这是因为组成压电陶瓷的铁电体在末极化时铁电体内的电畴(与铁磁体中磁畴类同)各自具有一定的自发极化和本身的电场方向、分布杂乱无章，只有对这种材料施加较强的外电场，才能使电畴发生转动，并趋于与外电场方向一致，见图2–17所示。
图2–16 沿X轴切割的石英晶片图2–17 压电陶瓷材料的电畴分布当外加极化电极除去以后，将与永久磁铁的剩磁相仿，电畴方向也基本保持不变，而且成为很强的剩余极化；这种极化的晶体在交变电场作用下会产生电致伸缩变形，同时也会把伸缩变形变为电能输出；这样，压电陶瓷也具有了压电性。
超声波探伤仪的使用和性能测试
超声波探伤仪的使用和性能测试Company Document number：WUUT-WUUY-WBBGB-BWYTT-1982GT超声波探伤仪的使用和性能测试一、实验目的1、了解A型超声波探伤仪的简单工作原理。
2、掌握A型超声波探伤仪的使用方法。
3、掌握水平线性、垂直线性和动态范围等主要性能的测试方法。
4、掌握盲区、分辨力和灵敏度余量等综合性能的测试方法。
二、超声波探伤仪的工作原理目前在实际探伤中，广泛应用的是A型脉冲反射式超声波探伤仪。
这种仪器荧光屏横坐标表示超声波在工件中传播时间(或传播距离)，纵坐标表示反射回波波高。
根据荧光屏上缺陷波的位置和高度可以判定缺陷的位置和大小。
A型脉冲超声波探伤仪的型号规格较多，线路各异，但它们的基本电路大体相同。
下面以CTS-22型探伤仪为例说明A型脉冲超声波探伤仪的基本电路。
CTS-22型超声探伤仪主要由同步电路、发射电路、接收放大电路、时基电路(又称扫描电路)、显示电路和电源电路组成，如图所示。
各电路的主要功能如下：(1)同步电路：产生一系列同步脉冲信号，用以控制整台仪器各电路按统一步调进行工作(2)发射电路：在同步脉冲信号触发下，产生高频电脉冲，用以激励探头发射超声波。
(3)接收放大电路：将探头接收到的信号放大检波后加于示波管垂直偏转板上。
(4)时基电路：在同步脉冲信号触发下，产生锯齿波加于示波管水平偏转板上形成时基线。
(5)显示电路：显示时基线与探伤波形。
(6)电源电路：供给仪器各部分所需要的电压。
在实际探伤过程中，各电路按统一步调协调工作。
当电路接通以后，同步电路产生同步脉冲信号，同时触发发射电路和时基电路。
发射电路被触发以后产生高频电脉冲作用于探头，通过探头中压电晶片的逆压电效应将电信号转换为声信号发射超声波。
超声波在传播过程中遇到异质界面(缺陷或底面)反射回来被探头接收，通过探头的正压电效压将声信号转换为电信号送至放大电路被放大检波，然后加到示波管垂直偏转板上，形成重迭的缺陷波F和底波B。
超声波探伤仪器试块ppt课件
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4）聚焦探头（focusing type prob）
聚焦探头有直探头和声 透镜组成，分为点聚焦 和线聚焦。点聚焦声透 镜为球面，线聚焦则为 柱面。焦距F与声透镜 曲率半径r之间存在以 下关系： F＝c1r/(c1－c2)
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3.探头的型号 频率 晶片材料 晶片尺寸 探头种类 特征
b 平行移动探头并调节仪器，
使Ф50、Ф44回波等高，
其波峰为，波谷为h2，则 其分辨力为
X=20lg(h1/h2)(dB)
实际测试时，用衰减器将h1衰减到h2，其衰减
量ΔN就为分辨力，即X＝ΔN
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9.扫描速度的调整
仪器示波屏上时基扫描线的水平刻度值 г与工件或试块中的实际声程x之间的 比例关系称为扫描速度或时基扫描线的 比例。 超声波探伤前必须首先根据探测范围调 整好扫描速度，以便在规定的探测范围 内发现缺陷并对缺陷进行定位。
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8.分辨力（resolving power，resolution）
仪器与探头的分 辨力是指在示波 屏上区分相邻两 缺陷的能力。
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1）仪器与直探头的分辨力
a[抑制]至0，探头置于CSK －IA的Ⅲ处，左右移动探 头，使示波屏上出现85、 91、100三个反射回波A、 B、C。
