GB T 29302-2012 无损检测仪器.相控阵超声检测系统的性能与检验.pdf

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1、(. ICS 19. 100 N 78 远望和国国家标准11: .，.、中华人民GB/T 29302-2012 无损检测仪器相控阵超声检测系统的性能与检验Non-destructive testing instruments一Clltaracterization and verification of phased array ultrasonic examination systems 2012-12-31发布中华人民共和国国家质量监督检验检班总局中国国家标准化管理委员会2013-06-01实施发布(, GB/T 29302-2012 目次前言.皿1 范围2 规范性引用文件.3 术语和定义.

2、4 概述.2 5 意义和用途.3 6 试验方法.3 附录A(规范性附录相控阵声束轮廓的测试.4 附录B(规范性附录)相控阵声束偏转范围的测试.7 附录c(规范性附录)相控阵阵元有效性的测试.10 附录D(规范性附录相控阵聚焦能力评价. 12 附录E(规范性附录)相控阵参数和数据显示的计算机控制评价.13 附录F(规范性附录)相控阵模块衰减和延迟补偿评价.14 附录G(规范性附录相控阵超声检测仪线性评价.17 I GB/T 29302-2012 前本标准按照GB/T1.1一2009给出的规则起草。本标准采用重新起草法修改采用美国标准ASTME 2491-06(相控阵超声检测仪和系统性能特点评价。

3、本标准与ASTME 2491-06相比做了下列技术性修改z表G.1线性校正报告表中对应幅度控制线性中的第1列第7行的数据原为40，与G4.7的测试描述调节信号至100%幅度不一致，本标准按G4.7的测试描述修改为100。本标准还做了下列编辑性修改z一一标准名称修改为无损检测仪器相控阵超声检测系统的性能与检验气一一删除了ASTME 2491-06前言，并重新编写了前言z一一用本标准一词代替了本指南5一一修改了第2章规范性引用文件中的引导语z第2章规范性引用文件中增加了GB/T12604. 1-2005(元损检测术语超声检测)，删除了ASTME 1316(无损检测术语h一一删除第七章关键词特征、焦

4、点、相控阵、相控阵探头、声束轮廓、超声。将规范性附录的编号由Al至A7修改为A至G。本标准由中国机械工业联合会提出。本标准由全国试验机标准化技术委员(SAC/TC122)归口。本标准主要起草单位z汕头市超声仪器研究所有限公司、南通友联数码技术开发有限公司、深圳华测检测技术股份有限公司、武汉中科创新技术股份有限公司、辽宁仪表研究所、广东汕头超声电子股份有限公司超声仪器分公司、广东省中山市特种设备检验所、常州超声电子有限公司、爱德森(厦门)电子有限公司、太原重型机械集团有限公司。本标准主要起草人z陈智发、郭振祥、朱平、王子成、徐波、陈伟、富阳、播振新、林俊明、常静JII、吴锦湖、陈和坤。回皿1 /

5、 / / J/ /f j 1 范围无损检测仪器相控阵超声检测系统的性能与检验1. 1 本标准规定了相控阵超声检测仪和系统性能特点的评价方法。GB/T 29302-2012 1.2 评价这些性能的目的在于比较相控阵超声检测仪和系统，或者通过定期的性能评价，检测特定相控阵超声捡测仪或系统性能长期的变化，评价这些变化，可能发现相控阵超声检测仪和系统的潜在故障，并且这些变化一旦超过某些界限，就需要纠正维修。本标准根据在超声检测中所起相关作用的大小着重提出了需要测量的项目。而其他电子特性方面的性能与非相控阵装置相似，可按照ASTME 1065 超声探头特性评定指南或ASTME 1324(超声检测仪器部分

6、电子特性测量指南中的描述测量。1. 3 本标准可用于评价采用脉冲波列和A型扫描显示(射频或视频)的超声检测系统。1. 4 本标准可用于评价完整的检测系统，包括探头、相控阵超声检测仪、联接器、扫查装置、连接的报警器和辅助设备，主要是评价使用该系统在不改变或置换的情况下重复试验的性能。本标准不适于替代相控阵超声检测仪或系统为检查某一特定材料而进行的校准或标准化程序。1.5 本标准没有设定测试系统性能的要求。如需这样的验收标准，需由使用方指定。文中如有涉及验收标准，仅做举例用途，并始终受到客户和终端用户控制文件所要求的严格限制。1. 6 需评估的具体参数、测试的条件和频率以及要求报告的数据，都由用户

