CN111413413B - 一种用于测量超声波探头折射角的试块 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种用于测量超声波探头折射角的试块，试块为半圆形试块，试块具有圆柱面、矩形面和两侧半圆平面，试块的中心处靠近半圆平面的位置设置有垂直于矩形面的径向切槽，试块的圆弧边缘标注有角度标尺。由于该试块的中心处设置有径向切槽，可确定探头入射点位置，并减少了试块的半圆平面对超声波形成的侧壁干涉；且试块具有角度标尺，根据串列直探头中心位置对应的角度标尺可得到折射角，不需测量其它尺寸数据，再进行计算；测量程序简单，同时避免了常规方法中在反射波幅达最大值时探头位置、波的干涉、反射体虚焦点位置等的影响，容易造成测量尺寸的误差大，并导致计算得到的折射角误差较大的问题，提高了测量精度和便捷性。

Description

一种用于测量超声波探头折射角的试块
本申请要求于2019年01月04日提交中国专利局、申请号为201910008016.X、发明名称为“一种用于测量超声波探头折射角的试块”的中国专利申请的优先权，其全部内容通过引用结合在本申请中。
技术领域
本发明涉及超声波检测技术领域，特别涉及一种用于测量超声波探头折射角的试块。
背景技术
在无损检测领域中，超声波检测占有很重要的地位，尤其是A型脉冲反射式超声波检测。而准确测量超声波探头折射角，是正确实施检测工艺，保证缺陷检出率、正确定性和精确定量的前提。
当前普遍采用的测量超声波探头折射角的试块是标准试块(CSK-IA、ⅡW和ⅡW2等)，测量方法是，探头放在标准试块的检测面上，探头向标准试块上发射超声波，超声波进入标准试块后折射，折射的声束经标准试块的标准反射体反射，移动探头，当探头找到反射波幅最大值后在试块上测量计算折射角。但是折射角需要根据测量的数据计算得到，而探头前沿距离测量的误差、探头前沿到标准试块边缘的距离、探头检测面与试块检测面的平行度和反射体的虚焦点位置等都影响探头折射角计算的精度。
综上所述，提高现有标准试块测量超声波探头折射角的精度问题，提高折射角检测的便捷性，也是一项具有重要现实意义的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种用于测量超声波探头折射角的试块，以提高超声波探头折射角的测量精度和测量工作的便捷性。
为达到上述目的，本发明提供以下技术方案：
一种用于测量超声波探头折射角的试块，所述试块为半圆形试块，所述试块具有圆柱面、矩形面和两侧半圆平面，所述试块的中心处靠近所述半圆平面的位置设置有垂直于所述矩形面的径向切槽，所述试块的圆弧边缘标注有角度标尺。
优选地，在上述的用于测量超声波探头折射角的试块中，所述试块的半径为50mm～80mm。
优选地，在上述的用于测量超声波探头折射角的试块中，所述试块的厚度为20mm～30mm。
优选地，在上述的用于测量超声波探头折射角的试块中，所述试块的两侧半圆平面的圆弧边缘均标注有角度标尺；所述径向切槽的数量为两个，且对称布置于所述试块的中心的两侧。
优选地，在上述的用于测量超声波探头折射角的试块中，所述径向切槽沿所述试块的轴向的深度为3mm～6mm，所述径向切槽沿所述试块的径向的深度为10mm～15mm，所述径向切槽的间隙宽度为0.3mm～0.6mm。
优选地，在上述的用于测量超声波探头折射角的试块中，所述角度标尺包括刻度线和角度值。
优选地，在上述的用于测量超声波探头折射角的试块中，所述角度值为数值5的奇数倍时，该角度值所对应的刻度线为中刻度线，所述角度值为数值5的偶数倍以及所述角度值为零时，该角度值所对应的所述刻度线为长刻度线，其余刻度线为短刻度线。
优选地，在上述的用于测量超声波探头折射角的试块中，所述试块的圆柱面和矩形面的粗糙度Ra≤3.2，所述试块的半圆平面的粗糙度Ra≤6.3。
