CN107514966A - 一种超声波横波斜探头声轴偏斜角的测量装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种超声波横波斜探头声轴偏斜角的测量装置及方法，该测量装置包括定位基准，所述定位基准包括定位直边，以及一体地连接于所述定位直边一端并与之形成T型结构的角度尺；摆动靠尺，所述摆动靠尺的一端通过连接圆销转动连接于所述定位直边的另一端，所述摆动靠尺的另一端向所述角度尺一侧延伸。所述摆动靠尺以所述连接圆销为转动原点，能够在所述角度尺上来回摆动。本发明实现了对超声波横波斜探头的声轴偏斜角大小精准测量的目的，简便、适用、快速，减少误差，保证了测量的规范性，同时也有利于对超声波检测过程中的对缺陷判断。

Description

一种超声波横波斜探头声轴偏斜角的测量装置及方法

技术领域

本发明涉及一种检测装置及方法，特别是关于一种用于超声波检测时对横波斜探头的声轴偏斜角进行精准检测的测量装置及方法。

背景技术

超声波无损检测作业是利用均匀材料中由于不均匀缺陷的存在，造成的材料不连续，这种不连续性会在材料内部产生不同大小的界面，进而造成声阻抗的不一致，而超声波会在不同声阻抗的材料交界面(或“缺陷”)上发生反射现象，形成界面反射波。超声波探伤就是利用这种界面反射波的出现，对工件中缺陷的位置和大小进行准确定位。

超声波探伤仪器通过事先在其示波器上设定好的线性比例关系，界面反射波会显示在示波器的某一位置上，该界面反射波在示波器上显示的高低(即dB值的大小)则代表了反射界面或缺陷的大小，根据设定好的线性比例关系可直接读出界面反射波所处的位置，即反射界面或缺陷所在的位置，从而实现了对工件内部缺陷的定位；同时，通过界面反射波dB值大小，可以判定出反射界面或缺陷的大小，即实现了对工件内部缺陷的定量。而这个定位和定量是否准确，与超声波探伤仪器、探头及其组合的各项性能参数直接密切相关。因此，在超声波无损检测作业中，首先要根据相关标准中对相关参数的具体规定参数值，对使用的超声波探伤仪器、探头及其组合各项性能参数进行技术检测，检测合格后方可投入使用。

其中，超声波横波斜探头的声轴偏斜角是评定超声波探伤仪器性能的一个重要标准，声轴偏斜角是指从探头晶片激发出的声束中心轴线，与垂直于探头晶片方向间的偏移角度，这个角度理论上讲应该为0°，但在探头的实际制作过程中，难免会有误差，因此对该声轴偏斜角度的大小在不同的标准里，都进行了相关规定。目前，超声波横波斜探头声轴偏斜角的测量方法规定如下：

将探头10置于CSK－IA标准试块20的表面上，其中，K＜1的探头10，探测时用试块20的上端面(如图1(a)所示)；K≥1的探头10，探测时用试块20的下端面(如图1(b)所示)；前后移动和左右摆动探头10，使所测试端面回波最高，然后用量角器测量探头10侧面与试块20端面法线的夹角θ(如图1(c)所示)，该夹角θ即声轴偏斜角。测量该声轴偏斜角θ时，应在找出棱角反射最佳反射回波(及最高反射波)的位置上，即需要保证探头10的位置不变的条件下进行，同时还需找出与试块20横向垂直方向的位置，然后再用量角器测量探头10与该横向垂直方向的间夹角的大小。虽然测量过程比较简单，但读取具体参数时却比较复杂，测数困难，几乎无法准确读取。由于测量过程需要直尺、量角器、探头三者同时配合使用测量，而且还需要确定角度的中心位置，因此测量该声轴偏斜角大小基本都是通过目视大致测量，角度测量具有较大的不准确性。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种超声波横波斜探头声轴偏斜角的测量装置及方法，以方便、准确的测量出探头声轴偏斜角的大小。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种超声波横波斜探头声轴偏斜角的测量装置，其特征在于，该测量装置包括：定位基准，所述定位基准包括定位直边，以及一体地连接于所述定位直边一端并与之形成T型结构的角度尺；摆动靠尺，所述摆动靠尺的一端通过连接圆销转动连接于所述定位直边的另一端，所述摆动靠尺的另一端向所述角度尺一侧延伸；所述摆动靠尺以所述连接圆销为转动原点，能够在所述角度尺上来回摆动。

在一个优选的实施例中，所述定位直边设置为窄长条形，其另一端设置有用于与测试用试块一侧靠紧的第一圆销孔，所述定位直边内侧长度设置为与所述测试用试块宽度相等。

在一个优选的实施例中，所述摆动靠尺设置为长条形，其一端设有第二圆销孔，所述连接圆销穿过所述第一圆销孔和第二圆销孔将所述定位直边和摆动靠尺连接成一体。

在一个优选的实施例中，在所述摆动靠尺另一端的中心部位且与所述角度尺接触处设置有细针式指针，通过所述指针对应在所述角度尺上的角度刻度即可直接读取所述摆动靠尺的摆动角度。