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2.按声波特征分
1）脉冲波 周期性的发射和接受超声脉冲信号。
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2）连续波
连续的发射和 接收频率和振 幅都不变的超 声信号。
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超声波探伤仪、探头及试块
第二章超声波探伤仪、探头及试块第三节超声波探伤用试块在无损检测中，常常用所求的未知量与已知量相比较的方法来确定未知量量检测灵敏度。
例如，射线照相法探伤是以像质计的可分辨影像作为比较的依据；磁粉探伤用灵敏度试验片的可显性来衡量磁化规范是否合理；渗透探伤是以发现人工表面缺陷的数量级来表示其检测灵敏度和可靠性；超声波探伤则以各种标准试块和对比试块为比较的依据，试块上具有特定尺寸的规则反射体为所求量提供了一个固定声学特性，以此作为比较的基准。
1. 标准试块标准试块简称STB试块，通常由国际有关组织，国家和工业部的技术部门、标准化组织等权威机关推荐、确定和通过使用的。
它们可作为探伤仪、探头性能的测定；探伤灵敏度和时间轴比例等的调整，以及缺陷尺寸的评价。
但某一种试块不一定都具备这些功能，而是随应用对象不同而有所侧重，它们常常在使用目的相同的检查之间通用，其材质、形状、尺寸及使用性能也均已达到了标准化程度。
例如，国际上通用的标准试块有IIW试块、IIW2试块等，我国的CS–1，CS–2，CSK–IA，CSK–IB，CSK–IC(如图2–34)，日本的STB –G系列试块，美国的ASTM和ASME的标准试块，英国的BS–A2，BS–A4试块，西德DIN54120中的1#试块等等均属此列，其中有些试块可用于制作距离–波幅曲线或面积–波幅曲线。
图2–342. 对比试块对比试块简称RB 试块，它们大多为非标准的参考试块，试用者可以根据需要自行设计，其用途一般比较单一，常用于时间轴校正和灵敏度调整。
例如，国内用于锅炉、压力容器焊缝探伤的CSK –IIA 、 CSK –IIIA 、用于钢结构焊缝探伤的RB –1，RB –2，RB –3，RBJ –1，此外如半圆试块，薄板试块、三角试块等等。
日本的RB –4也是对比试块。
3. IIW 、IIW 2、STB –G 等几种标准试块的使用(1) IIW 试块IIW 试块即所谓荷兰试块，它是国际焊接学会通过、国际标准化组织(ISO)推荐使用的标准试块。
超声波检测第三章仪器、探头和试块
第3章 仪器、探头和试块
•接收电路： 对探头的电信号进行放大、检波，
最后加至示波管的垂直偏转板上，并 在荧光屏上显示。 控制旋钮－增益、衰减器、抑制
第3章 仪器、探头和试块
接收电路的特性 放大能力：105 影响垂直线性,动态范围,探伤灵
+++++ -----
第3章 仪器、探头和试块
多晶陶瓷材料的压电效应 是铁电体，具有自发极化的电畴； 经极化后，电畴的方向转向外电场
的方向； 在外电场移去后保持很强的剩余极
化。 极化后的压电陶瓷加上交变电场时
产生长度变化。
第3章 仪器、探头和试块
单晶材料 组成晶体结构点阵的正负带电离
子的位置变化 多晶陶瓷
2.各组成部分的作用 •同步电路：产生同步信号，用来触 发探伤仪扫描电路、发射电路。 控制旋钮－重复频率 •扫描电路：产生锯齿波电压，加在 示波器管水平偏转板上，使示波管荧 光屏上的光点沿水平方向作等速移动， 产生一条水平扫描时基线。 控制旋钮－深度调节、扫描延迟
第3章 仪器、探头和试块
•发射电路： 利用阐流管或可控硅的开关特性，
第3章 仪器、探头和试块
➢压电应变常数 d33
表示在压电体上施加单位电压时所
产生的应变大小-逆压电效应
代表压电材料的发射性能参数
d 33
U
第3章 仪器、探头和试块
➢压电电压常数 g 33 表示作用在压电体上单位应力所
产生的电压梯度大小-压电效应 代表压电材料的接收性能参数
g 33
U pt
第3章 仪器、探头和试块
CSK-1A超声波标准试块的通用使用说明
