CN211856474U - 一种超声波探头自动校准装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种校准装置。技术方案是：一种超声波探头自动校准装置，包括校准超声波探头用的试块；其特征在于所述试块右侧的圆弧面上安装有超声波晶片阵列，超声波晶片阵列外覆盖有电阻薄膜，该电阻薄膜通过导线与外部的超声波探伤仪接通以输出测点位置信号，由于超声波是一束声波，所以取晶片阵列中声波接收最大位置为反馈信号，根据该位置信号就可以计算出探头的K值；试块的上表面安装有用于测量探头前沿长度的前沿测量组件，该前沿测量组件也通过导线与外部的超声波探伤仪接通以输出距离测量数据。该校准装置可实现对各种超声波斜探头进行自动校准，自动生成探伤曲线，从而减轻检验人员的工作量，提升效率。

Description

一种超声波探头自动校准装置

技术领域

本实用新型涉及一种校准装置，尤其是自动测量超声波探头前沿长度和K值的仪器。

背景技术

超声波探伤时，探头前沿长度(超声波声束入射点至探头前端面的距离)和K值(超声斜探头发出的超声波在材料中折射角的正切值)是探头的重要参数，是影响焊缝中缺陷定位的重要因素。因而每次进行超声波检测时，必须先对探头的前沿长度和K值进行准确测定(即校准)。

手工进行探头校准时，首先要将选择的探头与超声波探伤仪(以下简称探伤仪)电连通，在试块上对探头的前沿长度和探头K值进行测定，接着将测定的参数以及被测工件的厚度数据输入到探伤仪中获得探伤曲线，然后才能进行超声波焊缝检测。由于每一个人操作习惯不同，熟练程度不同，因而测定的前沿长度和K值略有差异。

超声波探伤在测定探头的前沿长度和K值后，还需要制作用于超声波探伤检测的探伤曲线，整个过程需要耗费较长时间，工作效率不高。如何设计一种设备，省去这些工作步骤，这是本方案需要解决的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是克服上述背景技术的不足，提供一种超声波探头自动校准装置，实现对各种超声波斜探头进行自动校准，自动生成探伤曲线，以减轻检验人员的工作量，提升效率，保证检测结果的准确。

本实用新型提供的技术方案是：

一种超声波探头自动校准装置，包括校准超声波探头用的试块；其特征在于所述试块右侧的圆弧面上安装有超声波晶片阵列，超声波晶片阵列外覆盖有电阻薄膜，该电阻薄膜通过导线与外部的超声波探伤仪接通以输出测点位置信号，由于超声波是一束声波，所以取晶片阵列中声波接收最大位置为反馈信号，根据该位置信号就可以计算出探头的K值；试块的上表面安装有用于测量探头前沿长度的前沿测量组件，该前沿测量组件也通过导线与外部的超声波探伤仪接通以输出距离测量数据。

所述试块为长方形，试块右侧圆弧面的圆心位于试块的上表面左侧。

所述超声波晶片阵列由多个相互平行且依序排列的超声波晶片组成，这些超声波晶片沿着垂直于母线的方向依次布置在圆弧面上，每一超声波晶片至圆弧面圆心的连线与相邻的超声波晶片至圆弧面圆心的连线所形成的夹角均相等。

所述前沿测量组件为红外测距仪。

所述红外测距仪以所述试块上表面的圆弧面切线作为测距起始端，往左侧发射的红外线平行于所述试块的上表面。

所述圆弧面的半径为100mm。

本实用新型的有益效果是：

采用本实用新型，超声波探头的校准以及检测曲线自动生成，检测人员调试机子变得简单易行，使用起来方便快捷，效率大为提高(仅需几分钟)。调试超声波探伤仪的传统试块，体积大重量大，携带很不方便。本实用新型的超声波自动校准装置体积小，重量小，基本实现自动化校准，而且能够排除不同操作人员的操作误差，显著提高校测结果的准确性。从而取代传统的手工测试超声波探头参数和手工制作超声波探伤探伤曲线的工序。