在一个优选的实施例中，所述角度尺设置为横向长方形，并与所述定位直边成90°设置，用于与所述测试用试块的另一侧靠紧。

在一个优选的实施例中，所述角度尺的上侧面从所述定位直边中心作为0°起始，分别向两侧刻出以所述连接圆销为圆心的角度刻度线，最小刻度设置为0.25°，且上侧面的角度刻度线适应角度方向；同时，在相邻的两外侧面上设置同样的角度刻度线，且两外侧面的角度刻度线分别逐步向圆心倾斜设置。

在一个优选的实施例中，在所述角度尺的两端端头处分别设置有用于防止所述摆动靠尺转动脱出的凸起。

一种超声波横波斜探头声轴偏斜角的测量方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

1)首先将超声波探伤仪器的探头放在用于测试声轴偏斜角的试块的测试面上，前后、左右移动或转动探头，找出试块棱角的最高反射回波；

2)然后根据探头的方向，将上述测量装置放于探头偏斜的一侧；同时，将测量装置的连接圆销密贴试块的上测试面，角度尺密贴试块的下测试面；

3)最后在试块上平行移动测量装置逐步靠近探头，同时调整摆动靠尺的方向，直至摆动靠尺与探头的方向完全吻合密贴后，读取摆动靠尺的指针对应角度尺上的刻度值，即为该探头的声轴偏斜角。

本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明型由于将定位直边、角度尺与适应探头方向的摆动靠尺连接成一体，实现了超声波横波斜探头的声轴偏斜角的准确测量。2、本发明型由于将探头声轴偏斜角的定位原点放置在测试用试块上的一侧，在探头倾斜角度同等大小的情况下，扩大了角度的度数处的宽度，有利于精准测量探头声轴偏斜角的数值。3、本发明采用摆动靠尺，可以保证与探头有较大的接触面，有利于对探头偏斜方向的准确吻合。4、本发明在角度尺的上侧面从定位直边中心作为0°起始，分别向两侧刻出以连接圆销为圆心的角度刻度线，适用于探头声轴的不同偏斜方向。5、本发明的定位直边两端有连接圆销和角度尺同时对测试用试块上下两侧面定位，且定位直边内侧长度设置为与测试用试块宽度相等，将该测量装置放于测试用试块上使用时，可以保证连接圆销和角度尺与测试用试块的上下两测试面同时紧密贴合，实现了定位直边与测试用试块始终保持垂直定位。6、本发明在摆动靠尺另一端的中心部位且与角度尺接触处设置有细针式指针，基本不占角度尺上的宽度，用于对准角度尺上的刻度，便于左右两个方向同时使用。7、本发明采用由定位基准和摆动靠尺组成的一体式测量装置，在保证探头位置不动的条件下，仅需移动测量装置，适应探头的位置方向即可，不需要另外再去寻找直尺、量角器两者进行配合测量，有利于现场使用。

附图说明

图1是超声波横波斜探头的声轴偏斜角测试示意图；

图2是本发明测量装置的操作使用状态示意图；

图3是本发明定位基准的结构示意图；

图4是本发明摆动靠尺的结构示意图。

图中附图标记：

1为定位基准；2为摆动靠尺；3为定位直边；4为角度尺；5为连接圆销；6为指针；10为探头；20为试块。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。然而应当理解，附图的提供仅为了更好地理解本发明，它们不应该理解成对本发明的限制。

如图2～图4所示，本发明提供的超声波横波斜探头声轴偏斜角的测量装置包括定位基准1和摆动靠尺2。其中，定位基准1包括定位直边3和角度尺4，角度尺4一体地连接于定位直边3的一端并与之形成T型结构，该角度尺4上带有角度刻度。摆动靠尺2的一端通过连接圆销5转动连接在定位直边3的另一端，摆动靠尺2的另一端向角度尺4一侧延伸。摆动靠尺2以连接圆销5为转动原点，可在角度尺4上左右摆动，摆动角度θ的大小可以在角度尺4上直接读取。

上述实施例中，定位直边3设置为窄长条形，其另一端设置有一圆销孔，用于与测试用试块的一侧靠紧，同时也用于作为转动原点。

上述实施例中，摆动靠尺2设置为长条形，其一端设有圆销孔，连接圆销5穿过定位直边3和摆动靠尺2上的圆销孔将定位直边3和摆动靠尺2连接成一体，并且在保证转动灵活的条件下，使连接圆销5与圆销孔的间隙尽量小。

上述实施例中，在摆动靠尺2另一端的中心部位且与角度尺4接触处设置有细针式指针6，通过指针6对应在角度尺4上的角度刻度即可直接读取摆动靠尺2的摆动角度θ。

上述实施例中，角度尺4设置为横向长方形，并与定位直边3成90°设置，用于与测试用试块的另一侧靠紧。由于连接圆销5和角度尺4与定位直边3均成90°，定位直边3的内侧长度l(即连接圆销5内侧至角度尺4内侧的长度)设置为与测试用试块宽度相等，将该测量装置放于测试用试块上使用时，可以保证连接圆销5和角度尺4与测试用试块的上下两测试面同时紧密贴合，实现了定位直边3与测试用试块始终保持垂直定位。