CSK-IA试块的主要用途试块的主要作用如下：1）利用厚度25mm测定探伤仪的水平线性、垂直线性和动范围；2）利用厚度25mm和高度100mm调整纵波探测范围；3）利用R50和R100校定时基线或测定斜探头的入射点；4）利用高度85、91、100ram测定直探头的分辨力；5）利用中40、44和50ram曲面测定斜探头的分辨力；6）利用中50有机玻璃圆孔测定直探头盲区和穿透能力；7）利用中50曲线和φ1.5mm横孔测定斜探头的K值；8）利用高度91mm（纵波声程91mm相当于横波50mm）调节横波1:1扫描速度，配合R100作零位校正；9）利用试块直角棱边测定斜探头的声轴偏斜角。
超声波探伤仪的分类显示方式：A型B型C型发射波连续性分，脉冲波连续波。
声波通道：单通道、多通道。
超声波探头的主要作用——超声波的发射和接收是通过探头来实现的。
接收的原理——超声波探伤中的压电晶片具有压电效应，当高频电脉冲激励压电晶片时，发生逆压电效应，将声能CSK-IA试块是我国承压设备无损检测标准NB/T47013中规定的标准试块，其结构尺寸如图所示。
使用说明及测试方法纵波探测范围和扫描速度的调整在利用纵波探伤时，可以利用试块的已知厚度来调整探测范围和扫描速度，此过程我往往和检验时基线性同步进行。
当探测范围在250mm以内时，可将探头置于25mm厚的大平底上，使四次底部回波位于刻度四，十次底部回拨位于刻度十，则刻度十就代表实际探测声程为250mm。
当探测声程范围大于250mm时，可将探头置于如图的B或C处，使各次底波位于相应的刻度处，此时起始零点亦同时得到修正。
横波探测范围和扫描速度的调整由于纵波的声程91mm相当于横波声程50mm，因此可以利用试块上91mm来调整横波的检测范围和扫描速度。
例如横波1:1，先用直探头对准91底面，是B1、B2分别对准50、100，然后换上横波探头并对准R100圆弧面，找到最高回波，并调至100即可。
超声波检测标准与试块及其使用范围110
超声波检测标准与试块及其使用范围检测标准试块使用范围备注GB/T11344-1989接触式超声波脉冲法测厚阶梯式快：1-10mm测厚3-48mmGB/T11345-1989钢焊缝手工超声波探伤方法结果分级RB-1(8-25mm对接焊缝)Φ3横孔焊缝检测用对比试块RB-2(8-100mm对接焊缝)Φ3横孔RB-3(8-150mm对接焊缝)Φ3横孔CSK-ZB NB/T47013.3-2015承压设备无损检测超声波检测CSK-ⅠA 标准试块NB/T47013-2015上要求的试块DZ-ⅠDB-P Z20-2阶梯平底试块双晶直探头检测厚度不大于20mm 的板材检测钢板板材超声检测用对比试块1号（板材厚度>20-40mm）Φ5平底孔检测钢板板材超声检测用对比试块2号（板材厚度>40-60mm）Φ5平底孔板材超声检测用对比试块3号（板材厚度>60-100mm）Φ5平底孔板材超声检测用对比试块4号（板材厚度>100-150mm）Φ5平底孔板材超声检测用对比试块5号（板材厚度>150-200mm）Φ5平底孔板材超声检测用对比试块6号（板材厚度>200-250mm）Φ5平底孔CS-2（1-33号）承压设备碳素钢和低合金钢锻件检测对比试块，单晶直探头且工件检测距离大于45mm 时CS-3/1（检测距离5、10、15、20、25、30、35、40、45mm）Φ2平底孔承压设备碳素钢和低合金钢锻件检测对比试块，双晶直探头且工件检测距离小于等于45mm 时CS-3/2（检测距离5、10、15、20、25、30、35、40、45mm）Φ3平底孔CS-3/3（检测距离5、10、15、20、25、30、35、40、45mm）Φ4平底孔CS-4曲面对比试块工件检测面曲率半径小于等于250mm奥氏体钢锻件试块承压设备用奥氏体钢锻件及奥氏体-铁素体双相不锈钢锻件的检测CSK-ⅡA-1（适用工件厚度≧6-40mm）Φ2横孔焊接接头检测CSK-ⅡA-2（适用工件厚度>40-100mm）Φ2横孔CSK-ⅡA-3（适用工件厚度>40-200mm）Φ2横孔CSK-ⅢA 适用8-120mm 焊接接头CSK-ⅣA-1（适用工件厚度>200-300mm）Φ6横孔CSK-ⅣA-2（适用工件厚度>300-400mm）Φ6横孔CSK-ⅣA-3（>400-500mm）Φ6横孔GS-1（适用管径32-48mm）锅炉压力容器管子环向接头与压力管道环向接头检测工件厚度≥6-50mmGS-2（适用管径48-72mm）GS-3（适用管径72-110mm）GS-4（适用管径110-159mm）RB-C（适用管径159-500mm）Φ2横孔工件厚度≥6-150mm 适用于承压设备检测曲率半径为80-250mm的环向对接接头CSK-ⅡA，CSK-ⅢA，CSK-ⅣA （适用管径≧500mm）工件厚度≥6-150mm