7、决定。1. 7 除需评估的相控阵超声检测仪或系统外，所需器材还包括测试试块和位置编码器。1. 8 本标准也包括与程序适用性和结果解释相关的注意事项。1. 9 只有经过客户同意，才可以使用替代程序，例如本文件所描述的例子。1. 10 本标准的主旨并不是要解决所有与使用相关的安全问题。本标准使用者的责任是建立合适的安全和健康的操作规范，在使用之前确定适用性的限制条件。2 规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单适用于本文件。GB/T 12604. 1元损检测术语超声检测(GB/T126

8、04.1-2005 ,ISO 5577 :2000 ,IDT) ASTM E 317 不采用电子测量仪器评定超声脉冲回波式检测仪器及系统工作特性的实施方法ASTM E 494 测量材料中超声速度的实施方法ASTM E 1065 超声探头特性评定指南ASTM E 1324 超声检测仪器部分电子特性测量指南3 术语和定义GB/T 12604. 1界定的以及下列术语和定义适用于本文件，3. 1 角度校正增益(ACG)angle co町饵tedgain 也称为ACG，用于在S扫描校准期间，补偿从固定深度横孔接收的信号幅度变化。补偿一般以电GB/T 29302-2012 子方式在多个不同深度进行。请注意

9、ACG有技术限制，也就是说，当超过一定角度范围时不可能补偿。3.2 环阵探头annular array prob四将换能器配置为一组同心圆环的相控阵探头。允许声束沿着轴线聚焦到不同深度。通常圆环的表面面积是相同的，这意味着每个圆环具有不同的宽度。3.3 阵列(相控)array (ph囚ed)阵元的图形排列方式。一般包括线形、环形、二维矩阵和极坐标等形式。3.4 电子扫描electronic scan 也称为E扫描。相同住聚焦法则用一组活性阵元多路传输的方法迦包子栅格扫描沿着相控阵探/ / / / 头的长度方向以相同角度行。/这与传统超声探头的栅格扫描等同战称电子恫描。3.9 S扫描S-scan

10、 即扇形扫描。4 概述/ / 4. 1 相控阵超声检测仪和系统与传统的超声系统的单元组件相似，都是基于单通道或多路脉冲回波的单元组件。这些包括发射器、接收器、探头和连接电缆。它们最显著的区别是，相控阵系统通过激发相控阵探头各个阵元产生微弱声波并经相位干涉后形成超声发射脉冲。4.2 每个相控阵探头由一系列单独引线阵元组成，这些阵元通过采用可编程时间延迟法则单独激活。改变使用的阵元数和至每个阵元脉冲之间的延迟时间，可以控制声束。根据不同的探头设计，可用电子方式改变角度(人射或偏斜)、焦距、声束尺寸或综合改变这三个参数。在接收模式下，由阵元接收声能，信号的合成过程采用与发射时相同类型的时间延迟法则.

11、GB/T 29302-2012 4.3 有效的声柬偏转角度取决于若干个参数，包括:阵元数量、阵元间距、阵元尺寸、阵元阵列形状、阵元共振频率、声柬指向的材料、在相邻发射器和接收器开启之间的最小延迟及发射器电压的特性。4.4 相控阵系统的发射器和接收器的参数一般由计算机控制，接收到的信号通常通过计算机数据采集系统在计算机屏幕上显示，可以由计算机存储到数据文件中。4.5 尽管大多数系统的阵元使用压电材料，但已经设计制造出电磁声探头并在相控阵超声检测仪中使用。4.6 大多数相控阵系统使用编码器用于自动和半自动扫查。4. 7 本标准中提及的作为靶体的横孔直径应小于被评价的脉冲波长，且应有足够的长度，以避

12、免端部效应而产生干扰信号。孔直径在1.5 mm2. 5 mm且长度在20mm25 mm之间最合适。5 意义和用途5. 1 本标准旨在评价相控阵探头和相控阵超声检测仪的组合性能。它不是要定义性能和验收标准，而是为这些标准提供数据。5.2 本标准推荐的测试方法旨在提供性能相关的测试，在指定的测试条件下。使用简单的靶体和被测相控阵检测系统，可以重复进行这些测量。其主要用于标称工作频率范围为1MHz至20MHz的相控阵检测仪，但也适用于使用更高频率部件的相控阵超声检测仪。5.3 本标准并不适用于校准或维护。这些可以从制造者的说明书中获得。5.4 在使用设备的方式上，执行具体的评价可能需要更详细的操作说

