CN113655129A - 超声爬波检测系统的分辨力测试试块与测试方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种超声爬波检测系统的分辨力测试试块与测试方法，试块包括第一检测面、第二检测面和显示面，其中：显示面上开设有同心设置的第一圆弧和第二圆弧，用于通过爬波探头校正爬波检测系统的测量距离；第一检测面上开设有多个第一刻槽,多个第一刻槽之间的间距不同，且任意两个第一刻槽在同一平面上的投影没有重叠区域；第二检测面上开设有多个第二刻槽，多个第二刻槽之间的间距不同，且任意两个第二刻槽及任意两个第一刻槽与第二刻槽在同一平面上的投影均没有重叠区域。本发明提供的超声爬波检测系统的分辨力测试试块与测试方法，使该试块适用于超声爬波检测系统的分辨力测试，从而确定了超声爬波检测系统的分辨力。
Description
技术领域
本发明涉及无损检测技术领域，更具体地，涉及一种超声爬波检测系统的分辨力测试试块与测试方法。
背景技术
近年来，无损检测在不同行业的应用得到越来越多的重视，超声探伤作为常规的无损检方法，具有高效、经济、环保、灵敏度高的优势，被广泛应用在航空航天、铁路、船舶、压力容器等行业。超声横波或纵波检测工件表面及近表面伤损存在一定的局限性，而超声爬波检测工件表面及近表面缺陷，尤其是检测监控疲劳裂纹效果显著。
超声爬波的传播受试件表面刻痕、不平整、凹陷、液滴等的干扰较少，有利于探测表面下的缺陷，如铸件、堆焊层等的表面下裂纹以及螺纹根部的裂纹等，但现有的测试试块及检测方法均不适用于超声爬波检测系统的分辨力性能检测，并且超声爬波检测系统的分辨力也有待确定。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提出一种超声爬波检测系统的分辨力测试试块与测试方法，以使该试块适用于超声爬波检测系统的分辨力测试，从而确定超声爬波检测系统的分辨力。
基于上述目的，本发明提供一种超声爬波检测系统的分辨力测试试块，所述试块包括第一检测面、第二检测面和显示面，其中：所述显示面上开设有同心设置的第一圆弧和第二圆弧，用于通过爬波探头校正爬波检测系统的测量距离；所述第一检测面上开设有多个第一刻槽,多个所述第一刻槽之间的间距不同，且任意两个所述第一刻槽在同一平面上的投影没有重叠区域；所述第二检测面上开设有多个第二刻槽，多个所述第二刻槽之间的间距不同，且任意两个所述第二刻槽及任意两个所述第一刻槽与所述第二刻槽在所述同一平面上的投影均没有重叠区域。
可选的，所述第一圆弧的半径大小为所述第二圆弧的半径大小的一半。
可选的，所述第一检测面和所述第二检测面背向设置，所述显示面为与所述第一检测面及所述第二检测面均相连接的端面，所述第一刻槽的宽度和深度均相同，且所述第一刻槽的宽度为所述第一检测面宽度的1/3，所述第二刻槽的宽度和深度均相同，且所述第二刻槽的宽度为所述第二检测面宽度的1/3。
可选的，任意两个所述第二刻槽之间的间距大小均与任意两个所述第一刻槽之间的间距大小不相等。
可选的，所述第一刻槽为五个且包括第一中心刻槽，所述第一中心刻槽位于所述第一检测面的中心；所述第二刻槽为十个，平均分为两组，其中，第一组中的所述第二刻槽包括第二中心刻槽，第二组中的所述第二刻槽包括第三中心刻槽，所述第二中心刻槽和所述第三中心刻槽分别与所述第一中心刻槽之间的间距相同，且均为所述第一检测面长度的1/4。
可选的，所述第一刻槽中的其余四个所述第一刻槽与所述第一中心刻槽之间的间距分别为0.5mm，1mm，1.5mm，2mm，所述第一组中的其余四个所述第二刻槽与所述第二中心刻槽之间的距离分别为3mm，4mm，5mm，6mm，所述第二组中的其余四个所述第二刻槽与所述第三中心刻槽之间的间距分别为7mm，8mm，9mm，10mm。
可选的，所述第一圆弧的半径为6mm～20mm。
