TB∕T 3568.3-2021 鐵路無損檢測材料 第3部分：超聲波檢測探頭

雙晶探頭的串擾是參考試塊底面回波（聲程處于焦區(qū)范圍內）與耦合回波之dB差，應大于30dB。

探頭物理幾何結構在探頭數(shù)據(jù)表中所規(guī)定的公

相控陣探頭所有晶片應符合下列規(guī)定： a）非矩陣陣列探頭：對所有具有相同大小和形狀的晶片，其相對脈沖回波靈敏度變化應在 ±3dB內；對于不同大小和形狀的晶片（環(huán)繞探頭和維菊形探頭），所有的差值應在±4dB內。 b 二維矩陣探頭：晶片尺寸大于或等于1mm所有晶片，可接受的相對脈沖回波靈敏度差值應 符合表1的規(guī)定；晶片尺寸小于1mm所有晶片，可接受的相對脈沖回波靈敏度差值應符合 表2的規(guī)定。

1二維相控陣探頭用相對靈敏度差值的驗收標準（晶片尺寸大于或等于1mm"）（續(xù)）

火力發(fā)電廠標準規(guī)范范本陣探頭用相對靈敏度差值的驗收標準（晶片尺寸

4.2.4脈沖持續(xù)時間

特續(xù)時間不大于探頭數(shù)據(jù)表中規(guī)定的脈沖持續(xù)時

非矩陣相控陣探頭：不應存在失效晶片。不符合4.2.2、4.2.3任意一條測試驗收標準的晶片為 晶片。 二維矩陣相控陣探頭：失效晶片的最大數(shù)不應大于表3中的值，

a）最小帶寬：不小于100MHz

b）幅值靈敏度：幅值靈敏度小于每格5mV，測量誤差不大于±5%。

5.2.1下述試塊可用于對接觸法常規(guī)探頭進行規(guī)定范圍的試驗

5.2.2用于相控陣探頭試驗試塊的材料、尺寸，反射體類型及位置等應在探頭測試

5.2.2用于相控陣探買試驗試塊的材料、尺寸，反射體類型及位置等應在探買測試報 局部環(huán)形陣列探頭（雛菊型）直接在平面反射面上進行測試。 接觸法使用的試塊應符合下列規(guī)定： a）帶楔塊：采用與楔塊相同材質的試塊和適當幾何尺寸，以使超聲波的路徑對每個晶片而言均 一致； b）不帶楔塊：采用與被測材料相同的試塊，以使超聲波的路徑對每個晶片而言均一致。 注：如楔塊可被移除，優(yōu)先采用無楔塊的測試。 滋浸法使用的試塊采用相應的實物試塊進行性能測試，

目視檢驗探頭外側有無正確標識，以及可能影響其當前或以后可靠性的物理損傷。用直尺和 量探頭接觸表面的平直度，

1.2.1將被測試探頭買與測試設備接圖1所示方法連接，便用半圓柱試塊，半圓柱面的半徑應大 近場長度的1.5倍。對于雙晶探頭，工作方式應設置為一發(fā)一收模式，半圓柱試塊的半徑應盡量 探頭的焦距。

圖1測試設備連接示意圖

6.1.2.2將探頭置于半圓柱試塊中心，轉動和移動探頭使來自試塊柱面的多次回波幅度最大，在示波 器上找到第一次回波并放大，得到如圖2所示的脈沖波形，讀出脈沖幅度為最大峰一峰值幅度的10% 處的脈沖波形寬度即為脈沖寬度。 注:儀器的參數(shù)如發(fā)射電壓、阻尼會影響脈沖寬度的數(shù)據(jù)測試結果,因此,上述參數(shù)應在數(shù)據(jù)頁中予以明確。

6.1.3中心頻率和相對帶寬

使用圖1的試塊與檢測裝置，將反具 脈沖最大值居中，用頻譜分析或離散傅里葉變換測出頻譜。測量出回波頻譜下降6dB時的高、低截止 頻率，按公式（2）、公式（3）及公式（4)分別計算得出中心頻率、帶寬和相對帶寬。 根據(jù)高、低頻率f.和f按公式（2）計算中心頻率f.。

帶寬按公式（3)計算。

相對帶寬按公式（4)計算，以百分數(shù)表示。 f.,=(△f/f.)×100%

6.1.4相對脈沖回波靈敏度

對于縱波直探頭測試平面反射體的大平面，對于橫波斜探頭、縱波小角度探頭、雙晶探頭測試半 式塊，測試裝置見圖1，測出施加到探頭上的峰一峰值電壓V，和大平底反射回波放大前回波的峰一 電壓V..相對脈沖回波靈敏度S.按公式（5）計算。

S.. = 20 Ig(V./V.)

Sl一相對脈沖回波靈敏度； V。來自規(guī)定反射體的放大前回波峰一峰值電壓； V一一施加到探頭上的峰一蜂值電壓。 探頭靈敏度受耦合條件、脈沖發(fā)生器、探頭、電纜以及接收器的阻抗等因素的影響，上述參數(shù)應在 探頭數(shù)據(jù)頁中予以明確。

6.1.5.1 縱波直探頭

6.1.5.1.1采用超聲波探傷儀和附錄A中3mm橫通孔參考試塊測量。 6.1.5.1.2在試塊上選取深度約為2倍被測探頭近場長度的橫通孔，移動探頭，找到探頭接收到最大 回波的位置，測量探頭幾何中心點與橫通孔中心點的位移，見圖3。