优选地，在上述的用于测量超声波探头折射角的试块中，所述试块为采用锻造件加工的试块。
优选地，在上述的用于测量超声波探头折射角的试块中，所述试块的材质或声速与工程项目中被检测零部件的材质或声速相同或相近。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明提供的用于测量超声波探头折射角的试块为试块，试块具有圆柱面、矩形面和两侧半圆平面，且试块的中心处靠近半圆平面的位置设置有垂直于矩形面的径向切槽，试块的圆弧边缘标注有角度标尺。在使用时，将待测探头放置于试块的矩形面的大致中心位置，移动待测探头，找到最高反射波后，保持待测探头和试块之间相对静止不动，此时，待测探头的入射点位于试块的中心位置；再将与待测探头串列的串列探头在圆柱面外移动，找到最高波幅后，则串列探头中心线对应的试块上的角度标尺的刻度值即为待测探头的折射角度值。由于该试块的中心处设置有径向切槽，减少了试块的半圆平面对超声波的干涉，提高了测量精度；试块具有角度标尺，根据串列直探头中心位置所对应的角度标尺便可以得到折射角，不需要通过测量其它尺寸数据，再进行计算；测量程序简单，同时避免了常规测量超声波探头折射角方法中在反射波幅达最大值时探头位置、波的干涉、反射体虚焦点位置等的影响，容易造成测量尺寸的误差大，并导致计算得到的折射角误差较大的问题，提高了测量精度和便捷性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种用于测量超声波探头折射角的试块的结构示意图；
图2为图1中的试块的径向切槽处的径向截面示意图。
其中，1为试块、2为待测探头、3为串列探头、11为矩形面、12为半圆平面、13为圆柱面、14为径向切槽。
具体实施方式
本发明的核心是提供了一种用于测量超声波探头折射角的试块，提高了超声波探头折射角的测量精度，使测量程序简单化。
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参考图1和图2，本发明实施例提供了一种用于测量超声波探头折射角的试块，该试块1为半圆形试块，试块1具有圆柱面13、矩形面11和两侧半圆平面12，试块1的中心处靠近半圆平面12的位置设置有垂直于矩形面11的径向切槽14，试块1的圆弧边缘标注有角度标尺15。
在测量超声波探头折射角时，将待测探头2放置于试块1的矩形面11的大致中心位置，移动待测探头2，找到最高反射波后，保持待测探头2和试块1之间相对静止不动，此时，待测探头2的入射点位于试块1的中心位置，即位于径向切槽14处，再将与待测探头2串列的串列探头3在圆柱面13外移动，找到最高波幅后，则串列探头3的中心线对应的试块1上的角度标尺15的刻度值即为待测探头2的折射角。由于该试块1的中心处设置有径向切槽14，径向切槽14用于定位探头入射点，确定探头前沿距离，且通过径向切槽14减轻了试块1的半圆平面12对超声波的干涉，提高了测量精度。且试块1具有角度标尺15，因此，直接读取角度标尺15便可以得到折射角，不需要通过测量其它尺寸数据，再进行计算，既简化了测量程序，同时也避免了测量尺寸的误差导致计算得到的折射角误差较大，从而提高了测量精度。且该试块1结构简单，重量轻，便于携带。
在本实施例中，试块1的半径为50mm～80mm，更优选为60mm，声程超出一般探头的近场区，避免测试结果受超声波近场区的影响。
进一步地，在本实施例中，试块1的厚度为20mm～30mm，更优选为25mm，由于厚度较薄，保证了试块1较小的重量。
如图2所示，在本实施例中，试块1的两侧半圆平面12的圆弧边缘均标注有角度标尺15；径向切槽14的数量为两个，且对称布置于试块1的两侧半圆平面12的里侧，即每个半圆平面12里侧均开设有径向切槽14，从而减轻了半圆平面12对超声波声束侧壁干涉的影响。