可选的，所述第一刻槽的深度和所述第二刻槽的深度相等，且均为0.5mm～8mm；所述第一刻槽的宽度和所述第二刻槽的宽度均相等，且均为6mm～20mm；所述第一中心刻槽到所述端面的距离大于等于60mm。
可选的，所述试块为经过无损探伤检测后的合格试块。
基于同一发明构思，本发明还提供一种超声爬波检测系统的分辨力测试方法，包括以下步骤：将爬波探头设置于所述试块的端面的圆弧区，将仪器测量距离校准为50mm爬波声程范围；将爬波探头设置于所述试块的所述第一刻槽区域或所述第二刻槽区域，找到同一平面上任一间隔的两个所述第一刻槽的两反射回波或两个所述第二刻槽的两反射回波，移动所述爬波探头使所述两反射回波的波峰等高，并调至显示屏幕面板的100％高度；将所述两反射回波的波谷不高于所述显示屏幕面板的5％高度作为分辨力认定条件，满足所述条件的位于所述同一平面的两个所述第一刻槽或两个所述第二刻槽之间的间距即为分辨力。
本发明提供的超声爬波检测系统的分辨力测试试块与测试方法，试块包括第一检测面、第二检测面和显示面，第一检测面上设置有多个第一刻槽，第二检测面上设置有多个第二刻槽，显示面上设置有第一圆弧和第二圆弧，从而使试块适用于超声爬波检测系统的分辨力测试；通过将超声爬波探头放置于显示面上的第一圆弧和第二圆弧的圆心处，从而校正爬波检测系统的测量距离，通过将超声探头放置于的第一检测面上任意间隔的两个第一刻槽区域或第二检测面上任意间隔两个第二刻槽区域，通过调整两刻槽的反射回波，从而确定超声爬波检测系统的分辨力。
附图说明
下面将通过附图详细描述本发明中优选实施例，将有助于理解本发明的目的和优点，其中:
图1为本发明一实施例的超声爬波检测系统的分辨力测试试块的结构示意图；
图2为本发明一实施例的超声爬波检测系统的分辨力测试试块的俯视图；
图3为本发明一实施例的超声爬波检测系统的分辨力测试试块的侧视图；
图4为本发明一实施例的超声爬波检测系统的分辨力测试方法的流程图；
图5为本发明一实施例的超声爬波检测系统的分辨力测试方法的第一圆弧和第二圆弧的反射回波示意图；
图6为本发明一实施例的超声爬波检测系统的分辨力测试方法的两个第一刻槽的反射回波完全分开的示意图；
图7为本发明一实施例的超声爬波检测系统的分辨力测试方法的两个第一刻槽的反射回波的波谷高度低于显示屏幕的5﹪的示意图；
图8为本发明一实施例的超声爬波检测系统的分辨力测试方法的两个第一刻槽的反射回波的波谷高度高于显示屏幕的5﹪的示意图；
图9为本发明一实施例的超声爬波检测系统的分辨力测试方法中超声爬波探头测试两个第一刻槽时的示意图。
附图标记说明：
1：试块；2：爬波探头；3：第一检测面；4：第二检测面；5：显示面；6：第一圆弧的反射回波；7：第二圆弧的反射回波；
11：第一圆弧；12：第二圆弧；13：第一刻槽；14：第二刻槽；15：第一中心刻槽；16：第二中心刻槽；17：第三中心刻槽。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进行详细说明。其中相同的零部件用相同的附图标记表示。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向，词语“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。
如图1至图3所示，本发明提供的超声爬波检测系统的分辨力测试试块1，试块1包括第一检测面3、第二检测面4和显示面5，其中：显示面5上开设有同心设置的第一圆弧11和第二圆弧12，用于通过爬波探头2校正爬波检测系统的测量距离；第一检测面3上开设有多个第一刻槽13,多个第一刻槽13之间的间距不同，且任意两个第一刻槽13在同一平面上的投影没有重叠区域；第二检测面4上开设有多个第二刻槽14，多个第二刻槽14之间的间距不同，且任意两个第二刻槽14及任意两个第一刻槽13与第二刻槽14在同一平面上的投影均没有重叠区域。
