GB/T 27664.2-2011 无损检测 超声检测设备的性能与检验 第2部分：探头

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N77

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中华人民共和国国家标准

27664．2—2011

GB／T

无损检测超声检测设备的性能与检验

第2部分：探头

and

Non—destructiveverificationof

testing--Characterization

ultrasonictest2：Probes

equipment--Part

2011—12—30发布

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27664．2—20”

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MHz～15PartusedblockultrasonicENENzonefordestructive3．13．23．2．1distance27664．2—201calibrationexamina—in119001

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beamhaof3．2．23．33．43．53．6data27664．2—20soundsheet11

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27664．2—2011

GB／T

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说明：

1——超声探头；a——声柬角；

2——电磁声(EMA)接收器8——偏向角；

3——回波；e——偏移。

圉3斜射探头的偏向角与偏移

3．11

换能器transducer

探头中将电振荡转换成机械振荡(反之亦然)的换能元件，在大多数情况下为压电元件。

3．12

ofaSOllBdbeam

声束垂直面vertical

plane

由斜射探头楔块内声束轴线和被检件内声束轴线构成的平面。

4一般要求

探头应符合下列规定：

a)应满足本部分的技术要求；

b)探头有标明工作频率、换能器尺寸、角度和波型的唯一编号，或有能追溯这些信息的固定参

考号；

c)提供按第S章给出相应型号和系列的探头性能数据表。

选择下列方式之一来保证探头质量：

a)在按GB／T

19001建立的质量管理体系下生产的大批量相同类型探头的条件下，应按统计法

抽取一定数量探头进行检测，而且制造者要提供包括带有允差的规定参数值的探头数据表。

b)提供单个探头检测结果的探头检测证书，这种情况仅适用于小批量生产的各类型的探头或按

要求生产的专用探头。

4

27664．2—2011

GB／T

c)对探头各项例行检测应按GB／T27664．3中规定的现场检验方法进行。如果在探头的使用期

限内经合同各方协商，对GB／T27664．3规定以外的某些参数进行检验，则增加的这些参数的

检测方法宜从本部分规定的检测方法中选择。

5由制造者提供的探头技术指标

表1给出了本部分规定的由制造者提供的所有探头数据表中的项目清单(表1中字母：I信息

数据、M——测试数据、c——计算数据)。该数据表也应包含有关检测探头用的测试仪器及其设定值

和耦合条件等数据。

表1数据表中要列出的项目清单

探头类别

接触式水程式

直射探头斜射探头直射探头

应提供的

项目、测纵波横渡纵波横波纵波

量的或计单探

算的参数单探头双探头单探头双探头单探头双探头单探头

头

非聚非聚非非聚非聚非聚非聚非聚

聚聚聚聚聚聚聚聚

焦焦焦焦焦焦焦

焦焦焦焦焦焦焦焦

制造商名称I1IIIIIIIIIIIII

探头类型IIIIIIIIIIIIIII

探头质量和尺寸IIIIIIIIIIIIIII

连接器类型IIIIIIIIIIIlIl1

可交换射频接头IIIIII

换能器材料IIIIIIIIIIIIIII

换能器形状和尺寸IIIIIIIIIIIIIII

楔块材料和延迟IIIIIIIIIIII

耐磨片材料I

耐磨允差IIIIIIIIIIII

泄漏抑制MMMMMM

脉冲波形(时间和频率)MMMMMMMMMMMMMMM

中心频率和带宽MMMMMMMMMMMMMMM

脉冲回波灵敏度MMMMMMMMMMMMMMM

距离幅度曲线M、CM、CM、CM、CM、CM、CM、CM、CM、CM、CM、CM、CM、CM、CM、C

M

阻抗、静电容MMMMMMMMMMMMMM

探头入射点(指标)MMMMMMMM

11

GB／T27664．2—20

表1(续)