RB-L-1(工件厚度≧6-20mm)Φ2横孔适用于检测曲率半径为50-250mm的纵向对接接头RB-L-2(工件厚度>20-50mm)Φ2横孔CBⅠ（阶梯试块3-22mm）（板厚≤20mm）的板材的检测板材检测用标准试块Φ5平底孔JB/T4730CBⅡ-1（被检钢板厚度>20-40mm）CBⅡ-2（被检钢板厚度>40-60mm）CBⅡ-3（被检钢板厚度>60-100mm）CBⅡ-4（被检钢板厚度>100-160mm）CBⅡ-5（被检钢板厚度>160-200mm）CBⅡ-6（被检钢板厚度>200-250mm）CSⅠ-1（检测距离50mm）铸件、锻件检测用标准试块，单晶直探头Φ2平底孔CSⅠ-2（检测距离100mm）CSⅠ-3（检测距离150mm）CSⅠ-4（检测距离200mm）CSⅡ-1（检测距离5、10、15、20、25、30、35、40、45mm）Φ2平底孔铸件、锻件检测用标准试块，双晶直探头且工件检测距离小于45mm时CSⅡ-2（检测距离5、10、15、20、25、30、35、40、45mm）Φ3平底孔CSⅡ-3（检测距离5、10、15、20、25、30、35、40、45mm）Φ4平底孔CSⅡ-4（检测距离5、10、15、20、25、30、35、40、45mm）Φ6平底孔CSⅢ当检测面为曲面时CSK-ⅠA 测探头及系统的组合性能焊接接头用标准试块JB/T4730CSK-ⅡA-1适用8-120mm 焊缝CSK-ⅡA-2CSK-ⅡA-3CSK-ⅢACSK-ⅣA-1适用120-400mm焊缝CSK-ⅣA-2CSK-ⅣA-3CSK-ⅣA-4CSK-ⅣA-5CSK-ⅣA-6T1采用纵波双晶直探头从堆焊层侧检测堆焊层层内缺陷和层下再热裂纹检测T2采用纵波斜探头从母材侧检查堆焊层内缺陷和层下再热裂纹检测T3(a、b)采用双晶直探头从堆焊层检测或直探头从母材侧检测堆焊层与基板间未熔合检测GS-1适用管径32-159mm锅炉压力容器管子环向接头与压力管道环向接头检测GS-2GS-3GS-4JG/T203-2007钢结构超声波探伤及质量分级法CSK-ⅠB标准试块测系统探头CSK-ⅠCj（曲率半径20.40.60mm）检测管节点CSK-ⅠDj检测板节点RBJ-1评定焊缝根部未焊透DL/T820-2002管道焊接接头超声波检验技术规程CSK-ⅠB 型标准试块中厚壁管RB系列对比试块SD-Ⅳ型试块月牙槽对比试块DL-1型小径管焊接接头超声检验专用试块中小径薄壁管测探头系统组合性能校准时基线，绘制DAC曲线SY/T4109-2013石油天然气钢质管道无损检测SGB-1标准试块\校准和做DAC曲线（适用管外径57-89mm）壁厚5-50mm，管径大于或等于57mm的碳素钢、低合金钢等金属材料的管道环向对接接头SGB-2标准试块（适用管外径>89-140mm）SGB-3标准试块（适用管外径>140-210mm）SGB-4标准试块（适用管外径>210-360mm）SGB-5标准试块（适用管外径>360-600mm）SGB-6标准试块（适用管外径>600mm）SRB对比试块用于比较焊缝根部未焊透深度。
超声波仪器探头性能指标及其测试方法
超声波仪器、探头主要组合的性能测定1、电噪声电平%仪器灵敏度置最大,发射置强,抑制置零或关,增益置最大,衰减器置“0”,深度粗调、深度微调置最大;读取时基线噪声平均值,用百分数表示;2、灵敏度余量dBa使用、Φ20直探头和CS－1－5或DB--PZ20—2型标准试块;b连接探头并将仪器灵敏度置最大,发射置强,抑制置零或关,增益置最大;若此时仪器和探头的噪声电平不含始脉冲处的多次声反射高于满辐的10％,则调节衰减或增益,使噪音电平等于满辐度的10％记下此时衰减器的读数S0;图1 直探头相对灵敏度灵敏度余量测量c将探头置于试块端面上探测200mm处的i2平底孔,如图17所示;移动探头使中Φ2平底孔反射波辐最高,并用衰减器将它调至满辐度的50％,记下此时衰减器的,则该探头及仪器的探伤灵敏度余量S为：S=S1--S0dB3、垂直线性误差测量%1连接探头并在试块上探测任一反射波一般声程大于50mm作为参照波,如图2所示;调节探伤仪灵敏度,使参照波的辐度恰为垂直刻度的100％,且衰减器至少有30dB的余量;测试时允许使用探头压块;图2 垂直线性误差测量2用衰减器降低参照波的辐度,并依次记下每衰减2dB时参照波辐度的读数,直至衰减26dB以上;然后将反射波辐度实测值与表l中的理论值相比较,取最大正偏差d+与最大负偏差d-,则垂直线性误差△d用式1计算：△d=｜d+｜+｜d-｜ (1)3在工作频率范围内,改用不同频率的探头,重复1和2的测试;dB1连接探头并在试块上探测任一反射波一般声程大于50mm作为参照波; 2调节衰减器降低参照波,并读取参照波辐度自垂直刻度的100％下降至刚能辨认之最小值一般约为3～5％时衰减器的调节量,此调节量则定为该探伤仪在给定频率下的动态范围;3按1和2条方法,测试不同频率不同回波时的动态范围;5、水平线性误差测量%1连接探头,并根据被测探伤议中扫描范围档级将探头置于适当厚度的试块上,如DB――D1,DB—Pz20-2,CSK-1A试块等,如图3所示;再调节探伤仪使之显示多次无干扰底波;2在不具有“扫描延迟”功能的探伤仪中,在分别将底波调到相同辐度的条件下,使第一次底波B1的前沿对准水平刻度“2”第五次底波B5的前沿对准水平刻度“10”,然后依次将每次底波调到上述相同辐度,分别读取第二、三四次底波前沿与水平刻度“4”、“6”、“8”的偏差Ln,如图4所示,然后取其最大偏差Lmax按式2计算水平线性误差ΔL：式中：ΔL：水平线性误差,％；B：水平全刻度读数;图3 水平线性误差测量图4 水平线性误差测量3在具有“扫描延迟”功能的探伤仪中,按2条的方法,将底波以前沿对准水平刻度“0”,底波B6前沿对准水平刻度“l0”,然后读取第二至第五次底波中之最大偏差值Lmax,再按式3计算水平线性误差△L4在探伤仪扫描范围的各档级,至少应测试一种扫描速度下的水平线性差;6、分辨力的测量dB使用、Φ20直探头a仪器抑制置零或关,其它旋钮置适当位置,连接探头并置于CSK-IA标准试块上,探测声程分别为85mm和91mm反射面的反射波如图9所示,移动探头使两波等高；图9 直探头分辨力的测量b改变灵敏度使两次波辐同时达到满辐度的100％,然后测量波谷高度h,则该探头的分辨力R用下式计算：R=20lg100／h若h=0或两波能完全分开,则取R>30dB;二、超声探头的测试方法1、探头回波频率及频率误差测量1直探头回波频率的测试a连接被测探头并置于l号标准试块25mm厚度处,使第一次底波最高; b用示波器在探伤仪的接收输入端观察底波B1的扩展波形,如图8,在此波形中,以峰值点P为基准,读出在其前一周期、后两个周期共计三个周期的时间T3,根据fe=3／T3计算回波频率fe,再按下式计算回波频率误差：口fe=fe-f0／f0×100％ (7)式中：fe回波频率误差,％；f0――探头的标称频率;图8 探头回波频率测量2斜探头回波频率的测量仪器连接及调节度与直探头相同,将探头置于1号试块上探测R100圆弧面的最高回波;其余步骤与直探头相同;2、分辨力纵向测量1直探头分辨力的测量a仪器抑制置零或关,其它旋钮置适当位置,连接探头并置于CSK-IA标准试块上,探测声程分别为85mm和91mm反射面的反射波如图9所示,移动探头使两波等高；图9 直探头分辨力的测量b改变灵敏度使两次波辐同时达到满辐度的100％,然后测量波谷高度h,则该探头的分辨力R用下式计算：R=20lg100／h (8)1若h=0或两波能完全分开,则取R>30dB;2斜探头分辨力的测量a如图10所示,探头置于CSK一1A试块的K值测量位置,耦合良好,探测试块上AΦ50、BΦ44两孔的反射波,移动探头使两波等高；b调节衰减器和增益,使A、B西波波辐同时达到满辐度的100％,然后测量波谷高度h,则该探头的分辨力R用式8计算；c若h=0或两波能完全分开,则取R>30dB;图10 斜探头分辨力的测量3小角度探头分辨力的测量将探头置于K<的位置,其余测试步骤同斜探头分辨力的测量;3、直探头声轴偏斜角的测量1在DB---H1试块上选取深度约为2倍被测探头近场长度的横通孔;2标出探头的参考方向,将探头几何中心轴对准横通孔中心轴,然后使探头沿x方向在试块中心线上移动,测出到孔波最高点时探头的移动距离D、,其中孔波辐度最高点在+x方向时加上+号,在-x方向时加上-号,如图1l;图11 直探头声轴偏斜角的测量3继续沿x方向移动探头,分别测出孔波辐度最高点至孔波辐度下降6dB时探头的移动距离W+x和w-x;4使探头沿y方向对准试块中心线移动,按上两条的方法测出Dy、W+y和W-y; 6Dx、Dy;表示了声轴的偏移,W+x、W-x、W+y和Wy表示了声束宽度,读数精确到1mm;按下式计算声轴的偏斜角θ：4、斜探头、小角度入射点的测定1横波斜探头连接被测探头并置于CSK一1A型标准或CSK—I型标准试块上探测试块R100圆弧面,如图12所示;前后移动探头并保持探头与试块侧面平行,使R100圆弧面的回波辐度达到最高,则此时R100圆心刻线所对应的探头侧棱上的点的即为探头的入射点;读数精确到0.5mm;图12 