[发明专利]一种平面楔块超声表面波探头性能参数测定方法及装置

说明书

本发明公开了一种平面楔块超声表面波探头性能参数测定方法及系统，属于超声检测技术领域。通过第一夹具和第二夹具将平面楔块超声表面波探头固定后，通过平移机构就能实现平面楔块超声表面波探头的相对水平移动，当位置调整好后，再通过锁紧装置就能将两者锁定，进行后续相关操作，避免位置的改变影响测定结果。本发明在不需要试块条件下，采用两个性能参数相同的平面楔块超声表面波探头就能够获得探头的相关参数。该方法操作简便，不依赖于操作者的经验和技能水平，具有良好的适用性；且测定结果精确，不需要根据探头的型号准备相应的试块，减少了试块的购置成本，且适应性好。

技术领域

本发明属于超声检测技术领域，具体涉及一种平面楔块超声表面波探头性能参数测定方法及装置。

背景技术

当介质表面受到交变应力作用时，产生沿介质表面传播的波，称为超声表面波。超声表面波使固体表面质点产生的复合振动轨迹是绕其平衡位置的椭圆，椭圆的长轴垂直于波的传播方向，短轴平行于波的传播方向。质点振幅的大小与材料的弹性及超声表面波的渗透深度有关，其振动能量随深度增加而迅速减弱。当超声表面波的渗透深度在接近一个波长时，质点的振幅已经很小了。当超声表面波在传播途中碰到棱边时，若棱边曲率半径R大于5倍波长，超声表面波可不受阻拦的完全通过。当R逐渐变小时，部分超声表面波能量被棱边反射。当R小于等于波长时，反射能量很大。在超声检测中利用这种反射特性来检测工件表面和近表面的缺陷。基于此原理，超声表面波可用于检测工件表面缺陷。例如，平坦形工件、弹簧、圆筒形工件、汽轮机转子R圆弧、叶片的表面缺陷检测。

在金属表面缺陷检测中，超声表面波的产生多来自于纵波波型变换。倾斜入射至界面上的纵波，当楔块内入射角大于第二临界角α_Ⅱ时，在被检工件中既无纵波，也无横波，而是在楔块与工件的界面上出现超声表面波，产生的入射角α应满足以下公式

其中，C_L1表示楔块的纵波声速。C_S2表示工件的横波声速。

在常规超声斜探头的超声检测中，为了对缺陷精确定位，必须借助标准试块或对比试块对斜探头的入射点、K值、零位、前沿进行精确测定。然而，表面波探头属于特殊类型的斜探头，特点是K值为∞。与常规斜探头不同，常规超声斜探头激发的声波在工件内部传播，其入射点、零位、前沿可通过试块测定出来。但是超声表面波探头激发的表面波在工件表面传播，目前表面波探头理论入射点、零位、前沿无法通过试块测定出来。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种平面楔块超声表面波探头性能参数测定方法及装置，操作简便，在不需要试块条件下，采用两个性能参数相同的平面楔块超声表面波探头就能够获得探头的相关参数。

本发明是通过以下技术方案来实现：

本发明公开了一种平面楔块超声表面波探头性能参数测定方法，包括：

将两个性能参数相同的平面楔块超声表面波探头中心对称放置并耦合，两个平面楔块超声表面波探头分别与超声检测仪器的发射接口和接收接口连接，超声检测仪器设置为双晶模式，通过超声检测仪器获得两个平面楔块超声表面波探头的直射波信号，水平调整两个平面楔块超声表面波探头的相对位置，直至直射波信号幅值达到最高；

测量两个平面楔块超声表面波探头平面楔块的重叠区域长度，入射点位于重叠区域长度的中点，前沿长度为重叠区域长度的一半，零位为直射波信号传播时间的一半。

优选地，性能参数包括中心频率、带宽、电阻抗、相对脉冲回波灵敏度、晶片材质、晶片尺寸、晶片形状、平面楔块材质、平面楔块尺寸、平面楔块形状和探头外壳尺寸。