附图说明

图1是本实用新型中自动校准装置的主视结构示意图。

图2是本实用新型中自动校准装置的左视结构示意图。

图3是超声波探伤仪的主视结构示意图。

图4是本实用新型工作原理图。

图5是现有的探头前沿长度及K值的测量方法示意图。

图中：1为试块，2为超声波晶片阵列电阻薄膜，3为前沿测量组件，4为超声波探头，5为超声波探头的接线口，6为超声波探伤仪，7为超声波探伤仪A接口，8为超声波探伤仪B接口。

具体实施方式

以下结合附图所示的实施例进一步说明。

现有的探头前沿长度的测量方法(如图5所示)：将探头置于试块(CSK-IA试块)1上，移动探头找到试块右侧圆弧面半径(100mm)的最大反射波，探头前沿长度即为100mm减去探头前沿至试块边缘的距离，此时圆心的位置即为探头声束入射点。探头K值的测定，利用试块左侧的圆孔进行测定(测定方法根据厂家说明书)。

本实用新型提供的超声波探头自动校准装置，包括校准探头的试块(类似于标准CSK-IA试块)；所述试块为长方形，试块右侧的圆弧面半径为100mm，且试块的水平面与所述圆弧面的半径线重合。

本实用新型在所述试块右侧的圆弧面上安装有超声波晶片阵列，超声波晶片阵列外覆盖电阻薄膜2(通过环氧树脂之类的粘结胶将整个超声波晶片阵列以及电阻薄膜依次粘结在圆弧面上)。所述超声波晶片阵列由多个超声波微小晶片组成；这些超声波晶片相互平行且依序排列，并且沿着圆弧面依次布置在圆弧面上；电阻薄膜通过导线与外部的超声波探伤仪6接通以输出测量信号。由图可知：由于每一超声波晶片的大小相同，因此每一超声波晶片至圆弧面圆心的连线与相邻的超声波晶片至圆弧面圆心的连线所形成的夹角均相等，从而使得依序排列的各超声波晶片至圆弧面圆心的连线与水平面构成的夹角(俯角；计算K值需要先求得该俯角的余角A)的数值呈等差分布状态。

此外，试块的上表面安装有用于测量探头前沿长度的前沿测量组件3(作为推荐，所述前沿测量组件为红外测距仪)，该前沿测量组件通过导线与外部的超声波探伤仪接通以输出测量数据。其中，所述红外测距仪的测距起始端，以所述试块上表面的圆弧面切线为准，沿着平行于试块上表面的方向往圆弧面圆心一侧发射红外线测量波。

本实用新型使用时的导线连接方法(参见图3、图4)是：

超声波探头接线口5通过导线与超声波探伤仪接口7接通，包覆着超声波晶片阵列的电阻薄膜2通过导线与超声波探伤仪接口8接通，前沿测量组件3通过导线也与超声波探伤仪接口8接通。

工作原理：试块形状为长方形，右侧为半径100mm的半圆弧；超声波晶片阵列2以及电阻薄膜依次紧附在半圆弧表面。由多个超声波晶片组成的半圆形的超声波晶片阵列，用来接收超声波探头4发来的超声波，超声波晶片接收到超声波后产生振动(反射信号)，传递到其上面覆盖的电阻薄膜(电阻薄膜工作原理和智能手机屏幕相同)，感知振动的电阻薄膜通过导线将信号输送到超声波探伤仪B接口8，在超声波探伤仪6的屏幕上显示出来；超声波探头在试块上左右滑动，直至超声波探伤仪6屏幕上出现最大反射波时，探头移动停止3秒钟，超声波探伤仪即能自动识别出接收超声波最大反射波的某一超声波晶片的位置(每一超声波晶片至圆弧面圆心的连线所形成的俯角事先已定)；通过位置定位，超声波探伤仪自带的运算芯片就能自动计算出探头的K值。同时，前沿测量组件3发射的红外测距波到超声波探头的右端面，可自动测量出半圆外弧切线至超声波探头端面的距离；该距离信号反馈到超声波探伤仪的运算芯片，运算芯片就会自动计算出超声波探头的前沿长度值，并保存到参数栏中。由于超声波探头发出超声波在半圆的圆心处发射，经过半径100mm的圆弧面反射回到超声波探伤仪，超声波探伤仪器运算芯片也会自动计算出探头的零偏值及材料声速，这些参数也会自动保存到超声波探伤仪参数栏中，用于超声波探伤曲线的自动生成。