需要说明的是：所有的第一刻槽13彼此之间、所有的第二刻槽14彼此之间以及第一刻槽13与第二刻槽14之间都没有重叠的部分；第一圆弧11和第二圆弧12通同心设置，从而使超声爬波探头2能够较好地接收第一圆弧11和第二圆弧12的反射。
本发明提供的超声爬波检测系统的分辨力测试试块1包括第一检测面3、第二检测面4和显示面5，第一检测面3上设置有多个第一刻槽13，第二检测面4上设置有多个第二刻槽14，显示面5上设置有第一圆弧11和第二圆弧12，从而使试块1适用于超声爬波检测系统的分辨力测试；通过将超声爬波探头2放置于显示面5上的第一圆弧11和第二圆弧12的圆心处，从而校正爬波检测系统的测量距离，通过将超声探头放置于的第一检测面3上任意间隔的两个第一刻槽13区域或第二检测面4上任意间隔两个第二刻槽14区域，通过调整两刻槽的反射回波，从而确定超声爬波检测系统的分辨力。
如图3所示，第一圆弧11的半径大小为第二圆弧12的半径大小的一半。本实施例中，能够较方便地调整测试系统在屏幕上的显示范围，提高了超声爬波检测系统的分辨力测试试块1的使用方便性。
如图1和图2所示，第一检测面3和第二检测面4背向设置，显示面5为与第一检测面3及第二检测面4均相连接的端面，第一刻槽13的宽度和深度均相同，且第一刻槽13的宽度为第一检测面3宽度的1/3，第二刻槽14的宽度和深度均相同，且第二刻槽14的宽度为第二检测面4宽度的1/3。需要说明的是：第一刻槽13彼此之间、第二刻槽14彼此之间除了彼此之间的间距不同，其余的宽度和深度均相同；上述宽度是指试块1的宽度，上述深度是指试块1的高度方向。本实施例中，显示面5位于试块1的端面，避免了超声爬波探头2使用时，显示面5上的第一圆弧11和的第二圆弧12的设置对第一刻槽13和第二刻槽14的反射回波的干扰，第一刻槽13以及第二刻槽14彼此之前等宽度和等深度，有利于超声爬波探头2检测的方便性，提高了超声爬波检测系统的分辨力测试试块1的使用方便性。
如图2所示，任意两个第二刻槽14之间的间距大小均与任意两个第一刻槽13之间的间距大小不相等。本实施例中，所有第一刻槽13和所有第二刻槽14彼此之间的间距设置成均不相等，上述设置的试块1上的刻槽可以有12中不等的间距，进而可以对多种间距大小的刻槽进行检测测试，提高了超声爬波检测系统的分辨力测试试块1的适用性。
如图2所示，第一刻槽13为五个且包括第一中心刻槽15，第一中心刻槽15位于第一检测面3的中心；第二刻槽14为十个，平均分为两组，其中，第一组中的第二刻槽14包括第二中心刻槽16，第二组中的第二刻槽14包括第三中心刻槽17，第二中心刻槽16和第三中心刻槽17分别与第一中心刻槽15之间的间距相同，且均为第一检测面3长度的1/4。本实施例中，第一中心刻槽15、第二中心刻槽16以及第三中心刻槽17均匀地分布在试块1的长度方向，避免了当超声爬波探头2检测各刻槽时，其反射回波之间有干扰，提高了超声爬波检测系统的分辨力测试试块1的检测准确性和使用方便性。
本发明一实施例中，第一刻槽13中的其余四个第一刻槽13与第一中心刻槽15之间的间距分别为0.5mm，1mm，1.5mm，2mm，第一组中的其余四个第二刻槽14与第二中心刻槽16之间的距离分别为3mm，4mm，5mm，6mm，第二组中的其余四个第二刻槽14与第三中心刻槽17之间的间距分别为7mm，8mm，9mm，10mm，上述12中不同的刻槽间距，基本满足了超声爬波检测需要检测的损伤范围，提高了超声爬波检测系统的分辨力测试试块1的适用性。另外，还可以通过试块1对超声爬波检测系统的分辨力的能力进行筛选，为超声爬波检测系统的性能控制提供测试数据,进而对超声爬波检测系统的检测能力进行控制。