偏移（直 的電離） X—探頭中心; Xe,Ye——探頭中心坐標； .,Y.橫通孔中心坐標。

按公式(6)計算8.。

按公式（7)計算8,。

6.1.5.2模波斜探頭

3測探頭幾何中心點與橫通孔中心點的位移

圖4直探頭的聲軸偏斜角測試示意圖

,=arctan(x/h)

, = arctan(Ay/h)

8=arctan(sin8./sin8

1.5.2.1調整探頭在適當參考試塊的大平面上的位置，使直接來自試塊端角的回波達到最大 5，該端角反射體應處于探頭的遠場。

6.1.5.2.3如果第一次測出的偏斜角超過1°，則需測量三次，取其平均值。

6.1.5.2.3如果第一次測出的偏斜角超過1°.則需測量三次取其平均

6.1.5.3縱波小角度探頭

圖5橫波斜探頭聲軸偏斜角測

1.5.3.1將探頭置于 自試塊直角拐角的回波達到最大。 .5.3.2利用直角邊和量角器測探頭直 面的方向，此角度即聲軸偏斜角。 1.5.3.3如果第一次測出的偏 則量3次，取其平均值，

6.1.6橫波斜探頭（單晶、雙晶）入射點

圖6縱波小角度探頭聲軸偏斜角測量

6.1.7.1橫波斜探頭（單晶、雙晶）

圖7測定橫波斜探頭入射點和折射角的圖示

探頭前沿至試塊端面距離； 探頭前沿距離。

6.1.7.1.4兩種方法檢測結果有疑義時，以6.1.7.1.3為準。

6.1.7.2縱波小角度探頭

6.1.7.2.1方法一

6. 1.7.2.2 方法二

圖9測定縱波小角度探頭折射角的示意圖

當探頭人射角在9°~12°時：K=（X+L)/80：β=arctanK。

6.1.8雙晶探頭焦距

13°~17°（人射角約6°~8°）小角度縱波探頭折

~27°人射角約9°~12°）小角度縱波探頭折射角

6.1.8.1工作模式設置為一發(fā)一收，采用3mm橫通孔試塊（試塊尺寸及橫孔深度根據(jù)探頭預期焦 距而定），以橫孔深度為橫坐標，回波幅度為縱坐標，制作距離一波幅曲線。 6.1.8.2距離一波幅曲線至少應有8個測量點，所選取的距離應包括探頭的近場長度范圍。 6.1.8.3測試時探頭的隔聲層應垂直于橫通孔。 6.1.8.4距離一波幅曲線上最大振幅點給出焦距

6.1.9 雙晶探頭串擾

6.1.9.1工作模式為一發(fā)一收，將雙晶探頭置于參考試塊上，參考試塊的尺寸應能使得到的底面回波 處于探頭聚焦區(qū)以內，調整該回波達到80%并記錄增益值（A，）。 5.1.9.2在顯示屏上可以看到來自耦合表面的回波，調節(jié)儀器增益直至其波幅達到80%，記錄增益值 （A）.計算A，與A，的差值。如果看不到耦合回波，則只能給出低的申擾極限

深頭外形，對接觸法探頭接觸面的平整度探頭的

S.—相對脈沖回波靈敏度差值； Va——某個晶片的參考回波波幅電壓; V.所有晶片參考回波波幅電壓算術平均值。

6.2.3 頻率、帶寬

S. = 20 1g V

6.2.4脈沖持續(xù)時間

6.2.5.1采用示波器進行測量，激勵信號應為持續(xù)時間至少為6個周期的正弦脈沖信號，通過激勵隨 機選取的晶片并測量相鄰晶片的接收信號獲得串擾。 6.2.5.2晶片數(shù)不大于64的相控陣探頭在2個定位點上確定晶片間串擾，晶片數(shù)大于64的相控陣 探頭在4個定位點上確定晶片間串擾。 6.2.5.3示波器與兩個相鄰晶片連接，對于接觸法，探頭與工件接觸，對于水浸法，探頭置于水中。 6.2.5.4測試時不應受到來自試塊或水浸槽的影響。 6.2.5.5按公式(13)計算昂片間電擾CT

6.2.5.5按公式(13)計算晶片間串擾C7

CT—晶片間串擾； Vre—相鄰晶片接收電壓; m激發(fā)脈沖電壓。

計算在6.2.2.6.2.3中失效的晶片數(shù)。

7.1.1每個探頭出廠前，均應進行出廠檢驗。 7.1.2探頭檢驗過程中，任一指標不符合本部分規(guī)定，不應出廠 7.1.3探頭出廠檢驗項目應符合表4的規(guī)定，

7.1.1每個探頭出廠前，均應進行出廠檢驗。

7.2.1探頭入廠后，使用單位應對每個探頭進行入廠檢驗。 7.2.2探頭入廠檢驗項目應符合表4的規(guī)定

7.2.1探頭人廠后，使用單位應對每個探頭進行入廠檢驗。

園林綠化標準規(guī)范范本供方應向需方提供每個探頭的出廠檢驗報告。

探頭標識應至少包括： a）規(guī)格型號； b）唯一性編號； c） 制作廠家。

探頭應附有質量合格證書，內容應至少包括： a）名稱、型號； b）質量指標、檢驗結果、檢驗結論； c)檢驗人員。

探頭的儲存應注意防高溫、防潮，防止陽光直接照射。

Φ3mm橫通孔試塊尺寸應符合圖A.1的規(guī)定。試塊表面粗糙度MRRRa1.6，材質采用GB/T699 520號鋼，正火處理，晶粒度7~8級，縱波聲速為（5920±50）m/s，橫波聲速為（3255±30）m/s 單位為童

止回閥標準圖A.1d3mm橫通孔試塊