专利名称：一种透声楔表面波探头延时及前沿的测量方法
技术领域：
本发明涉及一种透声楔表面波探头延时及前沿的测量方法。
背景技术：
表面波探伤技术检查表面裂纹灵敏度极高，广泛的应用于汽轮机叶片、高速钢轧辊、曲轴等钢材零部件的无损检测。目前常用透声楔法在钢材中产生表面波，探头采用与斜探头相似的楔块，当工件中横波折射角为90°时，即产生表面波。由于表面波沿材料表面传播，在实际检验工作中，表面波探头的标定是通过扫描速度调整方法进行的，其方法为将探头对准试块棱边，回波信号按水平距离调节成一定比例，一般前后移动探头，改变L值。例如Ll=20mm，L2=40mm等，利用深度旋钮，水平旋钮，当Ll=20mm调节水平刻度20位置；L2=40mm，调整水平刻度40位置，即完成I : I调整，而探头的入射点直接按探头前沿(即探头端头)计算。通过这种方法对探头的前沿及延迟进行标定的结果显然存在一定误差，与探头的实际前沿与延时是不符的。

发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种可精确并方便的测量透声楔表面波探头延时及前沿的方法。为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是一种透声楔表面波探头延时 及前沿的测量方法，其关键技术在于其借助于一个材质与透声斜楔相同的试块来完成，所述试块的形状是在一个长方体的一端设有圆弧型底面，所述方法的步骤如下
1)将表面波探头与超声波探伤仪连接，然后再将表面波探头于放在试块上表面，前后移动表面波探头，当超声波探伤仪上纵波(始波之后的第一个回波)获得最高反射波时，保持表面波探头不动；
2)在超声波探伤仪上读取发射波与接收到的反射间的时间差h；
3)根据下述式①计算超声波在试块中传播的时间h t0=S/2CL =R/Cl ①
其中，S为超声波在试块中传播的距离，R为试块(2)下面的半径，其中S为R的2倍，Cl为纵波声速；
4)利用下述式②计算出试块的延迟t’ t，= t「t0 ②；
5)用钢板尺量取表面波探头前端面至试块圆弧水平距离M ；
6)通过下述式③计算试块的前沿I。
10=R_M。③。本发明的工作原理是透声楔探头发射的表面波，是当材料中横波折射角为90°时产生的。入射角一定时，超声波在材料内的折射角的是由材料中超声波声速决定的。用与表面波探头透声斜楔相同的材料制作一定半径R的圆弧形底面试块，当超声波入射到试块中，其试块中的纵波入射角与透声斜楔角度相同，必定小于90° ,不会在试块中的产生表面波，当超声波遇到圆柱形底面后会发生发射，并被探头所接收。超声波在试块中传播的距离S即为试块半径R的2倍。由于试块中的纵波声速Q可知，超声波在试块中传播的时间tQ便可计算得出。三者关系满足tQ=S/2Cs=R/CL 通过超声波探伤仪可直接测得发射信号与接收信号的时间差t1;则试块的延迟t’即可计算得出，满足下式t’ = tr t0
由于试块为圆柱形底面，试块的前沿Itl，即声波入射点与探头前端之间的距离，即为试块半径R与探头前端面至试块圆弧水平距离M之差，I0=R-M。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于本测量方法操作简便，误差小，可以精确的测量出透声楔表面波探头延时和前沿。


图I是本发明测量方法的示意 其中，I、表面波探头；2、试块。
具体实施例方式下面结合附图和具体实施方式
对本发明作进一步详细的说明。参见附图1，本测量方法借助于一个材质与透声斜楔相同的试块2来完成，所述试块2的底端为圆弧形，所述方法的步骤如下
O将表面波探头I与超声波探伤仪连接，然后施加耦合剂，再将表面波探头I放在试块2上表面，如后移动表面波探头I，当超声波探伤仪上纵波获得最闻反射波时，保持表面波探头I不动；
2)在超声波探伤仪上读取发射波与接收到的反射间的时间差A，单位为秒；
3)根据下述式①计算超声波在试块2中传播的时间h t0=S/2CL =R/Cl ①
其中，S为超声波在试块2中传播的距离，单位为mm ；R为试块2下面的半径，单位为mm，其中S为R的2倍，Q为纵波声速，单位是mm/s ；
4)利用下述式②计算出试块2的延迟t’ t，= t「t0 ②；
5)用钢板尺量取表面波探头I前端面至试块2圆弧水平距离M，单位为mm；
6)通过下述式③计算试块的前沿I。
I0=R-M③。本测量方法非常方便，其利用一材质与透声斜楔相同的已知半径R的圆弧形底面试块，获得横波在试块中的传播时间，再利用超声波探伤仪可直接测得发射信号与接收信号的时间差A，通过计算获得探头延时。通过在试块上直接量取探头前端面至试块圆弧水平距离M，取M与R之差即为探头前沿。
权利要求
1.一种透声楔表面波探头延时及前沿的测量方法，其特征在于其借助于一个材质与透声斜楔相同的试块(2)来完成，所述试块(2)的形状是在一个长方体的一端设有圆弧型底面，所述方法的步骤如下 1)将表面波探头(I)与超声波探伤仪连接，然后再将表面波探头(I)放在试块(2)上表面，前后移动表面波探头(I )，当超声波探伤仪上获得纵波最高反射波时，保持表面波探头(I)不动； 2)在超声波探伤仪上读取发射波与接收到的反射间的时间差h，单位为秒； 3)根据下述式①计算超声波在试块(2)中传播的时间h，单位为秒 t0=S/2CL =R/Cl① 其中，S为超声波在试块(2)中传播的距离，单位为mm ;R为试块(2)下面的半径，单位为mm，其中S为R的2倍，Cl为纵波声速，单位是mm/s ； 4)利用下述式②计算出试块(2)的延迟t’ t，= t「t0 ②； 5)用钢板尺量取表面波探头(I)前端面至试块(2)圆弧水平距离M，单位为mm ； 6)通过下述式③计算试块的前沿Itl，单位为mm I0=R-M③。
全文摘要
本发明公开了一种一种透声楔表面波探头延时及前沿的测量方法，其借助于一个材质与透声斜楔相同的试块来完成，试块的形状是在一个长方体的一端设有圆弧型底面，其步骤为1)将表面波探头与超声波探伤仪连接，然后再将表面波探头于放在试块上表面，前后移动表面波探头，当超声波探伤仪上纵波获得最高反射波时，保持表面波探头不动；2)在超声波探伤仪上读取发射波与接收到的反射间的时间差t1；3)计算超声波在试块中传播；4)计算出试块的延迟t’；5)用钢板尺量取表面波探头前端面至试块圆弧水平距离M；6)通计算试块的前沿l0。本测量方法操作简便，误差小，可以精确的测量出透声楔表面波探头延时和前沿。
文档编号G01N29/30GK102636576SQ201210141768
公开日2012年8月15日 申请日期2012年5月9日 优先权日2012年5月9日
发明者代小号, 牛晓光, 王强, 赵纪峰, 郝晓军 申请人:河北省电力研究院