13、明。5.5 获取的测量数据可供本标准的使用者用来说明仪器的性能，或为质量保证提供性能准则，可为相控阵系统的工作性能提供维护评价。5.6 本标准所描述的评价并不适用于所有的系统。用户可以自行决定全部或部分使用本标准。6 试验方法6. 1 规范性附录A附录G描述相控阵系统一些参数评定的试验方法。6.2 评定性能包括z测定声柬轮廓、声束偏转范围、阵元有效性、聚焦能力、软件计算功能控制和显示接收信号、模块衰减的补偿和接收器增益线性。3 GB/T 29302-2012 附录A(规范性附录相控阵声束轮廓的测试A.1 摄述本附录描述测试相控阵探头声柬轮廓的方法。使用这些方法可以满足液浸式或接触式探头的测试应

14、用要求。但请注意，如果没有采取有效措施来保证稳定的藕合条件，接触式探头的评价变化范围可能会超出预定限度。A.2 翻试装置A.2.1 对于声柬固定(即不采用电子或扇形扫描的单聚焦法则且在液浸装置中使用的相控阵探头，可以使用ASTME 1065中描述的球体作为测试靶体或用水昕器。当采用多个聚焦法则的动态模式产生扇形或电子扫描的相控阵探头时，可以不使用或少量使用机械运动来进行声柬轮廓评价。如果使用机械移动测试时，应有定位编码器，使得信号时间和幅度与位移相关。需验证编码器的精确度在测量允许的误差内。电子扫描和扇形扫描声柬轮廓评估的方法适用于接触式探头。但是，当评价要求采用水浸法时，使用的测试靶体应替换

15、为适当的棒体或球体。A.2.2 线阵探头有一个活性平面和一个非活性平面或惰性平面。在活性平面上评价声束时，应使用具有足够数量阵元的探头，以连续电子扫描方式使声束通过测试靶体。对于使用大部分有效阵元产生声束的相控阵探头，用于电子光栅扫描的剩余阵元数量可能太少，而使声束无法扫查整个靶体。在这种情况下，应进行编码定位的机械扫查，沿着活性平面分别对每个聚集法则进行评价。A.2.3 应在元缺陷材料的不同深度加工一系列横孔，针对不同深度的横孔，编制不同的聚焦法则。通过使用相控阵系统的线性扫描功能，声束可以扫查不同深度的检测靶体。电子扫描如图A.1所示。固A.1横孔的电子扫描4 GB/T 29302-201

16、2 A.2.4 对需要检测的扫查范围内所有回波进行数据采集。显示采用不同色彩或灰阶代表幅度。在测试材料的传输时间或等效距离用一个坐标轴显示，另一个坐标轴显示位移。这就是典型的B型扫描如图A.2所示。1喜怒骂去荡在亏空去江Lmm叶嗣牛叫蹦叫静明问时拥戴吨，均仰、铲6坞V P九蝇幅锁，仿噜事董事a晶a帽胁叫知需. 固A.2固A.1中电子扫描显示的B型圄垂直坐标轴表示深度，水平坐标轴表示电子扫描距离)A.2.5 使用装在模块上的相控阵探头作电子扫描的数据显示，也同样可使用时间与位移的直角坐标表示，或如图A.3所示进行角度校正。., . 电8 . .咱离轴瓣效应立主二2之忧r二二;加俨气叩叫磊平同牛芒

17、竖立圄A.3来自横孔(显示中可见离轴蹲效应)的相控阵声束(横遮模式)角度校正B型固A.2.6 沿着位移轴的分辨力是电子扫描步进的一个函数。如果扫描使用编码的机械装置，分辨力取决于采用的编码器步进。A.2.7 沿着声柬轴向的分辨力是两个靶径之间间隔的一个画数。对于高度聚焦的声束来说，从声程到靶径之间有微小的差异(例如，1mm或2mm)。A.2.8 也可以做惰性平面的声柬轮廓。线阵探头的惰性平面垂直于活性平面，指的是不能应用相位效应引起声束偏转的平面。惰性平面的声柬轮廓需要进行机械扫描获得。A.2.9 综合使用活性平面的电子扫描和惰性平面的编码机械扫查进行信号波形的采集，获得的数据可经过投影校正后

18、得到惰性平面的声束尺寸。图A.4展示了在惰性平面进行声束评价的一种方法。这种技术使用了阶梯试块上一系列不同深度盲孔的端角反射。5 G/T 29302-2012 图A.4扫描盲孔，获取惰性平面的声束尺寸A. 2.10 图A.5所示可以代替图A.4阶梯深度的试块，用一个垂直于要求折射角度的通孔提供连续传输距离的靶体。A. 2. 11 可以用色标或灰度显示幅度落差的投影C扫定量声柬大小，也可以用计算机画出位移幅度曲线。图A.6所示为投影的C扫描图。斜孔步进聚焦法则6 电子扫描固A.5惰性平面斜孔的声束特性I -1 、I, r飞I. 飞I圄A.6圄A.4中所示角效应的投影C扫圄GB/T 29302-2

