【机械行业标准(JB)】 超声探伤用探头 性能测试方法

中华人民共和国机械行业标准
超声探伤用探头性能测试方法
Testing methods for performance of probes usedin ultrasonic flaw detectionJB/T 10062-1999
本标准是超声探伤用探头产品性能测试方法标准，适用于基本频率为1～5MHz的直探头、斜探头、双晶直探头和水浸探头。
1名词术语
本标准所用的名词术语符合JB/T7406.1-1994《试验机术语》、JB/T7406.2-1994《无损检测名词术语》和附录A（补充件）的规定。2测试条件及测试用仪器设备
2.1基准条件
测试的基准条件：温度为20C士2C，相对湿度为45%～75%，大气压强为86～106kPa。在测试中不产生疑义时，可在温度为10～30:C条件下测试。在测试报告中，该注明测试时的大气条件。2.2探头线
采用与被测探头配套的探头线，探头所有参数的测试都连同此探头线一起进行。2.3耦合剂
直接接触式探头的测试，采用合成锭子油（GB/T442-1964《合成锭子油》）。b。水浸探头的测试，采用经静置24 h后的自来水。2.4探头压块
直接接触式探头的测试，采用2～3kg探头压块。2.5主要测试设备及其技术要求
主要测试设备见下表；
电子测试设备的主要技术要求见附录B(补充件)；石英晶片固定试块的技术要求见附录C(补充件)；1号标准试块应符合JB/T10063—1999《超声探伤用1号标准试块技术条件》的规定；对比试块技术要求见附录D(补充件）。3测试方法
3.1直探头测试方法
3.1.1相对灵敏度
3.1.1.1测试设备
a．超声探伤仪（以下简称探伤仪）；b.T型衰减器；
国家机械工业厨1999-08-06批准480
2000-01-01实施
石英晶片固定试块；
对比试块DB-PZ8-2。
3.1.1.2测试步骤
JB/T10062—1999
超声探伤仪
T型衰减器
示波器
高频信号发生器
频率计
矢量电压表
高频毫伏表
高频可变电容箱
声场测试水槽
射频脉冲发生器
输人分压器
宽频带放大器
闸门选择器
频谱分析仪
石英晶片固定试块
1号标准试块
对比试块
3.1.1.2.1把T型衰减器的一端接探伤仪，另一端接探头线如图1。参考型号
SGZ-13
SBM-10B.SBM—14
XFG—7
PS—43、E312
3.1.1.2.2连接被测探头并置于对比试块DB-PZ8-2上，移动探头使第一次底波最高，调节（衰减器）使底波幅度为垂直刻度的50%，记下此时（衰减器)的读数S。探伤仪
T型衰减器/
探头线
3.1.1.2.3换接上频率与被测探头相同的石英晶片固定试块，调节（衰减器），使第-一次底波幅度为垂直刻度的50%，记下（衰减器）的读数S。。3.1.1.2.4探头相对灵敏度按式(1)计算S,-s-s.
式中：S.探头相对灵敏度,dB。
3.1.2始波宽度
3.1.2.1测试设备
（1）
探伤仪；
b．1号标准试块；
对比试块DB-PZ20-4。
3.1.2.2测试步骤
JB/T10062—1999
3.1.2.2.1调节探伤仪的（发射强度），使被测探头阻尼电阻值接近其等效阻抗值。3.1.2.2.2将被测探头置于1号标准试块上厚度100mm处，调节探伤仪，使第次底波B，前沿对准水平刻度“5”，第二次底波B2前沿对准水平刻度\10”，并使B2的幅度为垂直刻度的50%～80%，如图2(a)。
3.1.2.2.3将探头置于对比试块DB-PZ20-4上，移动探头使孔波最高，调节（衰减器）使孔波幅度为垂直刻度的50%，再把（衰减器）的衰减量减小12dB，然后读取从刻度板的零点至始波后沿与垂直刻度20%线交点所对应的水平距离W如图2(b），W为负载始波宽度，用钢中纵波传播距离表示。100-
3.1.2.2.4将探头置于空气中，擦去其表面油层，读取从刻度板的零点至始波后沿与垂直刻度20%线交点所对应的水平距离W.W，为空载始波宽度，用钢中纵波传播距离表示。3.1.3回波频率
3.1.3.1测试设备
a．探伤仪；
b．对比试块DB-P中声程为被测探头近场1～1.5倍的试块；c.
