一种超声波探伤仪内、外圆弧探头校准方法-山东科威数控机床有限公司

专利名称：一种超声波探伤仪内、外圆弧探头校准方法
技术领域：
本发明涉及一种仪器校准方法，尤其涉及一种用于超声波探伤仪的内、外圆弧探头校准方法。
背景技术：
现在超声波探伤仪使用内、外圆弧探头探测时，只有一种‘唇形试块’用来测量探头的前沿b，而对探头的K值与超声波在探头内部所走的距离a，却无法做出准确的判断，只能根据探头厂家所提供的K值与超声波在探头内部所走的距离a，进行粗略计算，但是往往探头实际的K值与a会与制作的值有一点偏差，再加上探头在使用过程中的损耗，K值与a 会发生相应的变化，但是使用人员无法判断和校准，当探头磨损到一定程度，缺陷的定位会出现偏差，使用人员只能更换探头，这样会提高使用方的成本。

发明内容
针对上述现有技术存在的问题，本发明目的在于提供一种超声波探伤仪内、外圆弧探头校准方法，填补目前用于超声波探伤仪内、外圆弧探头校准K值，a和b值的方法、试块的空白，缩短试块制作周期、成本，提高探头的使用率和使用周期。本发明的技术方案是一种超声波探伤仪内、外圆弧探头校准方法，包括一超声波探伤仪，其通过探头发射超声波进行工件探伤，本方法依次包括以下步骤1)在欲探测工件上截取一块作为探头校准的试块，试块外径为R，内径为r，以及一用于超声波探伤仪的内圆弧或外圆弧探头，并在试块上沿其轴线方向分别钻2个到试块轴线距离为Hl和H2的孔Ii1和孔h2，两孔直径为Φ，且Hl兴H2 ；2)使用探头来回查找孔Ii1，直到超声波探伤仪上面显示孔Ill的最高反射回波，得到探头内超声波发出端至孔hi的距离Si，并测量探头最前沿到孔、法线的弧长Li，然后继续使用探头来回移动，直到超声波探伤仪上面显示孔h2的最高反射回波，得到探头内超声波发出端至孔h2的距离S2，并测量探头最前沿到孔h2法线的弧长L2 ；3)按照下述数学模型分别得到内圆弧或外圆弧探头其探头内部声程a、探头前沿 b及探头K值A、内圆弧探头探头前沿b b = β -Sin-1 (hl+r) *Sin ((L2-L1) /r) /sqrt ((hl+r)2+ (h2+r) 2~2* (hl+r) * (h2+r) * cos(L2-Ll)/r)*r_L2探头K值β = SirT1 ((h2+r) * (Sin (SirT1 (hl+r) *Sin (L2-L1) /r/sqrt ((hl+r)2 (h2+r) 2_2* (h 1+r) * (h2+r) *cos ((L2-L1) /r)) /r), tg β =K探头内部声程a:a= (a+S2) +0/2-r*sin {p+sin-1 [ (hl+r) *sin ((L2-L1) /r) /sqrt ((hl+r)2
+ (h2+r)2 - 2* (hl+r) * (h2+r) *cos ((L2-L1) /r) ]} /sin (sin1 [ (hl+r) *sin ((L2-L1)/r)/sqrt ((hl+r)2 + (h2+r)2 - 2*(hl+r)*(h2+r)*cos(L2-LI)/r)])其中hl= Hl-r, h2 = H2_r ；B、外圆弧探头探头K值K = tg [Sin-1 (R-hl) /R*Sin (Sin-1 (Sin (12-1,) /R (R_h2) / (R-h^ 2+ (R_h2) 2_2* (R-h》 *(R-h2)*cos((L2-L1)/R))]探头前沿b:b = (180-tg-1K- (180-SirT1 (Sin (12-1,) /R (R_h2) / (R-h》2+ (R_h2) 2_2* (R-h^ * (R_h2 )*cos ((U-Q /R))) *R/57. 3-Li探头内部声程a:a = S- (R-hl) *sin (Sin-1 (Sin ((“-“)/R) * (R_h2) / ((R-h》2+ (R_h2) 2_2* (R-h》* (R -h2) *cos ((U-Q /R)))) *sin (tg_1K) + 小 /2其中:hl= R-Hl, h2 = R_H2。本发明的有益效果是第一在于试块的制作方法简便，快捷。探伤使用人员可以根据不同的圆弧大小，快速的制作试块，无需经过专业的厂家去制作试块，缩短了试块制作的周期，也缩减了试块制作的成本。第二是校准方法简单，使用人员无需经过专业的培训及可使用本方法进行校准。第三是操作人员在探头使用过一段时间之后，可以对探头的K值，a 和b进行重新效验，提高了查找缺陷的准确性，而不再像以前探头使用过一段时间之后，只能够将探头扔掉或作废处理，提高了探头的使用率和使用周期，大大削减了使用方的成本。

图1为本发明实施例的内圆弧探头校准操作示意图；图2为本发明实施例的外圆弧探头校准操作示意图。
