超声探伤系统校准技术研究

于航 王菲菲 张浩

摘 要：对超声探伤系统的国内外相关标准进行了研究，在分析超声探伤系统工作原理的同时，对超声探伤系统的标准仪器法和标准试块法进行校准方案分析，且绘制测量数据线性图，总结了超声探伤系统的校准经验。

关键词：超声探伤系统；标准仪器；标准试块

超声检测技术是特种工艺检测中不可缺少的手段之一，超声探伤系统由模块化的精密检测仪器、自动化的机械位移装置以及计算机控制中心组成，超声探伤系统广泛应用于各大军工企业，它被应用于各机型研制生产过程中金属材料、复合材料的缺陷检测，超声探伤系统的计量特性直接影响超声检测结果，所以进行规范的校准是确保超声探伤系统能满足使用要求的重要技术手段。

1 国内外超声探伤系统相关标准现状

国内超声探伤设备相关标准有JJG 746《超声探伤仪检定规程》和 JJF1294《超声换能器校准规范》，没有系统评价超声探伤系统的标准和方法；欧洲大多数国家如英国、法国、德国、意大利等都采用EN 12668《无损检测- 超声检测设备的表征及验证》来评价超声探伤系统的性能，该方法包含三个部分： 仪器、探头和组合设备。美国材料与试验协会有两项相关标准：ASTM E317《不采用电子测量仪器评价脉冲回波式超声检测系统性能特性的方法》——用于现场评价具有A 型脉冲回波显示功能的超声检测系统的性能特性；ASTM E1324《评价超声检测系统的某些电参数性能的方法》——用于具有显示功能的脉冲回波式超声探伤系统的性能评价。

2 超声探伤系统的工作原理

由声源产生的脉冲波被引入被检测的试件中后，若材料是均质的，则声波沿一定的方向，以恒定的速度向前传播。当遇到两侧声阻抗有差异的界面时，则部分声能被反射，这种界面可能是材料中某种缺陷（不连续），如裂纹、分层、孔洞等，也可能是试件的外表面与空气或水的界面。反射的程度取决于界面两侧声阻抗差异的大小，在金属与气体的界面上几乎全部反射。通过检测和分析反射脉冲信号的幅度、位置等信息，可以确定缺陷的存在，评估其大小、位置。水浸超声探伤系统工作原理见图1。

3 校准方案分析

3.1标准仪器法

接收电路中影响垂直线性的有衰减器、高频放大器等，标准仪器法是将信号发生器和标准衰减器按照图2工作原理图接入超声探伤系统接收和发射的接口，从而实现校准。主要根据波高理论导出理论波高与

标准增益值之间的关系，计算

出标准的波高理论值，用信号发生器、标准衰

减器进行对超声探伤系统增益衰减，实际测量值与波高理论值之差就是垂直线性误差。

3.2 标准试块法

根据不同的超声系统正确选择匹配的探头，设置超声探伤系统增益、时基等参数，选择同时可以产生振幅比为2：1的两个无干扰信号的标准试块，准确识别标准试块的平底孔缺陷后，孔A 的反射波高HA与孔B的反射波高HB之比为显示屏满刻度的60%：30%，波高比例见图3，调节超声探伤系统的增益，使HA以显示屏满刻度5%增、减量变化，记录HA及相应HB的波高。

4数据处理

4.1标准仪器法数据分析

对LS200型超声探伤系统进行标准仪器法进行校准，根据校准数据绘制线性图4，根据图形检定员

只需要输入测量数据就可判定该项参数是否合格，而且可以看出该参数的线性偏差，可以提高检测效率和准确性。

4.2标准试块法数据分析

对LS200型超声探伤系统进行标准试块法进行校准，根据校准数据绘制线性图5。

5 结论

综上所述，如果标准仪器可以与被测超声探伤系统设备相连接，优先选用标准仪器法，该测量方法稳定性较好，测量不确定度较小。如果标准仪器无法与水浸超声探伤系统设备相连接，可以按上述标准试块法进行校准。

参考文献：

[1]史亦韦，超声检测，北京，机械工业出版社，2005。

[2]梁菁，GJB 1580A-2004《變形金属超声检验方法》，北京，国防科工委军标出版发行部出版，2004。

作者简介：

于航（1984-），男，辽宁沈阳，汉族，本科，工程师，研究方向为计量测试.