示波器。
3.1.3.2测试步骤
3.1.3.2.1按图3所示连接测试设备。探伤仪
3.1.3.2.2探伤仪旋钮位置与3.1.2.2.1相同。示波器
3.1.3.2.3将探头对准试块底面，并使第一次底波幅度最高，用示波器观察底波的扩展波形，如图4。在这个波形中，以峰值点P为基准，读取其前一个和其后二个共计三个周期的时间T：，把T：作为测量值。482
回波频率于按式(2)计算
式中：f.—回波频率,MHz；
T 时间。
JB/T10062-—1999
（2）
注：1在3.1.3.2.3测试中，当波形无法读取三个周期时，也可以读取峰值点前一个和后一个共计二个周期的时间T2,并按f=2/T计算。
2探头回波频谱的测试方法见附录E(参考件)。3.1.4回波长度
3.1.4.1测试设备
同3.1.3.1。
3.1.4.2测试步骤
按3.1.3.2获得底波后，确定底波幅度峰值h，由零电平算起在其两侧相当于h/10的电平画二条线A和B，分别作为基准线，如图5。图5中，底波波形最初和任一基准线相交时刻到最后和任一基准线相交时刻的时间间隔为探头的回波长度d.d的单位μs。
A基准线
零电平线
B基准线
3.1.5距离幅度特性
3.1.5.1测试设备
探伤仪；
b．对比试块DB-P。
3.1.5.2测试步骤
3.1.5.2.1移动探头使某一试块孔波幅度最高，并记下其孔波幅度和距离。同法测出其他距离的孔波幅度。3.1.5.2.2距离幅度特性用直角坐标图形表示如图6。纵坐标表示孔波幅度，单位为dB；横坐标表示距离，单位为mm。
3.1.6声轴的偏移和声束宽度
3.1.6.1测试设备
a。探伤仪；
b. 对比试块DB-Hi。
3. 1.6. 2 测试步骤
JB/T10062-1999
距离（mm）
3.1.6.2.1在试块上选取深度约为2倍被测探头近场长度的横通孔。3.1.6.2.2标出探头的参考方向，将探头的几何中心轴对准横通孔的中心轴如图7(a），然后使探头沿X方向在试块的中心线移动，测出孔波幅度最高点时探头的移动距离Dx，其中孔波幅度最高点在+X方向时加上（十)号，在一X方向时加上（一)号。3.1.6.2.3继续沿X方向移动探头，分别测出孔波幅度最高点至孔波幅度下降6dB时探头的移动距离W+×和W--×如图7(b)。
3.1.6.2.4使探头沿y方向对准试块中心线移动，按3.1.6.2.2和3.1.6.2.3测出D,，W+和W-y。3.1.6.2.5D，D,表示了声轴的偏移，W+×，W-×，W+，和W_表示了声束宽度，读数精确到1mm。擦头
横遍孔
探头移动距离
试块中心线
3.1.7等效阻抗
探头等效阻抗采用3.1.7.2或3.1.7.3中规定的方法进行测试。3.1.7.1
测试设备
高频信号发生器；
频率计：
对比试块DB-R；
矢量电压表；
高频毫伏表；
高频可变电容箱。
3.1.7.2量电压表法测试步骤
JB/T10062—1999
3.1.7.2.1测试设备的连接方法如图8。频率计
高频信号
发生器
电压表
3.1.7.2.2使探头和试块的耦合良好，用频率计监控频率，调节高频信号发生器的频率为探头回波频率，并调节输出信号为一定幅度，然后从矢量电压表中读取E，、E2和相位差$，探头等效阻抗Z，按式（3）计算：
式中：Z—等效阻抗,α。
E-E2-2EE2cos$+E
R,=500
=sin -
3.1.7.3电容对比法测试步骤
VE2-2Ers · E.cos($+)+E
3.1.7.3.1测试设备的连接方法如图9。事计
3.1.7.3.2选择限流电阻R，并使式中：R
限流电阻，2；