超声波探伤仪根据配套的超声波探头自动校准装置测定的探头K值、前沿长度和声速值，根据检测工件厚度和检测标准就能自动计算出距离波幅曲线显示在屏幕上。检测人员就可直接使用进行检测作业了，省去仪器调试的时间，变得快捷高效。

超声波探头自动校准方法，按照如下步骤进行：

1)将超声波探头的接线口5接通超声波探伤仪；

2)将超声波探头自动校准装置中的前沿测量组件与包覆超声波晶片阵列的电阻薄膜分别接通超声波探伤仪；然后开启超声波探伤仪；

3)将超声波探头平放在超声波探头自动校准装置中的试块上表面；接着沿着试块圆弧面的直径方向(图1的左右方向)往复移动超声波探头，同时在超声波探伤仪屏幕上观察反射回波；

4)当超声波探伤仪屏幕上观察到最大反射回波时，超声波探头的发射点位置即为试块的圆弧面的圆心位置，也即探头声束入射点；

5)超声波探头的圆心位置确定后，超声波探伤仪即可由超声波晶片阵列中反射信号最大的某一超声波晶片位置，计算获得K值；同时，前沿测量组件也可测得其与超声波探头前端面之间的距离数值，超声波探伤仪即可求得试块圆弧面半径与该距离数值之差，即为所求的前沿长度。

将所述前沿长度及K值保存到超声波探伤机的参数栏中；然后在超声波探伤机的参数项中输入检测工件厚度和检测标准后，超声波探伤仪就能自动生成实际检测所需的超声波探伤距离波幅曲线；超声波探伤机即可直接探伤作业了。

Claims (6)

1.一种超声波探头自动校准装置，包括校准超声波探头(4)用的试块(1)；其特征在于所述试块右侧的圆弧面上安装有超声波晶片阵列，超声波晶片阵列外覆盖有电阻薄膜(2)，该电阻薄膜通过导线与外部的超声波探伤仪(6)接通以输出测点位置信号；试块的上表面安装有用于测量探头前沿长度的前沿测量组件(3)，该前沿测量组件也通过导线与外部的超声波探伤仪接通以输出距离测量数据。

2.根据权利要求1所述的超声波探头自动校准装置，其特征在于：所述试块为长方形，试块右侧圆弧面的圆心位于试块的上表面左侧。

3.根据权利要求2所述的超声波探头自动校准装置，其特征在于：所述超声波晶片阵列由多个相互平行且依序排列的超声波晶片组成，这些超声波晶片沿着垂直于母线的方向依次布置在圆弧面上，每一超声波晶片至圆弧面圆心的连线与相邻的超声波晶片至圆弧面圆心的连线所形成的夹角均相等。

4.根据权利要求3所述的超声波探头自动校准装置，其特征在于：所述前沿测量组件为红外测距仪。

5.根据权利要求4所述的超声波探头自动校准装置，其特征在于：所述红外测距仪以所述试块上表面的圆弧面切线作为测距起始端，往左侧发射的红外线平行于所述试块的上表面。

6.根据权利要求5所述的超声波探头自动校准装置，其特征在于：所述圆弧面的半径为100mm。

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