入射点的测定2小角度纵波探头调整仪器各旋钮使屏幕显示正常,将被测探头置于TZS—R试块的R面上图13探测试块A面下棱角,前后移动探头,并注意保持探头声束与试块侧面平行,使A面下棱角回波达到最高,记下此时探头前沿至试块前端以端的距离为然后用二次反射被探测A面上棱角,同样前后移动探头,使A面上棱角回波达到最高,记下此时探头前沿至试块前端A端的距离XZ,则探头前沿至入射点的距离为：a=x2—2xl5 斜探头折射角的测量测试设备：a探伤仪； bl号标准试块；C刻度尺;测试步骤将探头置于1号标准试块上,当K≤时,探头放在如图10a位置,观察Φ50mm孔的回波；<K≤时,探头放在如图10b位置,观察Φ50mm孔的回波；当K>时,则观察图10c的Φ1.5mm横通孔的回波;前后移动探头,直到孔的回波最高时固定下来,然后在试块上读出按3.2.5测得的入射点相对应的角度刻度β,β即为被测探头折射角,读数精确到;图10按下式计算K值：K=tgβ式中：β－折射角,°；2小角度纵波探头K值和β角的测定在小角度探头的K值和β角测定之前,应首先测定探头的前沿距离a,然后再按图15和图16所示方法,在TZS—R试块的c面或B面进行测试,当找到端面A面上棱角的最大反射波高时,则探头的K值和w角用下式计算：当探头入射角在6o～8o时如图15k=：X+a／200 (11)β=arctg k当探头入射角在9o～11o时如图16k=X+a／80； (12)p=arctg k图15 图16小角度探头人射角α和折射角β对应关系如表3斜块声速取2730m／s;表36 相对灵敏度1直探头等同于探伤灵敏度余量a使用、Φ20直探头和CS－1－5或DB--PZ20—2型标准试块;b连接探头并将仪器灵敏度置最大,即发射置强,抑制置零或关,增益置最大;若此时仪器和探头的噪声电平不含始脉冲处的多次声反射高于满辐的10％,则调节衰减或增益,使噪音电平等于满辐度的10％记下此时衰减器的读数S0;图17 直探头相对灵敏度灵敏度余量测量c将探头置于试块端面上探测200mm处的Φ2平底孔,如图17所示;移动探头使中Φ2平底孔反射波辐最高,并用衰减器将它调至满辐度的50％,记下此时衰减器的,则该探头及仪器的探伤灵敏度余量S为：S=S1--S0dB (13)2斜探头相对灵敏度测试连接好被测试斜探头并按直探头的方法测量噪声电平S0,然后将探头并置于CSK-1A标准试块上探测R100圆弧面如图18,耦合良好并保持声束方向与试块侧面平行,前后移动探头,使R100圆弧面的一次回波辐度最高,将其衰减至满辐度的50％,此时衰减器的读数为S2;则斜探头的相对灵敏度S为：S=S2-S0dB (14)图18 斜探头相对灵敏度测量3小角度纵波探头测量方法同横波探头的情况,只不过基准反射面由CSK-1A试块上的R100圆弧面改为DB-H2试块上Φ3×80横孔,如图19所示;前后移动探头使孔波达到最高,并用衰减器将其调至满刻度的50％,记下此时衰减器的读数S3,则S3-S0;的差值即为被测探头的相对灵敏度;测量时注意保持探头侧面与试块侧面平行;图19 小角度探头相对灵敏度测量7 空载始波宽度测量1直探头空载始波宽度a探头置1号或CSK-1A试块高100mm的探测面上,使底波B1；和B2的前沿分别对准水平刻度的5和10,即水平刻度全长代表钢中纵波声程200mm;b探头移置DB-PZ20-2、试块或CS-1-5试块上,仪器的调整度置灵敏度余量测试状态,将探头置于空气中,擦去探头表面油层,水平刻度的“0”点至始波后沿与垂直刻20％线的交点所对应的水平距离Wo即为空载始波宽度用钢中纵波的距离表示,如图20所示;2斜探头空载始波宽度a连接直探头并将其置于1号或CSK-1A标准试块高91mm的探测上,调节“扫描”和“移位”旋钮,使底波B1、B2的前沿分别对准水平刻度的5和10,并使第二次底波辐度为垂直刻度的50％～80％;此时水平刻度线全长代表钢中横波声程100mm;也可用被测斜探头直接探测CSK-1A试块上R50和R100圆弧面,调节仪器“扫描”和“移位”旋钮,使两波的前沿分别对准水平刻度的5和10,水平刻度线全长代表钢中横波声程100mm;b换上待测斜探头,仪器调整度置斜探头相对灵敏度测试状态,在声束方向与试块侧面保持平行的条件下前后移动探头,使1号或CSK－1A试块R100圆弧面的第一次回波最高,调节衰减器使回波辐度为垂直刻度的50％,然后调节水平旋钮,使回波前沿对准刻度“10”;c将探头置于空气中,擦去探头表面油层,使仪器增益40dB,则水平刻度的“0”点至始波后沿与垂直刻度20％线交点所对应的水平距离W