19、012 附录B(规范性附录相控阵声束偏转范围的测试B.1 概述B. 1. 1 本附录描述测试相控阵探头声束偏转能力的实际范围，只适用于活性平面。使用这些方法可以测试液浸式或接触式探头。但是请注意，如果没有采取有效措施来保证稳定的搞合条件，接触式探头的评价变化范围可能会超出规定的公差。B. 1.2 设定相控阵探头角度扫描的工作范围的建议极限与探头阵列中每一个阵元的波柬扩散角相关。当在脉冲回波模式使用时，可考虑单个阵元用6dB回波包络法确定声束控制范围。因此才可以根据标称频率和厂家提供的阵元尺寸信息计算理论极限。然而，有几个参数会影响理论计算。这些主要与探头的标称频率相关。一些会影响实际频率的参数

20、包括z脉冲长度、阻尼、延迟线的使用或折射模块和在生产工艺中厚度搭接及匹配层的差别。B. 1.3 本测试方法的目的是，基于不同角度偏移的信噪比来评价声束的偏转能力。声束偏转能力也受声柬设计需求的影响。采用聚焦的应用可能达不到与不采用聚焦的应用一样的偏转极限。B. 1.4 偏转能力应指定声程、孔径和材料。B.2 测试设置根据测试条件设置探头的聚焦法则。这包括液浸式或接触式、折射模块或延迟线、元聚焦或规定焦距以及检测材料。B.2.1 在要使用的应用材料的一定距离，或者应用中要使用到的距离，制作一系列横孔。横孔布局应如图B.1所示。图B.1中所示的横孔以50间隔，离探头中心位置25mm和50mm. B

21、.2.2 不同应用可以使用相似的评价方法。当一组聚焦法则设置为规定一个平面而不是某一声程距离处的分辨力时，可以使用相关平面来评价波束的偏转极限。评价用试块的相关平面应采用横孔。试块如图B.2所示，在离标称人射点指定距离的垂直面和水平面做一系列横孔。横孔也可根据需要，安排在其他要测试的平面上。B.2.3 评价时，将探头置于试块上，使人射声柬线中心对准试块标记的中心线。若不使用延迟线或折射模块的探头，即采用排在一个平面的所有阵元，应将阵元阵列的中心点对准中心线。对于只使用全部可用阵元中的一部分阵元的聚焦法则，阵元孔径的中心点应对准中心线。如果使用延迟线、折射模块或液浸方法时，应作补偿人射点沿试块人

22、射面明显移动的修正。如果如图B.2使用探头直接接触法在标定试块测试时，则中心线不对称，将不能同时获取正向和负向扫描角度。使用这种试块时，为得到两个方向的扫描范围，先在一个方向评估探头，再转180.评估另一个相反方向。B.2.4 在A扫描采样期间，角度步进会影响可达到的扫查范围。在S扫描采样期间，建议可变角评价的最大角度步进为10。角度步进受系统的脉冲和阵元间距特性之间的时间延迟能力限制。图B.1和图B.2中所示大多数的靶体相隔50。但是，间隔也可以根据要求的分辨力变大或变小。7 GB/T 29302-2012 约20mm 75 mmX25 mm (通常).固B.1波束锦转评价试块一一恒定声程/

23、 二-试块尺寸150mmX100 mmX25 mm 固B.2波束偏转评价试块一一单平面8 GB/T 29302-2012 B. 2. 5 利用两个相邻横孔之间的最大和最小信号幅度之间的dB差来进行偏转范围的评价。例如，如果设置一个探头在试块上十450扫描，如图B.l所示，达到6dB分离的较高的那对横孔为探头设置的最大偏转能力。B.2.6 可接受的偏转范围以达到相邻孔间预定分离的最大和最小角度表示。根据不同的应用，可以将分离值设为6dB或20dB(或其他数值。B.2.7 偏转能力可以作为一个先决条件。例如，要求一个相控阵系统至少达到2mm直径横孔的5。分辨力、标称中心角正负200的偏转能力。反之

24、，可以限制一个系统的S扫不超过评价能达到的规定信号分离的角度z例如，间隔50，2mm直径SDHs之间差20dB。B.3 另一种评价的方法就是使用指定深度或声程距离的单个横孔。显示使用最大和最小角度的A型扫描，可以通过观察峰值响应的信噪比来评估偏转在国a偏转极限要达到预定的信噪比。请注意，使用此方法以避免达到栅瓣信号的仁采用此方法也需确认横孔位顶计算的折射角度位置。/ 9 -,- . , , !l 、L飞/ / V J f - / 、, GB/T 29302-2012 附录C(规范性附录)相控阵阵元有效性的测试C. 1 概述进行该评价来测定相控阵探头的所有阵元的有效性和声能量的一致性。因为在一般