上述实施例中，角度尺4的上侧面从定位直边3中心作为0°起始，分别向两侧刻出以连接圆销5为圆心的角度刻度线，最小刻度可以设置为0.25°，且上侧面的角度刻度线适应角度方向；同时，在相邻的两外侧面上设置同样的角度刻度线，以避免使用时摩擦导致角度刻度线不清晰，且两外侧面的角度刻度线分别逐步向圆心倾斜设置。

上述实施例中，在角度尺4的两端端头处可以分别设置一凸起，用于防止摆动靠尺2转动脱出，从而造成指针6的直线度受损，影响使用效果。

基于上述实施例中提供的测量装置，本发明还提出了一种超声波横波斜探头声轴偏斜角的测量方法，包括以下步骤：

1)首先将超声波探伤仪器的探头10放在用于测试声轴偏斜角的试块的测试面上，前后、左右移动或转动探头10，找出试块棱角的最高反射回波；

2)然后根据探头10的方向，将测量装置放于探头10的一侧，即探头10向右偏斜时，测量装置放于探头10的右侧；探头10向左偏斜时，测量装置放于探头10的左侧；同时，将测量装置的连接圆销5密贴试块的上测试面，角度尺4密贴试块的下测试面；

3)最后在试块上平行移动测量装置逐步靠近探头10，同时调整摆动靠尺2的方向，直至摆动靠尺2与探头10的方向完全吻合密贴后，读取摆动靠尺2的指针6对应角度尺4上的刻度值，即为该探头10的声轴偏斜角。

上述各实施例仅用于说明本发明，其中各部件的结构、连接方式和制作工艺等都是可以有所变化的，凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本发明的保护范围之外。

Claims (8)

1.一种超声波横波斜探头声轴偏斜角的测量装置，其特征在于，该测量装置包括：

定位基准，所述定位基准包括定位直边，以及一体地连接于所述定位直边一端并与之形成T型结构的角度尺；

摆动靠尺，所述摆动靠尺的一端通过连接圆销转动连接于所述定位直边的另一端，所述摆动靠尺的另一端向所述角度尺一侧延伸；

所述摆动靠尺以所述连接圆销为转动原点，能够在所述角度尺上来回摆动。

2.如权利要求1所述的一种超声波横波斜探头声轴偏斜角的测量装置，其特征在于，所述定位直边设置为窄长条形，其另一端设置有用于与测试用试块一侧靠紧的第一圆销孔，所述定位直边内侧长度设置为与所述测试用试块宽度相等。

3.如权利要求2所述的一种超声波横波斜探头声轴偏斜角的测量装置，其特征在于，所述摆动靠尺设置为长条形，其一端设有第二圆销孔，所述连接圆销穿过所述第一圆销孔和第二圆销孔将所述定位直边和摆动靠尺连接成一体。

4.如权利要求3所述的一种超声波横波斜探头声轴偏斜角的测量装置，其特征在于，在所述摆动靠尺另一端的中心部位且与所述角度尺接触处设置有细针式指针，通过所述指针对应在所述角度尺上的角度刻度即可直接读取所述摆动靠尺的摆动角度。

5.如权利要求2所述的一种超声波横波斜探头声轴偏斜角的测量装置，其特征在于，所述角度尺设置为横向长方形，并与所述定位直边成90°设置，用于与所述测试用试块的另一侧靠紧。

6.如权利要求5所述的一种超声波横波斜探头声轴偏斜角的测量装置，其特征在于，所述角度尺的上侧面从所述定位直边中心作为0°起始，分别向两侧刻出以所述连接圆销为圆心的角度刻度线，最小刻度设置为0.25°，且上侧面的角度刻度线适应角度方向；同时，在相邻的两外侧面上设置同样的角度刻度线，且两外侧面的角度刻度线分别逐步向圆心倾斜设置。

7.如权利要求5所述的一种超声波横波斜探头声轴偏斜角的测量装置，其特征在于，在所述角度尺的两端端头处分别设置有用于防止所述摆动靠尺转动脱出的凸起。

8.一种超声波横波斜探头声轴偏斜角的测量方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

1)首先将超声波探伤仪器的探头放在用于测试声轴偏斜角的试块的测试面上，前后、左右移动或转动探头，找出试块棱角的最高反射回波；

2)然后根据探头的方向，将权利要求1到7任一项所述的测量装置放于探头偏斜的一侧；同时，将测量装置的连接圆销密贴试块的上测试面，角度尺密贴试块的下测试面；

3)最后在试块上平行移动测量装置逐步靠近探头，同时调整摆动靠尺的方向，直至摆动靠尺与探头的方向完全吻合密贴后，读取摆动靠尺的指针对应角度尺上的刻度值，即为该探头的声轴偏斜角。