o,即为该探头空载始波宽度,用钢中横波传播距离表示;3小角度探头始波宽度a调节水平刻度全长为钢中纵波200mm调节方法与直探头同;b仪器的调整度置小角度探头相对灵敏度测试状态,并按表4调节中3×80横孔的最高回波至水平刻度的计算值位置;将探头置于空气中,擦去探头表面油层,使仪器增益30dB,则水平刻度的“0”点至始波后沿与垂直刻度20％线交点所对应的水平距离W o,即为该探头空载始波宽度,用钢中纵波的传播距离表示;c因调整量小,测量时可将Φ3×80孔波的前沿一律对准水平刻度4．1格;表48、斜探头声轴偏斜角测量将被探头置于1号试块厚度为25mm的表面上;若探头的K值≤l时,测试时用试块上端面,如图23．a所示；若探头的K值>l,则测试时用试块的下端面,如图23．b上所示;前后移动和左右移动探头,使所测端面回波辐度最高,然后用量角器测量探头侧面与试块侧面法线的夹角θ;即为被测探头的声轴偏斜角,读数精确到;。
超声波探伤课件探伤仪探头试块
可变角探头入射角可变，转动压电晶片可使入射角连续变化，从而实现纵波、 横波、表面波和板波探伤。
角度标尺
外壳
接口
旋转杆 保护膜
压电晶片 耦合剂
4、探头型号和规格
1) 探头的标识
探头的型号标识由以下几部分组成：
基本频率
晶片材料
晶片尺寸
探头种类
特征
基本频率：探头的发射频率，用阿拉伯数字表示，单位为ＭＨｚ
2、压电材料的主要性能参数
3) 介电常数
介电常数表示在压电晶体上施加单位电压时所产生的应变大小。
C t
A
式中C——电容器电容 t——电容器极板距离 A——电容器极板面积
介电常数 越大电容器存贮的电量越大。越小电容器放电时间越快
频率越高。
2、压电材料的主要性能参数
4) 机电耦合系数
机电耦合系数Ｋ，表示压电材料机械难（声能）与电能之间的转换效率
1、仪器电路原理图
电路图是把仪器每一部分用一方框来表示，各方框之间用线条连起来， 表示各部分之间的关系，说明仪器的大致结构和工作原理。
A型脉冲反射式超声波探伤仪的一般工作原理
2．仪器主要组成部分的作用
(1)同步电路：同步电路又称触发电路，它每秒钟产生数十至数千个脉冲，用来触 发探伤仪扫描电路、发射电路等，使之步调一致、有条不紊地工作。因此，同步电 路是整个探伤仪的“中枢”，同步电路出了故障，整个探伤仪便无法工作。
接收电路的性能对探伤仪性能影响极大，它直接影响到探伤仪的垂直线性、动态 范围、探伤灵敏度、分辨力等重要技术指标。 接收电路的方框图及其波形如图所示。
由大小不等的缺陷所产生的回波信号电压大约有几百微伏到几伏，为了使变化范围 如此大的缺陷回波在放大器内得到正常的放大，并能在示波管荧光屏的有效观察范 围内正常显示，可使用衰减器改变输入到某级放大器信号的电平。一般把放大器的 电压放大倍数用分贝来表示：
超声波探伤所需各种试块用及其功用
探伤仪所需各种试块及其功用1.CSK－IA试块1)属于标准试块，是国家TB1152—81规定的试块2)用途: a测定探伤仪的水平、垂直线性、动态范围和调整纵波探测范围b调整横波探测范围或测定斜探头的入射点(前沿长度)c测定直探头斜探头分辨率d测定斜探头K值e测定探头盲区和穿透力f测定斜探头声轴偏斜角2.SH—1型半圆试块1)属标准试块2)用途a优点是体积小携带方便b可调节探测范围c测定仪器的水平线性,垂直线性和动态范围d测定斜探头的入射点,折射角及调整探伤灵敏度3、C S-1-5试块1）属标准试块，是CS-1（成套试块）系列中的一块。
平底孔径Ф2mm2）用途: 1)用于测试直探头和仪器组合的灵敏度余量4 、WGT-3试块1)属于对比试块2)主要用于测定斜探头的距离幅度特性和斜楔内反射回波幅度也可作为37度和70度探头灵敏度余量的测定5、DB-H2试块1)属于对比试块2)用于测定斜探头的距离幅度特性6、阶梯试块1)属于对比试块2)用于测定0度探头(即直探头)距离幅度和阻塞特性7、GTS-60试块1)属于专用试块,是铁道部在全路推荐的对比试块之一。