具体实施例方式作为本发明的一种实施方式，一种超声波探伤仪内、外圆弧探头校准方法，包括一超声波探伤仪，其通过探头发射超声波进行工件探伤，其特征在于，本方法依次包括以下步骤1)在欲探测工件上截取一块作为探头校准的试块1，试块1外径为R，内径为r，以及一用于超声波探伤仪的内圆弧或外圆弧探头2、3，并在试块1上沿其轴线方向分别钻2个到试块轴线距离为HI和H2的孔M和孔h25，两孔4、5直径为小，且HI乒H2 ；2)如图1、2所示，分别使用内圆弧或外圆弧探头2、3在试块1内壁或外壁上来回查找孔、4，直到超声波探伤仪上面显示孔hd的最高反射回波，得到探头2、3内超声波发出端至孔hd的距离S1，并测量探头2、3最前沿到孔hd法线的弧长L1，然后继续使用探头 2、3来回移动，直到超声波探伤仪上面显示孔h25的最高反射回波，得到探头2、3内超声波
4发出端至孔h25的距离S2，并测量探头2、3最前沿到孔h25法线的弧长L2 ；3)按照下述数学模型分别得到内圆弧或外圆弧探头2、3其探头内部声程a、探头前沿b及探头K值A、内圆弧探头探头前沿b b = β -SirT1 (hl+r) *Sin ((L2-L1) /r) /sqrt ((hl+r)2+ (h2+r) 2_2* (hl+r) * (h2+r) * cos(L2-Ll)/r)*r_L2探头K值β = SirT1 ((h2+r) * (Sin (SirT1 (hl+r) *Sin (L2-L1) /r/sqrt ((hl+r)2 (h2+r) 2_2* (h 1+r) * (h2+r) *cos ((L2-L1) /r)) /r), tg β =K探头内部声程a:
a二(a+S2)+0/2-r*sin{β+sin1 [ (hl+r)*sin((L2-L1)/r)/sqrt((hl+r)2
+ (h2+r)2 - 2*(hl+r)*(h2+r) *cos ((L2-Li) /r) ]}/sin (sin-1 [ (hl+r) *sin((L2-L1 )/r)/sqrt ((hl+r)2 + (h2+r)2 - 2*(hl+r)*(h2+r)*cos(L2-L1)/r)])其中:hl= Hl-r, h2 = H2_r ；B、外圆弧探头探头K值K = tg [SirT1 (R-hl) /R*Sin (SirT1 (Sin (L2-L1) /R (R_h2) / (R-Ii1)2+ (R_h2) 2_2* (R^1) * OHi2Rcos((L2-L1)ZR))]探头前沿b b = (180-tg-1K- (180-SirT1 (Sin (L2-L1) /R (R_h2) / (R^1)2+ (R_h2) 2_2* (R-Ii1) * (R_h2 )*cos ((L2-L1) /R))) *R/57. S-L1探头内部声程a:a = S- (R-hl) *sin (SirT1 (Sin ((L2-L1) /R) * (R_h2) / ((R^1)2+ (R_h2) 2_2* (R^1) * (R -h2) *cos ((L2-L1) /R)))) *sin (tg_1K) + Φ /2其中:hl= R-Hl, h2 = R_H2。以上对本发明所提供的一种超声波探伤仪内、外圆弧探头校准方法进行了详尽介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式
及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
权利要求
一种超声波探伤仪内、外圆弧探头校准方法，包括一超声波探伤仪，其通过探头发射超声波进行工件探伤，其特征在于，本方法依次包括以下步骤1)在欲探测工件上截取一块作为探头校准的试块，试块外径为R，内径为r，以及一用于超声波探伤仪的内圆弧或外圆弧探头，并在试块上沿其轴线方向分别钻2个到试块轴线距离为H1和H2的孔h1和孔h2，两孔直径为φ，且H1≠H2；2)使用探头来回查找孔h1，直到超声波探伤仪上面显示孔h1的最高反射回波，得到探头内超声波发出端至孔h1的距离S1，并测量探头最前沿到孔h1法线的弧长L1，然后继续使用探头来回移动，直到超声波探伤仪上面显示孔h2的最高反射回波，得到探头内超声波发出端至孔h2的距离S2，并测量探头最前沿到孔h2法线的弧长L2；3)按照下述数学模型分别得到内圆弧或外圆弧探头其探头内部声程a、探头前沿b及探头K值A、内圆弧探头探头前沿bb＝β-Sin-1(h1+r)*Sin((L2-L1)/r)/sqrt((h1+r)2+(h2+r)2-2*(h1+r)*(h2+r)*cos(L2-L1)/r)*r-L2探头K值β＝Sin-1((h2+r)*(Sin(Sin-1(h1+r)*Sin(L2-L1)/r/sqrt((h1+r)2(h2+r)2-2*(h1+r)*(h2+r)*cos((L2-L1)/r))/r)，tgβ＝K探头内部声程a <mrow><msup> <mrow><mo>(</mo><mi>h</mi><mn>2</mn><mo>+</mo><mi>r</mi><mo>)</mo> </mrow> <mn>2</mn></msup><mo>-</mo><mn>2</mn><mo>*</mo><mrow> <mo>(</mo> <mi>h</mi> <mn>1</mn> <mo>+</mo> <mi>r</mi> <mo>)</mo></mrow><mo>*</mo><mrow> <mo>(</mo> <mi>h</mi> <mn>2</mn> <mo>+</mo> <mi>r</mi> <mo>)</mo></mrow><mo>*</mo><mi>cos</mi><mrow> <mo>(</mo> <mrow><mo>(</mo><mi>L</mi><mn>2</mn><mo>-</mo><mi>L</mi><mn>1</mn><mo>)</mo> </mrow> <mo>/</mo> <mi>r</mi> <mo>)</mo></mrow><mo>]</mo><mo>}</mo><mo>/</mo><mi>sin</mi><mrow> <mo>(</mo> <msup><mi>sin</mi><mrow> <mo>-</mo> <mn>1</mn></mrow> </msup> <mo>[</mo> <mrow><mo>(</mo><mi>h</mi><mn>1</mn><mo>+</mo><mi>r</mi><mo>)</mo> </mrow> <mo>*</mo> <mi>sin</mi> <mrow><mo>(</mo><mrow> <mo>(</mo> <mi>L</mi> <mn>2</mn> <mo>-</mo> <mi>L</mi> <mn>1</mn></mrow> </mrow></mrow> </mrow> <mrow><mo>)</mo><mo>/</mo><mi>r</mi><mo>)</mo><mo>/</mo><mi>sqrt</mi><mrow> <mo>(</mo> <msup><mrow> <mo>(</mo> <mi>h</mi> <mn>1</mn> <mo>+</mo> <mi>r</mi> <mo>)</mo></mrow><mn>2</mn> </msup> <mo>+</mo> <msup><mrow> <mo>(</mo> <mi>h</mi> <mn>2</mn> <mo>+</mo> <mi>r</mi> <mo>)</mo></mrow><mn>2</mn> </msup> <mo>-</mo> <mn>2</mn> <mo>*</mo> <mrow><mo>(</mo><mi>h</mi><mn>1</mn><mo>+</mo><mi>r</mi><mo>)</mo> </mrow> <mo>*</mo> <mrow><mo>(</mo><mi>h</mi><mn>2</mn><mo>+</mo><mi>r</mi><mo>)</mo> </mrow> <mo>*</mo> <mi>cos</mi> <mrow><mo>(</mo><mi>L</mi><mn>2</mn><mo>-</mo><mi>L</mi><mn>1</mn><mo>)</mo> </mrow> <mo>/</mo> <mi>r</mi> <mo>)</mo></mrow><mo>]</mo><mo>)</mo> </mrow>其中h1＝H1-r，h2＝H2-r；B、外圆弧探头探头K值K＝tg[Sin-1(R-h1)/R*Sin(Sin-1(Sin(L2-L1)/R(R-h2)/(R-h1)2+(R-h2)2-2*(R-h1)*(R-h2)*cos((L2-L1)/R))]探头前沿bb＝(180-tg-1K-(180-Sin-1(Sin(L2-L1)/R(R-h2)/(R-h1)2+(R-h2)2-2*(R-h1)*(R-h2)*cos((L2-L1)/R)))*R/57.3-L1探头内部声程aa＝S-(R-h1)*sin(Sin-1(Sin((L2-L1)/R)*(R-h2)/((R-h1)2+(R-h2)2-2*(R-h1)*(R-h2)*cos((L2-L1)/R))))*sin(tg-1K)+φ/2其中h1＝R-H1，h2＝R-H2。FSA00000109452100011.tif
全文摘要
本发明公开了一种超声波探伤仪内、外圆弧探头校准方法，涉及一种仪器校准方法，包括一超声波探伤仪，在欲探测工件上截取一块作为探头校准的试块，以及一用于超声波探伤仪的内圆弧或外圆弧探头，并在试块上分别钻2个距离不等的孔；使用内圆弧探头来回查找两孔，直到超声波探伤仪上面显示两孔的最高反射回波，分别得到探头内超声波发出端至两孔的距离，并测量探头最前沿到两孔法线的弧长；按照数学模型分别得到内圆弧或外圆弧探头其探头内部声程a、探头前沿b及探头K值本发明填补了目前用于超声波探伤仪内、外圆弧探头校准K值，a和b值的方法、试块的空白，缩短试块制作周期、成本，提高探头的使用率和使用周期。
文档编号G01N29/30GK101832975SQ201010163768
公开日2010年9月15日申请日期2010年5月6日优先权日2010年5月6日
发明者符丰申请人:符丰