CN101832975A - 一种超声波探伤仪内、外圆弧探头校准方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种超声波探伤仪内、外圆弧探头校准方法，涉及一种仪器校准方法，包括一超声波探伤仪，在欲探测工件上截取一块作为探头校准的试块，以及一用于超声波探伤仪的内圆弧或外圆弧探头，并在试块上分别钻2个距离不等的孔；使用内圆弧探头来回查找两孔，直到超声波探伤仪上面显示两孔的最高反射回波，分别得到探头内超声波发出端至两孔的距离，并测量探头最前沿到两孔法线的弧长；按照数学模型分别得到内圆弧或外圆弧探头其探头内部声程a、探头前沿b及探头K值：本发明填补了目前用于超声波探伤仪内、外圆弧探头校准K值，a和b值的方法、试块的空白，缩短试块制作周期、成本，提高探头的使用率和使用周期。

Description

一种超声波探伤仪内、外圆弧探头校准方法

技术领域

本发明涉及一种仪器校准方法，尤其涉及一种用于超声波探伤仪的内、外圆弧探头校准方法。

背景技术

现在超声波探伤仪使用内、外圆弧探头探测时，只有一种‘唇形试块’用来测量探头的前沿b，而对探头的K值与超声波在探头内部所走的距离a，却无法做出准确的判断，只能根据探头厂家所提供的K值与超声波在探头内部所走的距离a，进行粗略计算，但是往往探头实际的K值与a会与制作的值有一点偏差，再加上探头在使用过程中的损耗，K值与a会发生相应的变化，但是使用人员无法判断和校准，当探头磨损到一定程度，缺陷的定位会出现偏差，使用人员只能更换探头，这样会提高使用方的成本。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明目的在于提供一种超声波探伤仪内、外圆弧探头校准方法，填补目前用于超声波探伤仪内、外圆弧探头校准K值，a和b值的方法、试块的空白，缩短试块制作周期、成本，提高探头的使用率和使用周期。

本发明的技术方案是：一种超声波探伤仪内、外圆弧探头校准方法，包括一超声波探伤仪，其通过探头发射超声波进行工件探伤，本方法依次包括以下步骤：

1)在欲探测工件上截取一块作为探头校准的试块，试块外径为R，内径为r，以及一用于超声波探伤仪的内圆弧或外圆弧探头，并在试块上沿其轴线方向分别钻2个到试块轴线距离为H1和H2的孔h₁和孔h₂，两孔直径为φ，且H1≠H2；

2)使用探头来回查找孔h₁，直到超声波探伤仪上面显示孔h₁的最高反射回波，得到探头内超声波发出端至孔h₁的距离S1，并测量探头最前沿到孔h₁法线的弧长L1，然后继续使用探头来回移动，直到超声波探伤仪上面显示孔h₂的最高反射回波，得到探头内超声波发出端至孔h₂的距离S2，并测量探头最前沿到孔h₂法线的弧长L2；

3)按照下述数学模型分别得到内圆弧或外圆弧探头其探头内部声程a、探头前沿b及探头K值：

A、内圆弧探头：

探头前沿b：

b＝β-Sin^-1(h1+r)*Sin((L2-L1)/r)/sqrt((h1+r)²+(h2+r)²-2*(h1+r)*(h2+r)*cos(L2-L1)/r)*r-L2

探头K值：

β＝Sin^-1((h2+r)*(Sin(Sin^-1(h1+r)*Sin(L2-L1)/r/sqrt((h1+r)²(h2+r)²-2*(h1+r)*(h2+r)*cos((L2-L1)/r))/r)，tgβ＝K

探头内部声程a：

$+{(h2+r)}^2-2*(h1+r)*(h2+r)*\cos ((L2-L1)/r)\left]\right\}/\sin \left({\sin }^{-1}\right[(h1+r)*\sin ((L2-L1$

$)/r)/\mathrm{sqrt}({(h1+r)}^2+{(h2+r)}^2-2*(h1+r)*(h2+r)*\cos (L2-L1)/r)\left]\right)$

