什么是超声衍射声时检测仪？测验方法是什么？

1 规模

本规范规则了超声衍射声时检测仪的功能测验办法。本规范适用于超声衍射声时检测仪。

　本规范规则了在超声检测的一般概念、超声检测设备、超声检测办法中运用的术语。

　　本规范适用于超声检测。供制定规范和指导性技术文件及编写和翻译教材、图书 、刊物等出版物时运用。

　　2 超声检测的一般概念

　　2.1 超声探伤 ultrasonic flaw detection

　　超声波在被检测资料中传达时,依据资料的缺点所显现的声学性质对超声波传达的影响来勘探其缺点的办法。

　　2.2 弹性介质 elastic medium

　　相互间由弹性力连系着的质点所组成的物质。

　　2.3 波 wave

　　振荡能量在弹性介质中的传达进程,波是物质的原子或分子质点的一种运动形式。

　　2.4 声波 acoustic wave

　　弹性介质中传达的一种机械波,起源于发声体的振荡。机械波的传达只要振荡能量的传递而无质量的传输。

　　2.5 超声波 acoustic wave

　　频率约高于20000Hz(超越人耳可听规模)的声波。

　　2.6 波前 wave front

　　在波的传达中同一时刻,由前面的具有相同相位的各个点所构成的接连外表.

　　近义词:波阵面

　　2.7 波形 wave from

　　声波在介质中传达的方式,以波传达的波阵面为特征。如平面波、球面波和柱面波等。

　　2.8 平面波 plane wave

　　波阵面为平面的波。

　　2.9 球面波 spherical wave

　　波阵面为同心球面的波。

　　2.10 柱面波 cylindrical wave

　　波阵面为同轴圆柱面的波。

　　2.11 波型 mode

　　以质点振荡方向与波传达方向的相对关系来表征的在介质中传达的超声波的类型。如纵波、横波等。

　　近义词:振荡模式 mode of vibration

　　2.12 纵波 longitudinal wave

　　声波在介质中传达时,介质质点的振荡方向与波的传达方向一致的波。纵波可以在各种介质中传达,在固体介质中传达时其传达速度约为横波的两倍。

　　近义词:紧缩波 compressional wave

　　2.13 横波 transverse wave

　　声波在介质中传达时,介质质点的振荡方向与波的传达方向笔直的波。横波只能在固体和切变模数高的粘滞液体中传达,其传达速度约为纵波的二分之一。

　　近义词:切变波 shear wave

　　2.14 外表波 surface wave

　　沿介质两个相之间的外表中传达。外表波的幅值随外表下的深度迅速减小,其传达速度约为横波的0.9倍,质点振荡的轨道为椭圆。

　　近义词:瑞利波 Rayleigh wave

　　2.15 乐甫波 Love wave

　　在必定条件下,可在覆盖于半无限固体介质外表上另一薄层介质中无衰减地传达的一种横波。

　　2.16 爬波 creeping wave

　　超声纵波以临界角邻近的视点歪斜入射到传声介质中时,发生沿介质外表下必定间隔传达的一种波,其声速与纵波适当。

　　近义词:爬行纵波;外表下纵波

　　2.17 板波 plate wave

　　在无限大板状介质(具有上下两个平行自在界面)中传达的一种声波。板波仅在频率、入射角及板厚为特定值时才干发生。在板波的传达中,按板中振荡的形状分为对称型和非对称型两种,且质点振荡的轨道为椭圆,其传达速度与原料、板厚及频率等有关。