等效阻抗，α。
高频借号
发生器
电阻R
意伏表
（3）
3.1.7.3.3使被测探头和试块耦合良好，用频率计监控频率，调节高频信号发生器频率等于探头回波频率，并调节输出讯号为一定幅度，然后从高频毫伏表中读取探头两端的电压Ut。3.1.7.3.4用可变电容箱置换被测探头，选择电容Cr，使高频毫伏表的指示值仍为Ut。3.1.7.3.5探头等效阻抗Z.按式（5)计算：Zt-
式中：f探头回波频率,MHz;
C---电容量,μF。
3.2斜探头测试方法
3.2.1相对灵敏度
（5）
3.2.1.1测试设备
a．探伤仪；
b．T型衰减器；
石英晶片固定试块；
d．1号标准试块。
3.2.1.2测试步骤
JB/T10062—1999
3.2.1.2.1T型衰减器的一端接探伤仪，另-端接探头线。3.2.1.2.2连接被测探头，并置于试块上，在声束方向与试块侧面保持平行的条件下前后移动探头，使试块R100圆弧面的第一次回波幅度最高，然后调节（衰减器），使回波幅度为垂直刻度的50%，记下（衰减器)的读数S。
3.2.1.2.3换上频率与被测探头相同的石英晶片固定试块，调节（衰减器），使第一次底波幅度为垂直刻度的50%，记下（衰减器）的读数S。。3.2.1.2.4探头灵敏度按式(1)计算。3.2.2空载始波宽度
3.2.2.1、测试设备
探伤仪；
b.1号标准试块；
$14mm，5MHz直探头。
3.2.2.2测试步骤
3.2.2.2.1调节探伤仪的（发射强度），使被测探头阻尼电阻值接近其等效阻抗值。3.2.2.2.2连接直探头并把直探头置于1号标准试块上厚度91mm处。调节探伤仪，使第一次底波前沿对准水平刻度“5”，第二次底波前沿对准水平刻度“10”。并使第二次底波幅度为垂直刻度的50%~80%。
3.2.2.2.3换上被测斜探头，在声束方向与试块侧面保持平行的条件下前后移动探头，使试块R100圆弧面的第次国波幅度最高，调节（衰减器）使回波幅度为垂直刻度的50%。然后调节（水平）旋钮，使回波前沿对准水平刻度“10”。
3.2.2.2.4把（衰减器）的衰减减少40dB，然后将探头置于空气中，擦去表面油层，读取从刻度板的零点到始波后沿与垂直刻度20%线交点所对应的水平距离W。，W。为空载始波宽度，用钢中横波传播距离表示。
3.2.3回波频率
3.2.3.1测试设备
探伤仪；
b．示波器；
c．1号标准试块。
3.2.3.2测试步骤
按3.2.2.2测得R100圆弧面的最高回波后，参照3.1.3.2项的方法，用示波器观察该回波的扩展波形，测试得T：值，并按式(2)计算回波频率f。。3.2.4回波长度
3.2.4.1测试设备
同3.2.3.1。
3.2.4.2测试步骤
按3.2.3.2测得回波后，确定回波幅度峰值h，由零电平算起在其两侧相当于h/10的电平画二条线A和B，分别作为基准线，如图5。486
JB/T10062—1999
图（5)中，回波波形最初和任一基准线相交时刻到最后和任一基准线相交时刻的时间间隔为探头的回波长度d,d的单位μs。
3.2.5人射点
3.2.5.1测试设备
探伤仪；
b.1号标准试块。
3.2.5.2测试步骤
在按3.2.2.2得到R100圆弧面的最高回波时，读取与该圆弧中心记号对应的探头侧面的刻度，作为人射点，读数精确到0.5mm。
3.2.6前沿距离
3.2.6.1测试设备
刻度尺。
3.2.6.2测试步骤
用刻度尺测量由3.2.5测得的入射点至探头前沿的距离L，读数精确到0.5mm。3.2.7K值
3.2.7.1测试设备
同3.2.5.1。
3.2.7.2测试步骤