本发明一实施例中，第一圆弧11的半径为6mm～20mm。上述第一圆弧11大小，一方面便于试块1的加工，另一方面，方便了通过超声爬波探头2调整系统在屏幕上的显示范围，提高了超声爬波检测系统的分辨力测试试块1的使用方便性。
本发明一实施例中，第一刻槽13的深度和第二刻槽14的深度相等，且均为0.5mm～8mm；第一刻槽13的宽度和第二刻槽14的宽度均相等，且均为6mm～20mm；第一中心刻槽15到端面的距离大于等于60mm，上述数据大小的设置，一方面，避免了被测试的两刻槽之间的反射回波互相干扰，提高了超声爬波检测系统的分辨力测试试块1的检测准确性和使用方便性，另一方面，使试块1的设计尺寸比较紧凑，降低了试块1的生产难度和生产成本。
本发明另一实施例中，试块1中的第一刻槽13和第二刻槽14均可用相同间距的近表面不同类型反射体替代(如圆弧、横孔、平底孔等)，且任意两种反射体回波的波峰高度h1与波谷高度h2的函数换算关系，如20lg(h1/h2)等，视为与本方法等效；此处任意两种反射体意思是任意两个圆弧、任意两个相同直径的横孔或任意两个相同直径的平底孔。
本发明一实施例中，试块1为经过无损探伤检测后的合格试块1。需要说明的是：试块1材料与需检测工件材质一致，加工前应进行无损探伤检测，要求表面无任何裂纹存在，内部不存在超过Φdmm(d＝0.5～3)平底孔当量缺陷。无损探伤检测就是利用声、光、磁和电等特性，在不损害或不影响被检对象使用性能的前提下，检测被检对象中是否存在缺陷或不均匀性，给出缺陷的大小、位置、性质和数量等信息，进而判定被检对象所处技术状态(如合格与否、剩余寿命等)的所有技术手段的总称，提高了超声爬波检测系统的分辨力测试试块1的质量。
如图1至图9所示，基于同一发明构思，本发明一实施例中还提供一种超声爬波检测系统的分辨力测试方法，包括以下步骤：步骤S1、如图5所示，将爬波探头2设置于试块1的端面的圆弧区，将仪器测量距离校准为50mm爬波声程范围；以试块1中第一圆弧11半径为8mm为例，如图5所示，找到试块1第一圆弧的反射回波6(圆弧半径为8mm)和第二圆弧的反射回波7(第二圆弧12半径为16mm)，移动超声爬波探头2，使第一圆弧的反射回波6与第二圆弧的反射回波7等高；调节检测仪器使两等高反射回波分别置于显示屏幕面板水平刻度的1.6与3.2大格(共10大格)；步骤S2、如图6至图9所示，将爬波探头2设置于试块1的第一刻槽13区域或第二刻槽14区域，找到同一平面上任一间隔的两个第一刻槽13的两反射回波或两个第二刻槽14的两反射回波，移动爬波探头2使两反射回波的波峰等高，并调至显示屏幕面板的100％高度；步骤S3、如图6和图7所示，将两反射回波的波谷不高于显示屏幕面板的5％高度作为分辨力认定条件，满足条件的位于同一平面的两个第一刻槽13或两个第二刻槽14之间的间距即为分辨力，以试块1上的刻槽深度为3mm为例，从两个第一刻槽13之间的间距为0.5mm起始依次测试，将超声爬波探头2置于如图9所示位置，两回波波谷不高于屏幕面板的5％高度，则认定分辨力为0.5mm；若两回波波谷高于屏幕面板的5％高度，则依次对刻槽间距为1～10mm的两相邻刻槽进行测试，直至确定满足认定条件的最小间距即为分辨力。
本发明提供的超声爬波检测系统的分辨力测试试块1与测试方法，试块1包括第一检测面3、第二检测面4和显示面5，第一检测面3上设置有多个第一刻槽13，第二检测面4上设置有多个第二刻槽14，显示面5上设置有第一圆弧11和第二圆弧12，从而使试块1适用于超声爬波检测系统的分辨力测试；通过将超声爬波探头2放置于显示面5上的第一圆弧11和第二圆弧12的圆心处，从而校正爬波检测系统的测量距离，通过将超声探头放置于的第一检测面3上任意间隔的两个第一刻槽13区域或第二检测面4上任意间隔两个第二刻槽14区域，通过调整两刻槽的反射回波，从而确定超声爬波检测系统的分辨力，从而确定超声爬波检测系统的分辨力。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (10)