进一步地，径向切槽14沿试块1的轴向的深度为3mm～6mm，更优选为5mm，径向切槽14沿试块1的径向的上下深度为10mm～15mm，径向切槽14的间隙宽度为0.3mm～0.6mm，更优选为0.5mm。径向切槽14的下部通过圆弧过渡，圆弧半径为0.5mm。
在本实施例中，角度标尺15包括刻度线152和角度值151，方便快速读取折射角的数值。当然，角度标尺15也可以只包括刻度线152，通过查数刻度线152的数量也能得到折射角的数值。
进一步地，在本实施例中，角度值151为数值5的奇数倍时，即角度值151为5、15、25、35、45、55等时，该角度值151所对应的刻度线152的长度为中刻度线，角度值151为数值5的偶数倍以及角度值151为零时，即角度值151为0、10、20、30、40、50、60等时，该角度值151所对应的刻度线152为长刻度线。其余刻度线152为短刻度线，且短刻度线的角度值不用标注出来，只标注长刻度线和中刻度线对应的角度值151。通过长刻度线、中刻度线和短刻度线能够便于识别，更清楚快速地读取折射角的数值。
在本实施例中，试块1的圆柱面13和矩形面11的粗糙度Ra≤3.2，试块1的半圆平面12的粗糙度Ra≤6.3。
进一步地，在本实施例中，试块1为锻造成型件，以保证试块的性能均匀。
更进一步地，在本实施例中，试块1与被检测件的材质相同或声速相同或相近。例如：被检测件为碳钢和低合金钢时，试块1的材质采用A3碳素结构钢；被检测件为高合金钢或奥氏体钢或其他有色金属材料时，试块1则选用与被检测件材料相同或声速相近的材料。
加工试块用的钢坯应经过无损检测，保证内部无分层、夹杂物、气孔、白点等影响超声波传输的缺陷。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.一种用于测量超声波探头折射角的试块，其特征在于，所述试块为半圆形试块，所述试块具有圆柱面、矩形面和两侧半圆平面，所述试块的中心处靠近所述半圆平面的位置设置有垂直于所述矩形面的径向切槽，所述试块的圆弧边缘标注有角度标尺；
所述径向切槽用于定位待测探头的入射点以确定所述待测探头的前沿距离；
所述径向切槽的数量为两个，且对称布置于所述试块的中心的两侧；
两个所述径向切槽之间具有预设距离；
所述径向切槽沿所述试块的轴向的深度为3mm~6mm，所述径向切槽沿所述试块的径向的深度为10mm~15mm，所述径向切槽的间隙宽度为0.3mm~0.6mm。
2.根据权利要求1所述的用于测量超声波探头折射角的试块，其特征在于，所述试块的半径为50mm~80mm。
3.根据权利要求1所述的用于测量超声波探头折射角的试块，其特征在于，所述试块的厚度为20mm~30mm。
4.根据权利要求1所述的用于测量超声波探头折射角的试块，其特征在于，所述试块的两侧半圆平面的圆弧边缘均标注有角度标尺。
5.根据权利要求1所述的用于测量超声波探头折射角的试块，其特征在于，所述角度标尺包括刻度线和角度值。
6.根据权利要求5所述的用于测量超声波探头折射角的试块，其特征在于，所述角度值为数值5的奇数倍时，该角度值所对应的刻度线为中刻度线，所述角度值为数值5的偶数倍以及所述角度值为零时，该角度值所对应的所述刻度线为长刻度线，其余刻度线为短刻度线。
7.根据权利要求1所述的用于测量超声波探头折射角的试块，其特征在于，所述试块的圆柱面和矩形面的粗糙度Ra≤3.2，所述试块的半圆平面的粗糙度Ra≤6.3。
8.根据权利要求1所述的用于测量超声波探头折射角的试块，其特征在于，所述试块为采用锻造件加工的试块。
9.根据权利要求1所述的用于测量超声波探头折射角的试块，其特征在于，所述试块的材质或声速与工程项目中被检测部件的材质或声速相同或相近。
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