25、时序操作中，要由分离的脉冲发射和接收器访问各个阵元，应使用一种方法，使其差别仅归属于探头本身而确保相控阵超声检测仪的电子性能在不同阵元间是相同的。为确保不同阵元的性能差别仅是由探头结构引起的，选择一个发射接收通道去访问每个阵元。C.2 测试设置C.2.1 连接要测试的相控阵探头到相控阵超声检测仪，取下任何探头延迟线或折射模块。C.2.2 用一层均匀的捐合层将探头藕合到25mm厚的一个IIW(国际焊接协会试块。这可以通过一种接触间隙的技术来完成，也就是探头和试块的接触面在水中(确保均匀藕合)。另外一种液浸方法也可使用，即固定的水声程，并且监视水钢界面而不是铜壁厚度的信号。C.2.3 设置由一个阵

26、元组成的电子扫描，沿着阵列中所有阵元一次一个阵元步进。(需确保每个聚焦法则都使用第一个发射接收器，或如果通道可选的话，则每个阵元应使用相同的通道。)设置发射器参数，优化探头阵列标称频率的响应，对探头中每个阵元来说，就是要调节试块底面的一个脉冲回波或水程回披达到80%显示幅度。C.2.4 观察阵列中每个阵元的A型扫描显示，并记录每个阵元达到80%信号幅度要求的接收器增益。可以将记录结果填写在类似表C.l的表格中。C.2.5 注意并记录任何没有底波或水声程信号的阵元(失效阵元)。可以将结果填写在类似表C.l的表格中。C.2.6 如果有一个预先准备的程序包可以检测阵元的有效性，也可以替代使用。C.2

27、.7 使用收集到的数据进行探头一致性和功能性评价。比较以前用相同仪器设置(包括增益评价保存的文件，得到80%响应的接收器增益宜在任意前次评价结果的士2dB范围内，每两个阵元之间比较的差别也应在士2dB之内。C.2.8 一个探头中失效阵元的总数和相邻失效阵元的数量应由合同双方商定并书面注明。这个数字可能由于基准和工作变化而不同。有些相控阵探头可能有数百个阵元，有些新型相控阵探头，由于阵元的电气连接点达到小于毫米数量级，生产难度高致使存在失效阵元。C.2.9 允许的失效阵元数量应基于其他方面的性能，例如使用的聚焦法则的聚焦范围和声柬偏转范围。对相控阵探头的失效阵元数量没有具体的规定。一般来说，如果

28、一个探头超过25%的阵元是失效的，那么灵敏度和声束偏转能力会降低。相同地，允许相邻失效阵元的数量应由实际应用所要求的声柬偏转和电子栅格分辨力决定。C.2.10 藕合的稳定性对对比评价很重要。如果使用接触式，评价的阵元产生信号超过士2dB范围，应检查藕合，并再次进行测试。如果仍超过可接受范围，该探头不能再使用，需进行校准后才能继续使用。测试如果使用水和钢的固定水距法，会减少藕合变化。C.2.11 在探头卸下之前，如果可能的话，应用另一电缆替换原测试使用的电缆，验证失效阵元是否由于电缆损坏引起。G/T 29302-2012 C.2.12 可以制作独立检测多路连接器的电缆连通性适配器。将这些适配器直

29、接连接到相控阵超声检测仪，验证所有的输出通道是否有效，或者可以连接到电缆的探头端，确认互联电缆中单个同轴连接器的连通性。图C.l的例子为识别相控阵超声检测仪或电缆中的连通性测试显示图。阵元1 增益有效失效表C.1探头阵元有效性表(调节接收器增益使波幅为全屏高度的80%)2 3 -. 4 5 6 7 8 9 10 11 章事12 。.，挝、一句 图C.1相控阵超声检测仪或电缆的连通性测试显示圄13 14 15 失效阵元在对应通道的行上显示零幅度无颜色)16 11 GB/T 29302-2012 附录D规范性附录)相控阵聚焦能力评价且1概述超声波束的聚焦法则基于众所周知的原理。然而，不像单晶探头，