其中：h1＝H1-r，h2＝H2-r；

B、外圆弧探头：

探头K值：

K＝tg[Sin^-1(R-h1)/R*Sin(Sin^-1(Sin(L₂-L₁)/R(R-h₂)/(R-h₁)²+(R-h₂)²-2*(R-h₁)*(R-h₂)*cos((L₂-L₁)/R))]

探头前沿b：

b＝(180-tg^-1K-(180-Sin^-1(Sin(L₂-L₁)/R(R-h₂)/(R-h₁)²+(R-h₂)²-2*(R-h₁)*(R-h₂)*cos((L₂-L₁)/R)))*R/57.3-L₁

探头内部声程a：

a＝S-(R-h1)*sin(Sin^-1(Sin((L₂-L₁)/R)*(R-h2)/((R-h₁)²+(R-h₂)²-2*(R-h₁)*(R-h₂)*cos((L₂-L₁)/R))))*sin(tg^-1K)+φ/2

其中：h1＝R-H1，h2＝R-H2。

本发明的有益效果是：第一在于试块的制作方法简便，快捷。探伤使用人员可以根据不同的圆弧大小，快速的制作试块，无需经过专业的厂家去制作试块，缩短了试块制作的周期，也缩减了试块制作的成本。第二是校准方法简单，使用人员无需经过专业的培训及可使用本方法进行校准。第三是操作人员在探头使用过一段时间之后，可以对探头的K值，a和b进行重新效验，提高了查找缺陷的准确性，而不再像以前探头使用过一段时间之后，只能够将探头扔掉或作废处理，提高了探头的使用率和使用周期，大大削减了使用方的成本。

附图说明

图1为本发明实施例的内圆弧探头校准操作示意图；

图2为本发明实施例的外圆弧探头校准操作示意图。

具体实施方式

作为本发明的一种实施方式，一种超声波探伤仪内、外圆弧探头校准方法，包括一超声波探伤仪，其通过探头发射超声波进行工件探伤，其特征在于，本方法依次包括以下步骤：

1)在欲探测工件上截取一块作为探头校准的试块1，试块1外径为R，内径为r，以及一用于超声波探伤仪的内圆弧或外圆弧探头2、3，并在试块1上沿其轴线方向分别钻2个到试块轴线距离为H1和H2的孔h₁4和孔h₂5，两孔4、5直径为φ，且H1≠H2；

2)如图1、2所示，分别使用内圆弧或外圆弧探头2、3在试块1内壁或外壁上来回查找孔h₁4，直到超声波探伤仪上面显示孔h₁4的最高反射回波，得到探头2、3内超声波发出端至孔h₁4的距离S1，并测量探头2、3最前沿到孔h₁4法线的弧长L1，然后继续使用探头2、3来回移动，直到超声波探伤仪上面显示孔h₂5的最高反射回波，得到探头2、3内超声波发出端至孔h₂5的距离S2，并测量探头2、3最前沿到孔h₂5法线的弧长L2；

3)按照下述数学模型分别得到内圆弧或外圆弧探头2、3其探头内部声程a、探头前沿b及探头K值：

A、内圆弧探头：

探头前沿b：

b＝β-Sin^-1(h1+r)*Sin((L2-L1)/r)/sqrt((h1+r)²+(h2+r)²-2*(h1+r)*(h2+r)*cos(L2-L1)/r)*r-L2

探头K值：

β＝Sin^-1((h2+r)*(Sin(Sin^-1(h1+r)*Sin(L2-L1)/r/sqrt((h1+r)²(h2+r)²-2*(h1+r)*(h2+r)*cos((L2-L1)/r))/r)，tgβ＝K

探头内部声程a：

$+{(h2+r)}^2-2*(h1+r)*(h2+r)*\cos ((L2-L1)/r)\left]\right\}/\sin \left({\sin }^{-1}\right[(h1+r)*\sin ((L2-L1$

$)/r)/\mathrm{sqrt}({(h1+r)}^2+{(h2+r)}^2-2*(h1+r)*(h2+r)*\cos (L2-L1)/r)\left]\right)$

