R角结构超声相控阵检测用曲面线阵探头的声场测量方法

摘要

本发明是一种R角结构超声相控阵检测用曲面线阵探头的声场测量方法，该方法描述了声场测量系统的组成，给出了曲面线阵探头在R角结构检测中声场的测量步骤，同时规定了声场测量用对比试块的结构、灵敏度调节方法和对声场测试结果有效性的判断。本发明具有的优点是可实现整个R角弧度区域的声场测量，更加准确的掌握声场沿不同方向的分布规律，对缺陷评判起到重要的指导作用。

主权项

一种R角结构超声相控阵检测用曲面线阵探头的声场测量方法，所述R角结构为连接两个平板平面(1)的单曲率圆弧面(2)，单曲率圆弧面(2)的圆弧曲率半径大于3mm，小于25mm，单曲率圆弧面(2)的圆弧开口角度大于30°，小于180°，所述单曲率圆弧面(2)沿圆弧方向的截面称为圆弧截面(3)，圆弧截面(3)的厚度与平板平面(1)的厚度相同，该圆弧截面(3)与上述两个平板平面(1)垂直，所述超声检测装置包括超声相控阵检测仪器(4)、曲面线阵探头(5)、编码器(6)和声场测量用对比试块(7)，超声相控阵检测仪器(4)通过电缆线(8)与编码器(6)、曲面线阵探头(5)连接，对比试块(7)的沿R角延伸方向上的长度大于200mm，该长度方向与圆弧截面(3)垂直，对比试块(7)的材料、R角结构和制备工艺与被检测的R角结构相同，其特征在于：该测量方法的步骤如下：步骤一、在对比试块(7)的三个相邻的圆弧截面(3)上、由对比试块(7)的外表面向内加工直径为1mm的平底孔(8)，相邻的圆弧截面(3)之间的距离为25mm，每一个圆弧截面(3)上加工三个平底孔(8)，三个平底孔(8)的位置分别位于圆弧截面(3)上圆弧的顶端、中心、底端，三个平底孔(8)的中心线(9)均与该位置处圆弧的切线垂直，所述三个圆弧截面(3)上共加工有九个平底孔(8)，其中：三个位于圆弧截面(3)上圆弧顶端的平底孔(8)的埋深分别为：a、0.5mm或圆弧截面(3)厚度的1/3，取两者中数值小的；b、圆弧截面(3)厚度的1/2；c、圆弧截面(3)厚度的2/3或圆弧截面(3)厚度减0.5mm，取两者中数值大的；三个位于圆弧截面(3)上圆弧中心的平底孔(8)的埋深分别为：a、0.5mm或圆弧截面(3)厚度的1/3，取两者中数值小的；b、圆弧截面(3)厚度的1/2；c、圆弧截面(3)厚度的2/3或圆弧截面(3)厚度减0.5mm，取两者中数值大的；三个位于圆弧截面(3)上圆弧底端的平底孔(8)的埋深分别为：a、0.5mm或圆弧截面(3)厚度的1/3，取两者中数值小的；b、圆弧截面(3)厚度的1/2；c、圆弧截面(3)厚度的2/3或圆弧截面(3)厚度减0.5mm，取两者中数值大的；步骤二、将对比试块(7)放置在水槽中，曲面线阵探头(5)通过水耦合在对比试块(7)上，设置曲面线阵探头(5)的工作方式，扫查间距为0.5mm，采样信号门的水平位置设置在平底孔(8)反射回波上，调节超声相控阵检测仪器(4)的增益，分别使各平底孔(8)的反射信号幅度达到超声相控阵检测仪器(4)的显示屏满刻度的80％，并记录各平底孔(8)的增益值，然后沿对比试块(7)R角的延伸方向分别对对比试块(7)中的各个平底孔(8)进行相控阵C扫描成像和B扫描成像，在相控阵C扫描成像中，以6dB法测量各个平底孔(8)在对比试块(7)R角结构的延伸方向的延伸成像尺寸和在对比试块(7)R角结构的圆弧截面(3)上沿圆弧的表征圆弧成像尺寸，在相控阵B扫描成像中，测量各个平底孔(8)的埋深；步骤三、将各平底孔(8)的表征圆弧成像尺寸按以下公式进行修正，得到各个平底孔(8)沿对比试块(7)R角结构的圆弧截面(3)上圆弧的圆弧成像尺寸，修正公式如下：式中：x为圆弧成像尺寸，r为对比试块(7)R角结构的单曲率圆弧面(2)的曲率半径，h为平底孔(8)埋深，R为曲面线阵探头(5)晶片分布曲率半径，l为表征圆弧成像尺寸；步骤四、如果圆弧成像尺寸X和延伸成像尺寸均大于相应的平底孔(8)真实尺寸，则圆弧成像尺寸X为曲面线阵探头(5)在对比试块(7)中相应平底孔(8)位置处在圆弧截面(3)上沿圆弧的的声束宽度，延伸成像尺寸为曲面线阵探头(5)在对比试块(7)中相应平底孔(8)位置处沿R角的延伸方向的声束宽度；如果圆弧成像尺寸X和延伸成像尺寸中有一个小于或等于相应的平底孔(8)真实尺寸，则重复上述步骤一至三，其中不同之处是在该平底孔(8)的位置上，加工更小直径尺寸的平底孔(8)，直径减小值为0.2mm，直到该平底孔(8)的圆弧成像尺寸X和延伸成像尺寸均大于相应的平底孔(8)真实尺寸。