30、相控阵系统可以在发射和接收模式下，在一定声程范围内设置聚焦。可以通过测定波柬响应尺寸来评价聚焦运算的效果。这与附录A中描述的波束轮廓相似。聚焦限度是探头参数固有的，并受限于相控阵超声检测仪的最小时间延迟能力。D.2 测试设置D.2.1 设置相控阵超声检测仪为将要进行评估的聚焦法则，并将相控阵探头藕合到带斜横孔的试块，如图A.l所示。带或不带延迟线的纵波模式和使用折射模块的横波模式可以使用该方法评价。D.2.2 通过该方法评价单一折射角度的聚焦。如果使用几个角度的话，需分别评估每个角度的聚焦能力。D.2.3 在需要检测的平面用电子扫描或编码机械扫描，采集全部波形并显示深度校正的B型投影图像，如图

31、D.L毒虫防咄峭翩翩自运 曹一一斗10一-2mm 。毒草3.5 mm一.唱一一a酷固D.1动态深度聚焦运算法则的B型投影图D.2.4 通过由最大波幅调低分贝(dB)值来度量投影图像直径的大小，并与横孔的实际机械直径对比的方法，来评价聚焦法则的效果。D.2.5 聚焦法则的工作范围可根据横孔直径的最大允许尺寸来协商确定。例如，如果使用直径2mm 的横孔，并且使用-6dB法从B扫图像计算直径，工作范围可通过B扫图像能维持-6dB尺寸小于两倍实际直径时的深度或声程来确定。D.2.6 应规定孔直径和焦点大小的实际限度。聚焦声束的实际焦点不能小于所用波长的1.5倍。对于一个5MHz的钢中纵波，大约为1.7

32、 mm.焦点大小也是声程的一个函数，孔埋深越大，聚焦越弱。D.2.7 为了使孔直径评价准确，采样间距应小于评价的靶体。建议每个孔至少有四次采样.例如，一个直径2mm的横孔靶体，机械编码扫描的采样间隔应为0.5mm，或者对于一个电子扫描，每个聚焦法则之间的步进不应超过0.5mm(这受限于探头阵元间距)。GB/T 29302-2012 附录E(规范性附录相控阵参敬和数据显示的计算机控制评价E.1 梅述相控阵声束控制基于费马定理，即声波沿着最短时间路径传输。用该原理追踪相控阵探头阵元所发射波阵面的声程轨迹，计算在电子计时使声柬指向规定位置时要求的延时。使用费马定理，通过输入声传播的材料声速，计算折射

33、角和焦点位置。如果材料声速准确，那么计算的声柬位置也准确。因此计算精度也是几个变量的画数，包括z使用的材料声速、探头元件尺寸(阵元尺寸、主频率、扩散度、在延迟线或模块的声程)和影响相位干涉模式的脉冲计时精度。如果在合适的公式精确输入所有变量，声柬就可以正确定位。在一个计算机控制系统中，操作员唯一可用的依据是数据显示。系统有坐标显示，可以将从一个靶体接收到的信号响应定位为2维或3维坐标。比较规定目标的实际已知位置和显示的理论定位是评价显示的计算机算法和变量组合有效性的唯一有效方法。E.2 测试装置E. 2.1 使用接触式相控阵线阵探头，标称频率5MHz，至少16阵元，阵元间距不大于1mm。将软件

34、设置为两个独立的S扫描，一个偏角为士300，焦距为钢中25mm (即在钢中25mm的声程聚焦)，另一个为偏角士300，焦距为铜中50mm (即在钢中50mm的声程聚焦)。对于这两套聚焦法则方案，角度步进间距为0.50，并且聚焦法则应使用16个相邻阵元。E.2.2 确保数据采集的等效数字化频率最少为80MHzD E.2.3 准备一块钢试块，具有根据ASIME 494测定声速的一系列横孔。该声速值将用于聚焦法则中。E. 2. 4 如图B.1将探头置于试块并做好声搞合，确保阵元阵列中心对准孔的中心线。E.2.5 扫描并保存25mm焦距的S扫描。E.2.6 扫描并保存50mm焦距的S扫描。E. 2.

