CN104297350A - 测量超声波斜探头折射角的试块及其测量方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于测量超声波斜探头折射角的试块，其特征在于：所述的试块包括相互垂直的底面和竖直面、位于底面和竖直面之间的第一圆弧面、位于前后两侧的前侧面和后侧面，所述的第一圆弧面为向内凹陷的一四分之一内圆弧面，所述的前侧面或后侧面靠近第一圆弧面的边缘上刻有角度刻度，所述角度刻度值表示刻度点位置到所述第一圆弧面的圆心的连线与竖直面之间的夹角。
Description
技术领域
本发明涉及一种测量超声波斜探头折射角的试块及其测量方法。
背景技术
在现有技术中，超声波探头入射点和折射角测量方法繁琐且精确度不高。如目前普遍采用菱角反射法测量入射点，将探头楔块的圆弧面置于试块的菱角上，前后移动探头，使菱角反射波最高时试块菱角处对应的点为探头入射点。折射角的测量方法：先加工一个实心圆柱体试块，试块的曲率半径与工件相同，在试块表面附近加工一个横孔。然后将探头置于试块上，前后移动探头，找到横孔的最高回波，测定探头入射点至横孔的距离，并经过入射点的直径，此时经过入射点的直径所在直线和入射点到横空所在直线之间的夹角为折射角。以上测量方法需要使用测量仪器且需计算和查表，这样增加了测量误差。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种设计与工件相同曲率的专用试块及测量方法，提高超声波斜探头入射点、折射角测量的准确度，并便于现场操作。本发明提供一种用于测量超声波斜探头入射点和折射角的试块，所述的试块包括相互垂直的底面和竖直面、第一圆弧面、位于前后两侧的侧面，所述的第一圆弧面为向内凹陷的一四分之一内圆弧面，所述的侧面靠近第一圆弧面的边缘上刻有角度刻度。
优选地，所述的第一圆弧面的半径为R，所述的第一圆弧面的弧度与被检工件的弧度一致，在第一圆弧面的最高点向上延伸形成第二圆弧面，所述的第二圆弧面与所述的第一圆弧面的圆心、半径相同，所述的试块还包括一第三圆弧面，所述的第三圆弧面的一端与所述的第二圆弧面相连接，另一端与所述的竖直面相连接，且所述第三圆弧面的圆心位于第一圆弧面的最高点，且所述第三圆弧面的半径r<R，在所述第一圆弧面的最高点附近的侧面上标有圆心刻槽O。
优选地，所述的试块采用与被检工件声学特性相似的材料制作，所述试块的厚度为25mm。
本发明还提供一种使用上述试块测量超声波斜探头参数方法，将所述的超声波斜探头放置在第二圆弧面上，沿所述的圆弧面移动斜探头，斜探头所发出的声束朝向试块的第三圆弧面，将第三圆弧面的反射波调整到最大幅值，此时斜探头入射点处于圆心刻槽O,确定斜探头入射点位置，测量入射点距离斜探头前端的前沿长度，在斜探头上做出入射点位置的标识。
优选地，将斜探头放置与被检工件曲率相同的试块的第一圆弧面上，斜探头所发出的声束朝向试块的底面，沿所述的第一圆弧面移动，将底面反射波调整到最大幅值，所述的斜探头入射点位置对应的角度刻度值即为所述斜探头的折射角。
由于以上技术方案的采用，本发明与现有技术相比具有如下优点：
本发明提供的超声波试块和测量方法可以用于当前广泛采用的筒体内部纵焊缝超声波检验、环焊缝内部轴向缺陷的超声波检验；管道内部轴向缺陷的超声波检验中弧面斜探头入射点和折射角的测量；本发明根据超声波反射的特性，对于弧面超声波斜探头设计了专用试块，试块外形简单、使用方便。本发明利用超声波在专用试块弧面处反射并在试块上加工弧面圆心刻槽，实现便捷、准确地进行弧面斜探头入射点的测量。本发明利用超声波在专用试块底面处反射，并在试块上加工折射角刻度，实现快速、准确地进行弧面斜探头折射角的测量。本发明对于弧面超声波斜探头的测量方法，无需使用专用测量仪器、无需计算和查表，很好地解决了弧面斜探头入射点和折射角测量的难题。
附图说明
下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：
图1为本发明所述的一种用于测量超声波斜探头入射点和折射角的试块的结构示意图；
图2为本发明所述的一种用于测量超声波斜探头入射点和折射角的试块的另一实施例的结构示意图，
1、试块；2、斜探头。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明做进一步详细说明。应理解，这些实施例是用于说明本发明的基本原理、主要特征和优点，而本发明不受以下实施例的范围限制。实施例中采用的实施条件可以根据具体要求做进一步调整，未注明的实施条件通常为常规实验中的条件。