　　近义词:兰姆波 Lamb wave

　　2.18 胀大波 dilatational wave

　　在板、棒或管材中接连对称地胀大和紧缩传达的波,笔直于传达方向的尺度小于波长。

　　2.19 弯曲波 flexural wave

　　在无限长细杆和无限大薄板(杆直径和板厚远小于波长)中传达的一种波,其质点振荡方向与杆轴或板面笔直,随着波的传达,伴有杆或板的弯曲发生。

　　2.20 扭转波 torsion wave

　　在圆柱形棒、管和线材中旋转传达的波,其轴线与传达方向相一致。

　　2.21 棒波 bar wave

　　在棒材中传达的胀大波、弯曲波或扭转波,或是二者的组合波。

　　2.22 脉冲波 pulse

　　就声波来说,是指其前后不存在其他声波的很短的一列声波。

　　近义词:脉冲

　　2.23 接连波 continuous wave

　　与脉冲波相反,它是一种接连振荡的声波。

　　2,24 脉冲长度 pulse length

　　以时刻或周期数值表明的脉冲持续时刻。

　　近义词:脉冲宽度 pulse width

　　2.25 脉冲起伏 pulse amplitude

　　脉冲信号的电压幅值。当选用A型显现时,一般为时基线到脉冲峰顶的高度。

　　2.26 脉冲能量 pulse energy

　　单个脉冲所包括的总能量。

　　2.27 脉冲包络 pulse envelope

　　脉冲显现的轮廓。

　　2.28 质点(振荡)速度 particle velocity

　　在声波传达时,介质质点在其平衡方位上往返振荡的速度。

　　2.29 声速 sound velocity

　　声波在介质中传达的速度,即声波在单位时刻内传达的间隔。

　　2.30 群速度 group velocity

　　频率和相速度只要微小差异的相干波波群包络面的速度。

　　2.31 相速度 phase velocity

　　单色行波中等相面沿法向的传达速度,其数值等于波长与波源振荡频率的乘积。

　　2.32 色散 dispersion

　　声速随频率改动的现象。

　　2.33 色散介质 dispersive medium

　　超声波的相速度和群速度随频率改动的资料。

　　2.34 波长 wave length

　　在波的传达方向,两个相邻同相位质点的间隔。

　　2.35 波列 wave train

　　由同一个源发生的,具有相同的特征,并沿同样路径传达的一列声波。

　　2.36 干与 interference

　　由两个(或两个以上)波源宣布的具有相同频率、相同振荡方向和稳定相位差的波在空间叠加时,在交叠区的不同地点,波振幅进步或下降的现象。

　　2.37 驻波 standing wave; stationary wave

　　两个振幅相同的相干波在同一直线上沿相反方向传达叠加而成的波称为驻波。其特点是具有在空间固定的波腹和波节。

　　2.38 波腹 antinode; wave loop

　　驻波中振幅大的点。

　　2.39 波节 wave node

　　驻波中振幅小(一般为零)的点。

　　2.40 超声场 ultrasonic field

　　充溢超声波的空间。

　　2.41 声压 sound pressure

　　超声场中介质质点在交变振荡的某一瞬时所受的附加压强。

　　2.42 声强 sound intensity

　　单位时刻内涵笔直于声束传达方向的介质单位面积上所经过的均匀声能量,即声波的能流密度。

　　2.43 声强级 sound intensity level -12

　　某一频率的声以分贝为单位的声强,等于这个声的强度与基准声强即10 W/ 平方米的比值的常用对数乘以10。

　　2.44 分贝 (dB) decibel

　　两个振幅或强度比的对数表明。

　　2.45 声阻抗 acoustic impedance

　　声波的声压与质点振荡速度之比,一般用介质的密度ρ和速度C的乘积表明。

　　2.46 声阻抗匹配 acoustic impedance matching

　　声阻抗适当的两介质间的耦合。

　　2.47 近场 near field

　　邻近换能器并具有复杂声束能量的超声区域.

　　近义词:菲涅耳区 Fresnel range

　　2.48 近场长度 near feild length

　　主声束轴线上终一个声压极大值与晶片外表间的间隔.

　　2.49 远场 far field

　　近场以远的声场,在远场中,超声波以必定的指向角传达,并且声压随间隔的增大而单调地衰减(下降).

　　近义词:夫琅荷费区 Fraunhofer range

　　2.50 声束 beam

　　在声源的指向性方向上会集发射的一束超声波.

　　近义词:波束

　　2.51 声束轴线 beam axis

　　探头声束图的声中心线,在远场中被界说为大声压点的轨道,并延伸到近场.

　　2.52 主声束 main beam

　　声源正前方声能会集的区域.

　　近义词:主瓣 main lobe

　　2.53 副瓣 side lobe

　　坐落声源邻近主声束周围的超声束的峰部或显着凸出部.

　　近义词:旁瓣

　　2.54 声束扩散 beam spread

　　超声波经过介质时声束的发散.