35、7 使用计算机显示光标进行评价，并且以表格形式记录各横孔的深度、中心线的偏移量和角度。对于分布在50mm半径上的横孔，配置50mm聚焦的聚焦法则z对于分布在25mm半径上的横孔，配置25mm聚焦的聚焦法则。E.2.8 将使用软件评价获得的数据与试块上孔的实际位置进行对比。计算机显示的横孔声程指示位置误差应在士0.5mm之内。孔探和偏移位置的误差应在士0.5mm之内，孔的所有扫查角度误差应在士1.0。之内。13 G/T 29302-2012 附录F规范性附录相控阵棋块衰减和延迟补偿评价F.1 概述F. 1. 1 在使用电子或扇形扫描时，各个发射和接收器的电子差异和探头阵元间的差异会导致各个聚焦法

36、则之间的微小增益差异。产生的效率也随着角度和偏离模块自然角度的大小变化。当使用延迟线或折射模块时，模块中的声程变化会导致一些聚焦法则需要提高或降低放大器增益。为使电子或扇形扫描的聚焦法则归一化，需要一种补偿增益变化的方法。F. 1.2 当相控阵探头使用延迟线或折射模块时，依据费马定理计算声束偏转和投影显示。这就需要操作者辨别探头阵元在空间的位置。确保已知的模块和钢界面的声程正确。应确认操作者使用的坐标可以提供正确的深度计算，这确保了显示软件对被测体正确定位。F. 1.3 可以一次对一个聚焦法则进行衰减变化和延时补偿，或配置软件进行动态补偿。F.2 模块衰减补偿评价F. 2.1 本方法适用于评价

37、一维线阵探头电子扫描或电子栅格扫描的模块衰减补偿。F.2.2 设置相控阵系统的聚焦法则，使可用于电子栅格扫描。F.2.3 相控阵探头藕合至带有已知深度横孔的试块上。一般用IIW试块上直径1.5mm的横孔。F.2.4 按第一个聚焦法则设置选择A扫显示，并前后移动探头，定位到横孔最大反射幅度的位置。F.2.5 将横孔反射信号幅度调至80%全屏高度，并保存该聚焦法则参数文件。F.2.6 重复横孔最大反射信号定位的步骤，每个聚焦法则均将反射信号幅度调至80%全屏高度，在每个聚焦法则操作完成之后保存设置文件。F.2.7 另外，该步骤也可以计算机化，通过计算机计算灵敏度调节的动态评价。动态评价情况下，操作

38、者只需在横孔上前后移动探头，确保所有聚焦法则都能使声柬扫过横孔靶体。随后，相控阵系统就可计算模块衰减校正，确保每个聚焦法则检测到的横孔的波幅调整到相同的幅度。F.2.8 模块衰减评价要求有恒定的钢声程，确保只评价模块变化的影响。对于使用一维线阵探头的扇形扫描，单独一个横孔会导致每个角度的钢声程变化，不适合此项任务。建议使用具有类似于IIW试块的100mm半径弧面的靶体。对于扇形扫描，F.2. 2F. 2. 6步骤需用合适的弧面代替横孔。S扫配置采用弧面也校准了角度变化对发射的影响。扇形扫描设置采用弧面也校准了角度变化造成的固有回波传输影响。注z如果不能实现适当的补偿，例如，如果角度范围太大，导

39、致信号幅度不能得到有效的补偿，那么应缩小角度范围，直至可以补偿为止.F.2.9 不同模块和扫描方式设置的探头移动如图F.1所示。14 F.3 。带延迟线的。探头灵敏度调节错折射楼块的探头电子扫描灵敏&.调节, , 11 / 二11一二一l/ / GB/T 29302-2012 圄F.1移动扫查横孔的最大幅晌信号，用于补偿模块衰减评价模块延迟补偿评价F. 3.1 当电子扫描或扇形扫描中使用角度折射模块，或者在扇形扫描中使用固定厚度的延迟线时，模块材料中声程随着聚焦法则不同而变化。需要对该延迟时间差异进行补偿，以确保标示的被测体在投影扫描显示中正确定位，也就是说，正确标出检测工件中的深度和角度。F

40、.3.2 设置相控阵系统的聚焦法则，使可用于扇形扫描或电子栅格扫描。F.3.3 相控阵探头藕合至带有已知曲率半径的试块上。一般用曲面半径50mm或100mm的IIW试块。F.3.4 按第一个聚焦法则设置选择A扫显示，并前后移动探头，确定选中弧面反射最大信号的位置。G/T 29302-2012 F.3.5 调节延迟设置从而使金属中声程指示能够正确表示弧面半径，并保存该聚焦法则参数。F.3.6 在扫描设置中，重复操作使每个聚焦法则弧面半径响应最大化，每次延迟被调节后保存参数设置。F.3.7 另外，该步骤也可以计算机化，通过计算机计算延迟调节的动态评价。动态评价情况下，操作者只需在弧面半径中心前后移