1.一种超声爬波检测系统的分辨力测试试块，其特征在于，所述试块包括第一检测面、第二检测面和显示面，其中：
所述显示面上开设有同心设置的第一圆弧和第二圆弧，用于通过爬波探头校正爬波检测系统的测量距离；
所述第一检测面上开设有多个第一刻槽,多个所述第一刻槽之间的间距不同，且任意两个所述第一刻槽在同一平面上的投影没有重叠区域；
所述第二检测面上开设有多个第二刻槽，多个所述第二刻槽之间的间距不同，且任意两个所述第二刻槽及任意两个所述第一刻槽与所述第二刻槽在所述同一平面上的投影均没有重叠区域。
2.根据权利要求1所述的超声爬波检测系统的分辨力测试试块，其特征在于，所述第一圆弧的半径大小为所述第二圆弧的半径大小的一半。
3.根据权利要求2所述的超声爬波检测系统的分辨力测试试块，其特征在于，所述第一检测面和所述第二检测面背向设置，所述显示面为与所述第一检测面及所述第二检测面均相连接的端面，所述第一刻槽的宽度和深度均相同，且所述第一刻槽的宽度为所述第一检测面宽度的1/3，所述第二刻槽的宽度和深度均相同，且所述第二刻槽的宽度为所述第二检测面宽度的1/3。
4.根据权利要求3所述的超声爬波检测系统的分辨力测试试块，其特征在于，任意两个所述第二刻槽之间的间距大小均与任意两个所述第一刻槽之间的间距大小不相等。
5.根据权利要求4所述的超声爬波检测系统的分辨力测试试块，其特征在于，所述第一刻槽为五个且包括第一中心刻槽，所述第一中心刻槽位于所述第一检测面的中心；所述第二刻槽为十个，平均分为两组，其中，第一组中的所述第二刻槽包括第二中心刻槽，第二组中的所述第二刻槽包括第三中心刻槽，所述第二中心刻槽和所述第三中心刻槽分别与所述第一中心刻槽之间的间距相同，且均为所述第一检测面长度的1/4。
6.根据权利要求5所述的超声爬波检测系统的分辨力测试试块，其特征在于，所述第一刻槽中的其余四个所述第一刻槽与所述第一中心刻槽之间的间距分别为0.5mm，1mm，1.5mm，2mm，所述第一组中的其余四个所述第二刻槽与所述第二中心刻槽之间的距离分别为3mm，4mm，5mm，6mm，所述第二组中的其余四个所述第二刻槽与所述第三中心刻槽之间的间距分别为7mm，8mm，9mm，10mm。
7.根据权利要求6所述的超声爬波检测系统的分辨力测试试块，其特征在于，所述第一圆弧的半径为6mm～20mm。
8.根据权利要求7所述的超声爬波检测系统的分辨力测试试块，其特征在于，所述第一刻槽的深度和所述第二刻槽的深度相等，且均为0.5mm～8mm；所述第一刻槽的宽度和所述第二刻槽的宽度均相等，且均为6mm～20mm；所述第一中心刻槽到所述端面的距离大于等于60mm。
9.根据权利要求8所述的超声爬波检测系统的分辨力测试试块，其特征在于，所述试块为经过无损探伤检测后的合格试块。
10.一种超声爬波检测系统的分辨力测试方法，其特征在于，包括以下步骤：
将爬波探头设置于所述试块的端面的圆弧区，将仪器测量距离校准为50mm爬波声程范围；
将爬波探头设置于所述试块的所述第一刻槽区域或所述第二刻槽区域，找到同一平面上任一间隔的两个所述第一刻槽的两反射回波或两个所述第二刻槽的两反射回波，移动所述爬波探头使所述两反射回波的波峰等高，并调至显示屏幕面板的100％高度；
将所述两反射回波的波谷不高于所述显示屏幕面板的5％高度作为分辨力认定条件，满足所述条件的位于所述同一平面的两个所述第一刻槽或两个所述第二刻槽之间的间距即为分辨力。
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|---|---|
| CN113655129B (zh) | 2023-11-24 |
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