其中：h1＝H1-r，h2＝H2-r；

B、外圆弧探头：

探头K值：

K＝tg[Sin^-1(R-h1)/R*Sin(Sin^-1(Sin(L₂-L₁)/R(R-h₂)/(R-h₁)²+(R-h₂)²-2*(R-h₁)*(R-h₂)*cos((L₂-L₁)/R))]

探头前沿b：

b＝(180-tg^-1K-(180-Sin^-1(Sin(L₂-L₁)/R(R-h₂)/(R-h₁)²+(R-h₂)²-2*(R-h₁)*(R-h₂)*cos((L₂-L₁)/R)))*R/57.3-L₁

探头内部声程a：

a＝S-(R-h1)*sin(Sin^-1(Sin((L₂-L₁)/R)*(R-h2)/((R-h₁)²+(R-h₂)²-2*(R-h₁)*(R-h₂)*cos((L₂-L₁)/R))))*sin(tg^-1K)+φ/2

其中：h1＝R-H1，h2＝R-H2。

以上对本发明所提供的一种超声波探伤仪内、外圆弧探头校准方法进行了详尽介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (1)

1.一种超声波探伤仪内、外圆弧探头校准方法，包括一超声波探伤仪，其通过探头发射超声波进行工件探伤，其特征在于，本方法依次包括以下步骤：

1)在欲探测工件上截取一块作为探头校准的试块，试块外径为R，内径为r，以及一用于超声波探伤仪的内圆弧或外圆弧探头，并在试块上沿其轴线方向分别钻2个到试块轴线距离为H1和H2的孔h₁和孔h₂，两孔直径为φ，且H1≠H2；

2)使用探头来回查找孔h₁，直到超声波探伤仪上面显示孔h₁的最高反射回波，得到探头内超声波发出端至孔h₁的距离S1，并测量探头最前沿到孔h₁法线的弧长L1，然后继续使用探头来回移动，直到超声波探伤仪上面显示孔h₂的最高反射回波，得到探头内超声波发出端至孔h₂的距离S2，并测量探头最前沿到孔h₂法线的弧长L2；

3)按照下述数学模型分别得到内圆弧或外圆弧探头其探头内部声程a、探头前沿b及探头K值：

A、内圆弧探头：

探头前沿b：

b＝β-Sin^-1(h1+r)*Sin((L2-L1)/r)/sqrt((h1+r)²+(h2+r)²-2*(h1+r)*(h2+r)*cos(L2-L1)/r)*r-L2

探头K值：

β＝Sin^-1((h2+r)*(Sin(Sin^-1(h1+r)*Sin(L2-L1)/r/sqrt((h1+r)²(h2+r)²-2*(h1+r)*(h2+r)*cos((L2-L1)/r))/r)，tgβ＝K

探头内部声程a：

${(h2+r)}^2-2*(h1+r)*(h2+r)*\cos ((L2-L1)/r)\left]\right\}/\sin \left({\sin }^{-1}\right[(h1+r)*\sin ((L2-L1$

$)/r)/\mathrm{sqrt}({(h1+r)}^2+{(h2+r)}^2-2*(h1+r)*(h2+r)*\cos (L2-L1)/r)\left]\right)$

其中：h1＝H1-r，h2＝H2-r；

B、外圆弧探头：

探头K值：

K＝tg[Sin^-1(R-h1)/R*Sin(Sin^-1(Sin(L₂-L₁)/R(R-h₂)/(R-h₁)²+(R-h₂)²-2*(R-h₁)*(R-h₂)*cos((L₂-L₁)/R))]

探头前沿b：

b＝(180-tg^-1K-(180-Sin^-1(Sin(L₂-L₁)/R(R-h₂)/(R-h₁)²+(R-h₂)²-2*(R-h₁)*(R-h₂)*cos((L₂-L₁)/R)))*R/57.3-L₁

探头内部声程a：

a＝S-(R-h1)*sin(Sin^-1(Sin((L₂-L₁)/R)*(R-h2)/((R-h₁)²+(R-h₂)²-2*(R-h₁)*(R-h₂)*cos((L₂-L₁)/R))))*sin(tg^-1K)+φ/2

其中：h1＝R-H1，h2＝R-H2。

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