41、动探头，确保使用的所有聚焦法则的声束中心扫过弧面中心得到最大信号幅度。F.3.8 小角度纵披聚焦法则需要定制试块来完成该模块延迟补偿校正。F.3.9 不同模块和扫描方式设置的探头移动如图F.2所示。节运动 。 D 圄F.2使用曲面进行延迟扫描调节16 GB/T 29302-2012 附录G(规范性附录)相控阵超声检测仪线性评价G.1 概述相控阵超声检测仪各个发射器和接收器单元的操作基本与单通道超声检测仪一致。所以可以符合G.3.4 调节增益将较大信号恢复到80%幅度，确保较小信号不会因为藕合变化而偏离原先40%的幅度。如果第二个信号大于41%或小于39%全屏高度时，重复检测。G.3.5 两个反

42、射体信号的幅度比应保持2: 1的关系，在10%至100%(如果100%饱和，则取99%)的全屏幅度(FSH)范围内保持士3%以内的波动为可接受误差。G.3.6 在相控阵超声检测仪线性表中记录结果。G.4 幅度控制结性G. 4.1 一台16/64相控阵超声检测仪有16个发射器和接收器，可用于访问64个阵元。选择每个发17 GB/T 29302-2012 射器-接收器单元，测定相控阵超声检测仪放大能力的线性。G.4.2 选择一个平面(垂直人射线阵探头，阵元数量至少等于相控阵超声检测仪的发射单元数。G.4.3 使用该探头，调节相控阵超声检测仪作电子栅格扫描。每个聚焦法则由一个阵元组成，扫描从阵元1开

43、始，至相对应相控阵超声检测仪发射器数量相等的阵元数结束。G.4.4 将探头搞合至一个合适的试块上，获取每个聚焦法则的脉冲回波信号。来自25mm厚IIW试块或从图G.1中20mm厚的专用线性试块的底面回波可以作为测试信号。另外，也可使用液浸法测试。G.4.5 选择相控阵超声检测仪中发射器-接收器的通道1。使用A型扫描显示，监视从选中靶体发出的回波信号。调节增益，将信号调至40%的全屏幅度。如图G.3所示。G.4.6 以步进1dB、2dB、4dB和6dB提高接收器的增益。在每个步进增加后再取消所增加的增益值，确保信号返回40%的显示高度。以显示高度的百分比记录实际信号高度。G.4.7 调节信号至1

44、00%幅度，减少6dB增益并以显示幅度的百分比记录信号的实际幅度。G.4.8 信号幅度宜落在士3%理论显示高度的范围内。如表G.1中要求的允许高度范围。G.4.9 对所有其他的发射器-接收器通道重复G.4. 5G. 4. 7的步骤。G. 4.10 对于有10或12比特(bit)幅值采样并能设置在闸门内读取大于屏幕可视幅度的相控阵超声检测仪，可以使用更大范围的检测点。对于这类检测仪，也可使用闸门输出而不用A型显示来评价仪器的幅度线性。注2图G.4是幅度大于100%显示的例子，闸门A%表示信号幅度200%，而闸门B%表示型号幅度176%的例子。j fAF 鼻飘瀚籁:时础榈3. 、H恤够, .F ,

45、 , hh f/ 嗡们静相控阵超声检测仪和探头评价的专用钱性试块图G.118 GB/T 29302-2012 t飞，、i串串A).VPA 显示高度线性4咆一 . . 俨. 革4。辛.4币. J晶 命每 嗣. 固G.2呐iJl3#-:;相控阵超声检测仪通道1底波A型扫描的显示圄固G.3(. 19 A型扫描的水平统性圄G.4GB/T 29302-2012 表G.1续性技验记录表位置z日期z操作者z签名2相控阵超声检测仪s捐合剂z发射器电压/V:|脉冲宽度/n接收器频带|接收器平滑度)数字化频率/MHz:平均z显示高度线性=幅度控制线性z大幅度信号/小幅度信号的小幅度信号的显示高度/dB 允许范围/

46、% 允许范围/%实测值/% 100 47-53 40 十142-47 90 42-48 40 十248-52 80 40 40 40 +4 60-66 70 32-38 40 十677-83 60 27-33 100 -6 47-53 50 22-28 40 17-23 30 12-18 20 7-13 10 2-8 幅度控制线性各通道结果:注=任何通道不能超过允许的范围)通道如果是32或64发射器-接收器的相控阵超声检测仪，可根据情况增加更多通道)1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 时基线性(用于25mmIIW试块)回波数1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 厚度/mm25 50 75 100 125 150 175 200 225 250 测量间隔/mm允许偏差土0.5mm是/否)G.5 时基线性(水平线性)G.5.1 设置相控阵超声检测仪，显示A型扫描模式。G.5.2 选择任何纵波探头，并设置相控阵超声检测仪适合的显示范围，由已知厚度的试块获取至少10次回波。如在IIW试块25mm侧壁厚度上做此测