将探头置于1号标准试块上，当K≤1.5时，探头放在如图10（a）位置，观察$50mm孔的回波；1.52.5时，则观察图10（c)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测得的人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0.5°。按式(6)计算K值：
式中：β—折射角，（\)；
K-β的正切值。
3.2.8距离幅度特性
3.2.8.1测试设备
探伤仪；
b．对比试块DB-H2。
3.2.8.2测试步骤
K=tgβ
3.2.8.2.1把探头置于试块的G或H面上如图11，移动探头使试块上某一$4横通孔的回波幅度最高，记下回波幅度和横波传播距离。同法依次测出其他距离的4横通孔的回波幅度。3.2.8.2.2距离幅度特性用直角坐标图形表示，纵坐标表示回波幅度，单位dB，横坐标表示横波传播距离，单位mm。
3.2.9前后扫查的声束宽度
3.2.9.1测试设备
同3.2.5.1。
3.2.9.2测试步骤
JB/T 10062—1999
按3.2.7.2对准$50或$1.5孔，移动探头并找出回波幅度最高时探头入射点所对应的试块上0，如图12(a）。再使探头在O，点前后移动，在两个方向测出回波幅度下降6dB时所对应的移动距离Wx，Wx，表示了前后扫查的声束宽度，其中探头向前移动时加上（十）号，向后移动时加上（一号），如图12(b）。读数精确到1mm。
探头移动距离
3.2.10左右扫查的声束宽度
3.2.10.1测试设备
a．探伤仪；
b．对比试块DB-H2。
3.2.10.2测试步骤
将探头置于试块上，移动探头并找出通孔F的回波幅度最高时探头前沿中心点所对应的点O2，如图13(a），再使探头在O2点左右移动，在两个方向测出通孔F回波幅度下降6dB时所对应的移动距离W，，W，表示了探头的左右扫查声束宽度。其中，探头向右移动时加上（+）号，向左移动时加上（）号如图13(b），读数精确到1.mm
3.2.11声轴偏斜角
3.2.11.1测试设备
同3.2.5.1。
3.2.11.2 测试步骤
JB/T10062-1999
探头移动距离
将探头置于1号标准试块25mm厚的表面上，其中，对于K≤1的探头，测试时用试块上端面；如图14(a），对于K≥1的探头，测试时用下端面，如图14(b），前后移动和左右摆动探头，使所测试端面回波幅度最高，然后用量角器测量探头侧面与试块端面法线的夹角8，如图14(c）夹角0表示南轴偏斜角，读数精确到0.5°。门
3.2.12等效阻抗
3.2.12.1测试设备
同3.1.7.1。
3.2.12.2测试步骤
按3.1.7.2或3.1.7.3。
3.3双晶直探头测试方法
3.3.1距离幅度特性
3.3.1.1测试设备
a．探伤仪；
b。对比试块DB-D,、DB-P。
3.3.1.2测试步骤
3.3.1.2.1将探伤仪置一收一发、即“双”的工作状态。(c)
3.3.1.2.2将被测探头置于试块上，使试块底面回波幅度最高，记下回波幅度和试块厚度。同法依次测出不同厚度的试块的底面回波幅度。3.3.1.2.3距离幅度特性用直角坐标图形表示，纵坐标为回波幅度，单位为dB，横坐标为试块厚度，单位为mm，如图15。同时在图中标出回波幅度最高的试块厚度L。，以及比波幅最高时低6dB所对应的试块厚度L，和L2。
3.3.2相对灵敏度
3.3.2.1测试设备
探伤仪；
b．二个T型衰减器；
石英晶片固定试块；
JB/T 10062
在3.3.1.1项b中厚度为L。的试块。d.