如图1所示，一种用于测量超声波斜探头折射角的试块1，所述的试块1包括第一圆弧面、底面AB、竖直面AC及位于前后两侧的侧面，所述的底面AB与所述的竖直面AC相垂直，所述侧面上刻有角度刻度。所述的第一圆弧面为一向内凹陷的四分之一内圆弧面。所述的试块如同一个长方体的一个角被截取一块四分之一圆柱体。试块1采用与被检工件声学特性相似的材料制作，试块1的厚度为25mm。试块1的第一圆弧面的曲率与被检工件的曲率相差应小于10%。试块1靠近第一圆弧面的侧面永久刻槽的形式标示折射角刻度。并标示30°、40°、50°、60°、70°折射角度值。所述的折射角度表示刻度点位置到圆心的连线与竖直面AC之间的夹角。对于工件曲率半径大于120mm的试块，角度刻度间距至少为0.5°，对于工件曲率半径小于或等于120mm的试块，角度刻度间距为1°。从侧面看，∠BAC为直角。
将超声波斜探头放置于与被检测工件曲率相同的试块的圆弧面上，声束朝向试块1的底面AB，移动斜探头2，将底面AB的反射波调整到最大幅值，此时超声波声束与底面AB相垂直，斜探头2的入射点位置对应的试块侧面刻度值即为该斜探头2的折射角。
如图2所示，为本发明另一种实施例所涉及的一种试块1，所述的试块1包括第一圆弧面、底面、竖直面及位于前后两侧的侧面，所述的底面与所述的竖直面相垂直，所述侧面上刻有角度刻度。所述的第一圆弧面为一向内凹陷的四分之一内圆弧面。第一圆弧面的半径为R，第一圆弧面的曲率与被检测工件的曲率一致。在第一圆弧面的最高点向上延伸形成第二圆弧面，所述的第二圆弧面与第一圆弧面圆心、半径相同，所述的试块1还包括一第三圆弧面，所述的第三圆弧面的一端与所述的第二圆弧面相连接，另一端与所述的竖直面相连接，且所述第三圆弧面的圆心位于第一圆弧面的最高点，且所述第三圆弧面的半径r<R，在所述第一圆弧面的最高点附近的侧面上标有圆心刻槽O。图2所示的试块1与图1所示的试块相比进行了进一步的改进，所述的试块1采用与被检工件声学特性相似的材料制作，所述试块1的厚度为25mm。
使用如图2所示的试块1进行斜探头2入射点和折射角的测量时，斜探头2入射点和折射角的测量在同一侧的弧面上进行，将所述的超声波斜探头2放置在第二圆弧面上，沿所述的圆弧面移动斜探头2，斜探头2所发出的声束朝向试块的第三圆弧面，将第三圆弧面的反射波调整到最大幅值，此时斜探头2入射点处于圆心刻槽O,确定斜探头2入射点位置，测量入射点距离斜探头2前端的前沿长度，在斜探头2上做出入射点位置的标识。将斜探头2放置与被检工件曲率相同的试块1的第一圆弧面上，斜探头2所发出的声束朝向试块的底面，沿所述的第一圆弧面移动，将底面反射波调整到最大幅值，所述的斜探头2入射点位置对应的角度刻度值即为所述斜探头2的折射角。
本发明所述的前后位置是指如图所示的试块中朝向纸面外的为前侧，圆弧面与竖直面AC两个面相交的位置为上方。
以上对本发明做了详尽的描述，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，其目的在于让熟悉此领域技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种用于测量超声波斜探头折射角的试块，其特征在于：所述的试块包括相互垂直的底面和竖直面、位于底面和竖直面之间的第一圆弧面、位于前后两侧的前侧面和后侧面，所述的第一圆弧面为向内凹陷的一四分之一内圆弧面，所述的前侧面或后侧面靠近第一圆弧面的边缘上刻有角度刻度，所述角度刻度值表示刻度点位置到所述第一圆弧面的圆心的连线与竖直面之间的夹角。
2.根据权利要求1所述的一种用于测量超声波斜探头折射角的的试块，其特征在于：所述的第一圆弧面的半径为R，所述的第一圆弧面的弧度与被检工件的弧度一致，在第一圆弧面的最高点向上延伸形成第二圆弧面，所述的第二圆弧面与所述的第一圆弧面的圆心、半径相同，所述的试块还包括一第三圆弧面，所述的第三圆弧面的一端与所述的第二圆弧面相连接，另一端与所述的竖直面相连接，且所述第三圆弧面的圆心位于第一圆弧面的最高点，且所述第三圆弧面的半径r<R，在所述第一圆弧面的最高点附近的侧面上标有圆心刻槽O。
3.根据权利要求2所述的一种于测量超声波斜探头折射角的的试块，其特征在于：所述试块的厚度为25mm。
4.使用权利要求1~3任一项所述的试块测量超声波斜探头入射点和折射角的方法，其特征在于：将斜探头放置与被检工件曲率相同的试块的第一圆弧面上，斜探头所发出的声束朝向试块的底面，沿所述的第一圆弧面移动，将底面反射波调整到最大幅值，所述的斜探头入射点位置对应的角度刻度值即为所述斜探头的折射角。
5.根据权利要求4所述的试块测量超声波斜探头入射点和折射角的方法，其特征在于：将所述的超声波斜探头放置在第二圆弧面上，沿所述的圆弧面移动斜探头，斜探头所发出的声束朝向试块的第三圆弧面，将第三圆弧面的反射波调整到最大幅值，此时斜探头入射点处于圆心刻槽O，确定斜探头入射点位置，测量入射点距离斜探头前端的前沿长度，在斜探头上做出入射点位置的标识。
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