　　2.55 指向性 directivity

　　超声能量会集在一个方向发射的特性.晶片尺度越大,频率越高,则指向性越好。

　　2.56 指向角 angle of spread

　　表明指向性锐度的角.

　　近义词:半扩散角

　　2.57 声束有用截面 effective cross-section of beam

　　边际声压比声束轴线声压低ndB(如-6dB和-20dB)的声束的截面.

　　2.58 反射 reflection

　　当超声束从一种介质进入另一种声阻抗不同的介质时,一部分能量被反射回原介质的现象.

　　2.59 全反射 total reflection

　　依据折射定理,当入射角等于或大于临界角时,声波不能透入第二介质(即折射 ),称为全反射.

　　2.60 反射角 angle of reflection

　　反射声束与反射点处界面法线之间的夹角.

　　2.61 反射系数 reflection coefficient

　　反射面上反射波声压与入射波声压之比.

　　2.62 入射角 angle of incidence

　　超声束歪斜射入勘探面的视点,即超声束与入射点处勘探面法线之间的夹角.

　　2.63 折射 refraction

　　当超声束歪斜地从一种介质进入另一种声速不同的介质时,其传达方向的视点发生改动的现象.

　　2.64 折射角 angle of refraction

　　折射波的传达方向与入射点处的勘探面法线之间的夹角.

　　2.65 折射率 refractive index

　　两种声触摸介质的声速之比.

　　2.66 临界角 critical angle

　　超声束的某个入射角,超越此角时,某种特定波型的折射或反射波就不再存在。

　　2.67 临界角 first critical angle

　　当纵波折射角增大至90°时的纵波入射角.

　　2.68 第二临界角 second critical angle

　　当横波折射角增大至90°时的纵波入射角.

　　2.69 第三临界角 third critiical angle

　　当纵波反射角增大至90°时的横波入射角.

　　2.70 透射 transmission

　　当超声波笔直入射于异质界面上时,部分能量透过界面进入第二介质的现象.

　　2.71 透射系数 transmission coefficient

　　透射波声压或声强与入射波声压或声强之比.

　　2.72 往复透过率 echo transmittance of sound pressure

　　在脉冲反射法探伤中,探头接收到的返回声压与入射声压之比.

　　2.73 透声层 sound transparent layer

　　能透过声波而不使声强显着损耗的薄层介质.

　　2.74 掠射角 grazing angle

　　声波以挨近90°入射的角.

　　2.75 头波 head wave

　　当纵波以掠射角射及固体的自在外表时,由波型转换而发生的一种横波.在钢中,头波的视点为33.°

　　2.76 波型转换 mode transformation

　　给定波型的波在传达进程中,因为在外表或边界上反射或折射而发生其他波型的波的进程.

　　2.77 角反射效应 corner effect

　　超声束笔直入射在两笔直平面交线上的反射现象.

　　近义词:角效应

　　2.78 声散射 sound scattering

　　因为在介质中遇到小于波长的障碍物或其他不接连性,而使超声波向各个不同方向发生不规则反射、折射或衍射的现象.

　　2.79 声绕射 sound diffraction

　　声波在传达进程中经过障碍物边际或小孔时所发生的展衍现象.

　　近义词:声衍射

　　2.80 阴影区 shadow

　　因为被检件的几何形状或存在不接连性,而使给定方向传达的超声能量不能抵达的区域.

　　2.81 衰减 attenuation

　　超声波在介质中传达时,随着传达间隔的增大,声压逐渐削弱的现象.

　　2.82 总衰减 total attenuation

　　任何形状的超声束,其特定波型的声压随传达间隔的增大,因为散射、吸收和声束扩散等共同引起的削弱.

　　2.83 衰减系数 attenuation coefficient

　　超声波在介质中传达时,因原料散射在单位间隔内声压的丢失,一般以每厘米分贝表明.

　　2.84 吸收 absorption

　　在传声介质中,因为部分超声能量转变为热能而发生的衰减.

　　2.85 基频 fundamental frequency

　　在共振检测法中,当波长为被检件厚度两倍时的频率.

　　2.86 谐频 harmonics

　　为基频整倍数的频率.

　　2.87 超声频谱 ultrasonic spectroscopy

　　超声波中各频率成分的起伏散布.

　　2.88 不接连(性) discontinuty

　　工件正常组织、结构或外形的任何间断,这种间断或许会,也或许不会影响工件的可用性.