3.3.2.2测试步骤
厚度（mm）
将探伤仪置一收一发即“双”的工作状态。发射端和接收端各接上T型衰减器如图16。3. 3. 2. 2. 1
探伤仪
T型衰减器
T型衰减器
3.3.2.2.2接上被测探头，并置于厚度为L。的试块上，移动探头使底波幅度最高，调节（衰减器）使底波幅度为垂直刻度的50%，记下此时（衰减器)的读数S。3.3.2.2.3将探伤仪置“单”收发的工作状态，换接上频率与被测探头相同的石英晶片固定试块，调节（衰减器）使第一次底波幅度为垂直刻度的50%，记下衰减器的读数S。。3.3.2.2.4双晶直探头灵敏度按式（1)计算。3.3.3楔内回波幅度
3.3.3.1测试设备
探伤仪；
在3.3.1.1项b中厚度为L，的试块。3.3.3.2测试步骤
3.3.3.2.1将探伤仪置一收一发即“双”的工作状态。调节探伤仪的（发射强度），使被测探头的阻尼电阻值接近其等效阻抗值。
3.3.3.2.2将被测探头置于厚度为L的试块上，移动探头使底波幅度最高，调节（衰减器）使底波幅度为垂直刻度的50%，记下（衰减器）的读数Sw。3.3.3.2.3将探头置于空气中，擦去其表面油层，然后调节（衰减器）使其回波幅度为垂直刻度的50%，记下此时(衰减器)的读数S，。
3.3.3.2.4Sw和S。的差值为被测探头楔内回波幅度，单位：dB。490
3.3.4回波频率
3.3.4、1测试设备免费标准bzxz.net
探伤仪；
示波器；
JB/T10062--1999
在3.3.1.1项b中厚度为L。的试块。3.3.4.2测试步骤
按3.3.3.2得到厚度为L。试块的底波后，参照3.1.3.2，用示波器观察该底波的扩展波形，测得T：值，并按式(2)计算回波频率f。。3.3.5回波长度
3.3.5.1测试设备
同3.3.4.1。
3.3.5.2测试步骤
按3.3.4.2测得底波后，确定底波幅度峰值h，由零电平算起在其两侧相当于h/10的电平画二条线A和B，分别作为基准线，如图5。图5中，回波波形最初和任一基准线相交时刻到最后和任一基准线相交时刻的时间间隔为探头的回波长度d,d的单位为μs。
3.3.6声束交区宽度
3.3.6.1测试设备
a．探伤仪；
b． 对比试块DB-HI。
3.3.6.2测试步骤
3.3.6.2.1将探伤仪置收一发，即“双的工作状态。3.3.6.2.2标出探头的参考方向，如图17(a）。将探头对准试块中声程相当于L。的横通孔，并使其X方向沿试块的中心线移动，然后测出回波幅度最高的点至回波幅度下降6dB的探头移动距离W+x和W-x，如图17(b)。
试块中心线
探头移动距高
3.3.6.2.3将探头对准试块中声程相当于L。的横通孔，并使其Y方向沿试块中心线移动，测出回波幅度最高的点至回波幅度下降6dB的探头移动距离W+,和W-3.3.6.2.4探头移动距离W+x、W_和W+、W分别表示探头的X方向和Y方向的声束交区宽度，读数精确到1 mm。
3.3.7等效阻抗
3.3.7.1测试设备
同3.1.7.1。
3.3.7.2测试步骤
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