计测技术 经验与体会 ・５３・ 超声探伤用探头回波频率测试方法 李广法，单纯利 （中航工业沈阳黎明航空发动机（集团）有限责任公司，辽宁沈阳１１００４３） 摘要：超声探伤用探头回波频率的准确度是影响超声探伤仪性能的一个重要因素。针对超声探伤用探头的 回波频率，本文提出了一种脉冲反射频谱分析测试方法。 关键词：探头；回波频率；频谱分析；测试方法 中图分类号：ＴＨ８７８．３ 文献标识码：Ｂ Ｏ 引言 超声探伤仪主要用于检验锻件、铸件、厚钢板、 薄板、线材、管材、焊缝、条棒等金属材料的内部缺 陷和有关金属材料件的厚度测定。 超声波探伤中，超声波的产生和接收过程是一种 能量转换过程，这种转换是通过探头来实现的。探头 一般由压电晶片、外壳、电缆线和接头等部分组成。 为确保超声探伤的检验质量，避免由于超声波探 头回波频率的失准引起超声波探伤灵敏度指标下降， 降低错、漏检所带来的经济损失，开展超声探伤用探 头回波频率测试具有重要意义。 １传统测试方法 目前，国内对超声探伤用探头回波频率的测试， 一般采取的测试系统主要由超声探伤仪、对比试块和 示波器构成，见图１。测试方法是将探头对准试块底 面，使第一次底波幅度最高，用示波器观察底波的扩 展波形，并以峰值点为基准，读出其前一个和其后两 个共计三个周期的时问，取这三个周期时问平均值的 倒数作为探头的回波频率。 超声探伤仪 发 收 示波器 ｒｌ１ ｌ 试块 ｌ 图１ 作者简介矍：：李广法２—００９－冲１２ －（ 收１９７４ 一），工程师，从事计量技术管理 ２０１…０－０３－…２３鄢收器磊 工作。 文章编号：１６７４—５７９５（２０１０）０３—００５３—０３ 这种测试方法的缺点是直接用眼睛从示波器上读 取底波波形的周期时间，不可避免会带来视觉上的误 差，影响探头回波频率的测试准确度。针对这种情况， 本文提出了一种脉冲反射频谱分析测试方法，不仅能 够消除视觉影响带来的测量误差，而且也有助于提高 探头回波频率的测试准确度和检测效率。 ２新测试系统与测试方法 测试系统主要由泛美５９００ＰＲ脉冲发生接收器、泰 克ＴＨＳ７３０Ａ数字示波器、超声波探伤标准试块（对比 试块）和频率自动分析软件等构成，见图２。 技术要求：在２～１０ ＭＨｚ频率范围内的探头，其 回波频率与标称值的差应在±１０％以内。 测试条件：温度：（２０±１０）ｏＣ；相对湿度：４５％ ～７５％；大气压强：８６～１０６ ｋＰａ；工作电压：ＡＣ （２２０±１０）Ｖ；（５０－４－２）Ｈｚ。 采用与被测探头相配套的探头线；耦合剂采用甘 油、水玻璃、水、变压器油或机油；测试场所周围应 无高频、电磁场干扰和机械振动的影响。 按图２所示连接测试系统。 图２ 。 ’ １一 … ＭＨｚ之间的超声波探头，高通滤波器起始频率选取１ ・５４・ 经验与体会 心频率） ，见图５。 ２０１０年第３０卷第３期 ＭＨｚ，低通滤波器截止频率选取被测探头频率标称值 的两倍，脉冲重复频率选取２０ ｋＨｚ。 在试块上加入适量的耦合剂，以轻微压力把探头 置于试块上，并使探头在试块上滑动，使反射脉冲波 形峰值达到最大。同时调整示波器的垂直部分和水平 部分，使反射脉冲波形清晰显示，利用数字示波器锁 住此最大反射脉冲波形，见图３。 “ 图３ 启动频率自动分析软件，计算机自动连接示波器， 并把脉冲反射波形的相关数据参数导人到数据列表，同 时打开与数据列表中数据相应的波形曲线图，见图４。 菊茹 ：耋 置 璺｛直 蠹删照ｆ』 剑蚓曼Ｉ避 Ｉ ＃ ．嘲 ＿嗍黑————————— — 搿 ：鬻：搿篓 ／ ． 莹曩曛 舞 ： ．： ：： 图４ 在频率自动分析软件中，对图４所示的脉冲反射 波形进行傅立叶变换。根据被测探头的频率标称值， 在频谱图横坐标中选取相应的频率范围值（此范围值 通常为０ Ｈｚ到被测探头频率标称值的两倍），这样就 得到了理想的脉冲反射频谱图。 在脉冲反射频谱图上，把脉冲反射响应曲线上的 频率峰值点．