探头类别

接触式水浸式

直射探头斜射探头直射探头

应提供的

项目、测纵波横波纵波横波纵波

量的或计单探

算的参数单探头双探头头单探头双探头单探头双探头单探头

非非非非非非非非

聚聚聚聚聚聚聚

聚聚聚聚聚聚聚聚

焦焦焦焦焦焦焦

焦焦焦焦焦焦焦焦

声柬角MMMMMMMM

扩散角MMMMM

声束轴线偏移MMMMMMMMMMMMM

偏向角MMMMMMMMMMMMM

M、CM、CM、CM、CM、CM、CM、CM、CM、C

焦距和近场M、CM、CM、CM、CM、CM、C

焦点宽度MMMMMMMMMMMMMMM

焦点长度MMMMMMMMMMMMMMM

MMMMMMMM

外观MMMMMMM

I——信息数据；M——测量数据；c——计算数据；M、C--测量或计算数据。

制造者应说明探头的工作温度范围、运输过程中特殊储存和防护条件。

需经供应商和客户协商同意删减的某些项目和(或)增加表1中未规定的其他一些项目。

对于高温条件下使用的探头，制造者应提供与使用时长相关的最高工作温度的数据，以及有关温度

对灵敏度和声束角影响的数据。

6检测器具

6．1电子仪器

对第7章规定的检测项目进行检测用的超声检测仪(或实验室用的脉冲发生器、接收器)应为探头

数据表中规定的型号，并应符合GB／T

27664．1的规定。如检测时规定使用一种以上类型的超声检测

仪，则应使用每一种附加的规定型号的超声检测仪重复进行检测。

供专用型超声检测仪使用的探头，也应使用探头数据表中规定的探头电缆和电气匹配装置进行

检测。

注：当探头电缆长度超过2m时，可能对探头的性能影响很大。

除超声检测仪或实验室脉冲发生器、接收器以外，按本部分评价探头工作性能使用的主要仪器

还有：

a)一台带宽不小于100MHz的示波器。

b)一台带宽不小于100MHz的频谱分析仪或一个具有离散型傅里叶变换(DFT)功能的示波器

(或数字转换器)。

6

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GB／T

c)一台阻抗分析仪。

d)可选器具：

1)仅用于接触式探头：

——电磁声(EMA)探头和接收器；

——指向性图形绘图仪。

2)仅用于液浸式探头：

有效直径小于被测探头中心超声波长的两倍(但不小于0．5mm)的水听器及其接收器。

放大器的带宽宜大于被测探头的带宽。

6．2试块及其他器具

仅适用于接触式探头，在规定检测范围内应使用下述试块进行检测：

mm～200

a)推荐使用具有不同半径R的半圆柱形钢质试块。试块的半径范围从12mm，两个

半径间隔为R√2，材质应符合GB／T19799．2的规定。每个试块厚度应等于或大于其半径，

最大厚度可达100mm。

b)具有如图4a)所示的平行平面和直径为3

mm横孔的钢试块。试块尺寸应符合下列规定：

1)试块的长z、高^、宽W应使超声波声束不受其侧面影响；

2)孔深为d。、dz…的横孔至少应有3个在近场区以外；

3)孔的间距s应使相邻两横孔显示的回波幅度至少下降26dB；

4)材质应符合GB／T19799．2的规定。

c)具有如图4b)所示的斜面切槽的钢试块和图4c)与图4d)所示的半球底孔钢试块。材质应符合

GB／T

19799．2的规定。使用这些试块分别在其垂直面及水平面上测量声束扩散。

单位为毫米

200

高J，

昌

一爿杪。

o≯7

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√

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a)3mlml横孔试块

图4试块

GB／T27664．2—2011

单位为毫米

震a±0．1

、、、、60。+。?，：!：—，，一

≮＼＼a±01

≥

b)切槽试块

c)半球底斜孔钢试块

图4(续)

8

GB／T27664．2—2011

单位为毫米

10

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120

d)横孔和半球底孔钢试块

图4(续)

d)附录A给出了替代钢试块检测斜射探头入射点、声束角和声束扩散的计算方法。

e)钢直尺。

f)最小厚度为0．05ram的塞尺。

注：如果只检测特定类型的探头时，并不需使用全部试块，如只检测直射探头时就不需要使用检测斜射探头入射点

和声柬角的试块。

检测液浸式探头时应使用下列反射体和附加器具：

g)一个具有平滑反射表面的钢球或半球形端面的钢棒。对于每个频率范围，使用的钢球或钢棒

直径见表2：

表2适用于不同频率的钢球或钢棒

探头中心频率／钢球或钢棒的直径d／

MHzI"／'11_I'1

3<f≤15d≤3

0．5≤f≤33<d≤5

h)一个大平面的反射靶。靶的横向宽度应至少为被测探头在7．7．2．2定义的焦区终端声束直径

的10倍。

靶的厚度至少应为检测时探头波长的5倍(根据靶材料的超声速计算得出)。

i)一个装备了具有下列五个自由坐标轴的手动或自动扫查架的液浸槽；

1)三个直线坐标轴x、Y、z；

1)图4126682：2001的图4

d)是从ENc)中分出来的一种试块。

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2)二个角度坐标轴口和y。

j)自动记录方式：如果自动记录超声信号幅度，制造者应保证系统具有足够的准确度。应特别注

意系统带宽、空间分辨力、数据处理及数据存贮对检测结果准确度的影响。

本部分使用的全部坐标系如图12和图13所示。

液浸槽的扫查装置宜能在x和Y方向上使靶与探头之间保持对准，以使在z方向，100mm的距

离对准误差的最大允许值为士0．1mm。

按7．7检测液浸式换能器的声束特性时，液浸槽的水温应保持在(20士2)℃。

应注意水中声衰减的影响，在高频率时使用宽带探头会使回波频率下移。

表3给出了频率下移与水声程的对应关系。

表3相对带宽b．w．为50％和100％的中心频率，o的频率下移(以百分数表示)

与总水声程长度的对应关系

总水声程／

，0b．w．／

MHz％

102030405060708090100150200250300350400

50000OO01111122233

5

100O11122233356791011

50011l22233356791011

10

10013456789101l162124283134

501123445667101315182023

15

10036810131517192123303742475054

50134567891011162124283134

20

10051013172l2427293234445156616467

50246791112141517232934384145

25

1007142024293336394245556267707476

5036810131517192123303742475054

30

10010192632374145485154647074788082

7探头性能要求

7．1外观

7．1．1检测方法

目测检查探头的外观和装配质量，看其是否正确标识，以及存在能够影响探头性能和长期稳定性的

表面缺陷及损伤。特别对于接触式探头，应使用直尺和塞尺测量探头接触面的平面度。

7．1．2验收标准

mm。

对于接触式平探头，其整个接触面的间隙不应大于0．05

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7．2射频脉冲波形

7．2．1检测方法

对于接触式探头采用图5所示的测量装置，对于液浸式探头采用图13所示的测量装置按下列条件

检测回波幅度和脉冲宽度：

a)检测接触式单换能器探头：采用来自半圆柱体试块的半圆柱面的回波，半圆柱面的半径应大于

探头近场长度的1．5倍或在聚焦探头的聚焦范围内。

b)检测双换能器探头：使用一个半径最接近探头焦点的半圆柱体试块。

c)检测液浸式探头：对于聚焦探头，在焦距上使用一个大平面反射体；对于平换能器，在其大于

1倍近场长度处使用一个大平面反射体。

应记录脉冲发生器的设定值和测得的发射脉冲的峰一峰值幅度。建议绘制发射脉冲波形图，最好在

其检测结果