　　2.89 缺点 defect

　　尺度、形状、取向、方位或性质对工件的有用运用会造成损害,或不满足规则检验规范要求的不接连性.

　　2.90 伤 flaw

　　工件或资料的一种不完善,它或许是、也或许不是有害的.假如是有害的,就属于缺点或不接连性.

　　2.91 指示 indication

　　在探伤中,须要对其重要性作出解说的响应或形迹.

　　2.92 相关指示 relevant indication

　　须作鉴定的不接连性的指示.

　　2.93 非相关指示 nonrelevant indication

　　是一些由无法控制的试验条件所发生的真实指示,但与或许构成为一缺点的不接连性并无关系.

　　2.94 假指示 false indication

　　经过不适当的办法或处理所得到的,或许被错误解说为不接连性或缺点的指示.

　　2.95 解说 interpretation

　　确定指示是相关指示还对错相关指示或假指示的进程.

　　2.96 鉴定 evaluation

　　在对所注意的指示作出解说后,就其是否符合规则的检验规范进行确定.

3 术语和界说

GB/T126041界定的以及下列术语和界说适用于本文件。

3.1

采样率samplingrate

在对模拟信号作模数转换时，在单位时刻里收集的样本个数注:采样率单位等同于额率的单位赫兹(Hz)

3.2

超声衍射声时 ultrasonictime-of-flight diffraction;UTOFD超声衍射声波的传达时刻。

3.3

超声衍射声时检测仪UTOFDinstrument声时仪

经过检测缺点两个端头的超声衍射声时和计算它们的时差来完成无损检测的仪器。

3.4

声时仪采样率UTOFD instrument sampling rate声时仪硬件实践可以到达的高的一次采样。

3.5

采样精度samplingaccuracy位深

声时仪将模拟信号样本的起伏数字化时所能到达的精度。

注:采样精度常用模数量化所用的二进制数的位数表明，单位为位(bit)，位数越大，果样精度越高。

3.6

收集深度collection depth存储深度

声时仪收集模拟信号时，一次实时收集所能存储的采样数据点的点数GB/T39849-2021

注:收集深度单位为千点。

3.7

时刻窗长度timewindowslength

以矩形窗为基准，窗内所包括的采样数据点的点数

3.8

响应时刻 response time

从检测直到显现屏显现一幅80%比率的瞬时回波所需的时刻。

3.9

有用增益规模dynamicrange

声时仪可以显现的大信号起伏与小信号起伏之比。小信号起伏受体系噪声的约束，大信号起伏受放大器饱满的约束。

3.10

串扰按捺cross-taikdampingduringtransmission

当声时仪营于双晶探头工作方式(发时器和接收器分开)时，在发射脉冲传送进程中，从发射器输出

端到接收器输人端的能量走漏按捺量。

4 测验办法

4.1 测验条件

声时仪应在下列条件下进行测验: a)环境温度20℃士5℃; b)相对湿度45%~75%;

c)交流供电电压为220V差错为士2%; d)交流供电频率为50Hz差错为士1Hzi e)直流供电电压，差错为额定值的±1%; D应防止外电磁场搅扰: g) 通风良好:

h) 防止阳光直射。

4.2 仪器设备

所用电子仪器的功能及其稳定性应满足检测要求。选用下列首要仪器设备: a)带宽不小于100MHz的示波器。

b)阻值为50Ω和75Ω，大允许相对差错为士1%的无感电阻

c)步进1dB总衰减量100dB输出阻抗500的规范衰减器，当信号频率在15MHz以内时任

意10dB规模的累积差错应在士0.3 dB以内。 d) 以下两种发生器任选一种;

1) 一台任意波形发生器;

2)两台脉冲信号发生器，带有外部触发或选通闸门，能输出两个门控的正弦射频信号串。这

两个信号的起伏应能独自调整，调整规模应到达20dB

注:假如运用两台脉冲信号发生器。选用合适的四配电器，使这两台信号发生器的输出合并为一路检测信号。 e)维护电路,其示例如图1所示。

f) 数字计时器，可以在1000个(可调)触发脉冲后发生一个溢出脉冲，同时，可以丈量两个相邻

溢出脉冲的间隔时刻，准确到土0.01%。