厂ｎ下降至６ ｄＢ处（频率响应曲线的峰值点 下降一半处）的 和 值定义为带宽的低值和高值， 两者之间的算术平均值即为被测探头的回波频率（中 图５ ３测试结果比对和结论 为了验证测试结果的准确性，采用本文中的测试 系统和测试方法对１６个超声探伤用探头的回波频率进 行测试，并与北京航空材料研究院无损检测研究室的 探头频谱检测结果进行比对。其中，接触法横波探头 的晶片尺寸为１０ ｍｍ×１２ ｍｍ；接触法纵波单探头晶片 尺寸为 ｌ４ ｍｍ。比对结果见表１。 表１ ＭＨｚ 经过结果比对可以看出，本测试系统的测试结果 与北京航空材料研究院无损检测研究室的检测结果具 有很强的一致性，差值范围在０．０１～０．１３ ＭＨｚ之间。 计测技术 本测试系统不确定度的主要来源为ＴＨＳ７３０Ａ数字示 波器的测量误差，其周期测量的最大允许误差为±２％。 经测量不确定度分析与评定，本测试系统的扩展 不确定度为Ｕ＝２．３％（ ＝２），与超声探伤用探头回 波频率的技术要求（±１０％）比较，比例小于１／４， 满足测试要求。 ｓ ６ ６ 自 自 ｓ ０ （上接第５２页） 验证。内审人员在纠正措施跟踪验证完成以后，应在 《不符合项报告》中纠正措施跟踪验证栏中填写纠正措 施完成情况及有效性评价意见。如有必要，也可另提 交一份纠正措施的跟踪报告，内容包括： ・审核时确认的不符项； ・受审核方拟定的纠正措施； ・受审核方实际完成的纠正措施； ・审核人员验证纠正措施的情况简述； ・审核人员对纠正措施有效性的评价。 ３ 审核技巧 内审员的工作技巧是内审员素质、思想方法的反 映。正确使用评审技巧不仅可以事半功倍，而且可以 化解矛盾，创造良好的工作氛围。 １）确定现场评审重点，细化各要素评审计划 内审员要按照各自分工的任务，结合所了解到的实 际情况，对各要素评审考核的内容、范围、对象、时 问、方法和步骤进行细化和具体化，使评审工作更有针 对性。 ２）提问与查看相结合 在提问时经常涉及文件及实际情况，这时可查看 具体有关文件的规定或提出查看现场。 ３）选择正确的对象提问 问题应向负责进行该项质量活动的部门或个人提 出，而不要向无关的部门或人员提问。 ４）注意观察易被遗忘的角落 在查阅文件、查找证据时，不要忘记某些小“细 节”。如，有先进的没备，是否配有相关附件；有标准 物质管理程序，是否配有标准溶液管理记录。 ５）注意搜集和记录客观证据 内审员在现场审核中，应以事实为依据，保证证 经验与体会 ・５５・ 参考文献 ［１］ＨＢ／Ｚ５９—１９９７超声波检验［Ｓ］． ［２］ＪＢ／Ｔ１００６２—１９９９超声探伤用探头性能测试方法［Ｓ］． ［３］ＡＳＴＭ Ｅ１０６５—９９关于评估超声波检查装置特性参数的标准 导则［Ｓ］． 据确凿，对审核发现的事实要详细记录，可以追溯。 做到不猜疑，不主观臆断，一切以事实为依据。对重 要的原则问题要深入核实，切忌半途而废或凭主观下 结论。 ６）正确掌握标准尺度 由于内审只是一种抽查，在有限的时间里不可能 查得面面俱到，存在一定漏查的风险。因此，不能认 为查得越严越好，对非重要的细节问题，只要不违背 认可准则及体系文件的规定，应不挑剔、不扩大。反 之，亦不可浮躁从事，“蜻蜒点水”。 ７）创造一个良好的评审气氛 为了使审核顺利进行，应注意创造一个良好的、 和谐而轻松的氛围，不要使被评审方感到处于受审的 地位。为此，内审员要从一些简单问题开始交谈，交 谈时应平等、和气，并认真作笔记等。如发现不符合 项且需要对方认可时，要耐心说明理由。如对方态度 粗暴也不要与其争吵，重要的是要以事实为基础，以 准则为依据，耐心地做工作。发现自己错了，应立即 承认，并表示歉意。 ４ 内审过程中需要注意的问题 实验室在实施内部质量审核过程中要防止出现以 下问题： １）接受上级考核时，动机不端正，为了应付考评 组的检查才进行内审； ２）审核目的不明确，认为挑出一大堆不符合项就 算是完成了审核任务； ３）没有对内审发现的问题提出纠正措施和要求， 或没有进行跟踪验证； ４）选择的样本没有代表性，或碍于情面让受审核 方挑选样本供审核。