2)主要用于钢轨探伤仪各探头如0度、37度、70度探头探测性能的检验8、GTS-60加长测试轨1)属于专用试块,一套两块分为A型和B型2)在GTS-60试块的作用外又增加的作用(1)方便70度探头不同组合形式下的探测性能检验(2)用于双45探头穿透探伤灵敏度的校验(3)用于检验37度探头对轨底横向裂纹的检测能力9、IIW试块1)属标准试块,又称荷兰试块备注:1标准试块是指材质、形状、尺寸及性能均经主管机关或权威机构检定的试块,用于对超声检测装置或系统的性能测试及灵敏度调整2 对比试块:指调整超声检测系统灵敏度或比较缺陷大小的试块,属非标准试块,一般采用和被检材料特性相似的材料制成3专用试块:指专供钢轨探伤灵敏度校验的试块也属对比试块*探伤工区应配备的试块:WGT-1 WGT-2 WGT-3 GTS-60 GTS-50 IIW残阳渐逝，血红冲天。
ch02超声波检测仪器、探头及试块
c)距离分辨力的测定
R 20lg H波峰 H波谷
超声波检测仪器、探头及试块
2 CS-1-5 （1）外形
超声波检测仪器、探头及试块
（2）作用 a)垂直线性测试
YY%
超声波检测仪器、探头及试块
b)灵敏度余量
CS-1-5试块上，Φ2X200平底孔回波达到80%时，系统还能 释放的灵敏度空间。 方法（解释电噪声的问题）
T
4 脉冲重复频率
5 衰减器（增益）精度
二、探头的性能
1 回波频率
f3 T
超声波检测仪器、探头及试块
2 主声束偏斜角---为什么探伤中总要找到缺陷最高回波 3 斜探头的入射点和前沿距离 4 K值的测定（折射角的测定） 5 双峰 三、组合性能 1 分辨力 2 灵敏度余量 3 始波宽度 4 盲区 5 信噪比 以上各性能之间的关系（相互影响）
超声波检测仪器、探头及试块
三、常用对比试块 1 TZS-R
超声波检测仪器、探头及试块
2 RB-1
超声波检测仪器、探头及试块
3 钢轨试块
4机务
超声波检测仪器、探头及试块
第四节 仪器、探头及组合性能
一、仪器的性能
1 水平线性—影响对缺陷的定位
2 垂直线性—影响对缺陷的定量
3 动态范围—影响垂直线性
2
超声波检测仪器、探头及试块
讨论：（1）超声波频率与晶片的厚度有关 （2）PZT材料的声速：4000m/s
四、探头的分类 1 按通道数分 2 按聚焦性分 3 按波型分 五、探头的结构 1 直探头 组成：压电晶片 阻尼块（吸收块）
保护膜 匹配线圈 外壳
超声波检测仪器、探头及试块
2 斜探头 基本结构与直探头相同， 独特部分是为了产生横 波而增加了“斜楔”。
承压设备超声检测试块浅析
承压设备超声检测试块浅析作者：刘平来源：《科学与信息化》2018年第32期摘要超声波检测中用于仪器探头系统性能校准的试块就是标准试块；用于检测校准的试块就是对比试块。
本文介绍了标准试块的校准功能和要求、对比试块的选择原则和灵敏度的差异。
关键词标准试块；对比试块；灵敏度前言超声波检测是无损检测中的一种常规检测方法，它是基于一种对比的方式来确定检测灵敏度和对缺欠定量的方法，所以试块在超声检测中的作用特别重要。
对于承压设备超声检测，根据现行NB/T47013.3-2015《承压设备无损检测第3部分：超声检测》将超声检测试块分为标准试块和对比试块两种。
标准试块就是用于仪器探头系统性能校准的试块；对比试块就是用于检测校准的试块。
在实际检测过程中正确选择和应用这些试块是我们检测工作质量的基础。
1 标准试块的应用在本标准中标准试块为20号优质碳素结构钢制的CSK-ⅠA、DZ-Ⅰ和DB-P Z20-2试块。
（分别见下图）1.1 CSK-ⅠA试块的主要用途是：（1）利用厚度25mm处测定仪器和探头的水平线性；（2）利用厚度25mm和高度100mm尺寸，调整纵波直探头检测范围和扫描速度；（3）利用厚度25mm或高度100mm尺寸，校验仪器的水平线性、垂直线性和动态范围；（4）利用R50和R100圆弧面测定材料声速、校准横波斜探头的零偏和测定斜探头的入射点；（5）利用高度85mm、91mm和100mm尺寸，测定直探头和仪器组合的远场分辨力；（6）利用φ40mm、φ44mm和φ50mm圆弧曲面测定斜探头的分辨力；（7）利用φ50mm曲面和φ1.5mm圆孔面横通孔测定斜探头的折射角（K值）；（8）利用试块直角棱边测定斜探头的声轴偏转角。
1.2 DB-P Z20-2试块的主要用途是：（1）利用深度200mm处φ2mm平底孔测定直探头检测时仪器和探头灵敏度余量；（2）利用深度200mm处φ2mm平底孔测定直探头检测时仪器和探头垂直线性；（3）利用深度200mm处φ2mm平底孔测定直探头检测时仪器和探头动态范围；1.3 DZ-Ⅰ试块的主要用途是：利用不同深度的横通孔测定直探头检测时仪器和探头的盲区[1]。