钢轨探伤仪及探头检测方法.doc

钢轨探伤仪探头检测方法
1、 折射角：
根据折射角的大小，须将探头置于IIW试块不同的位置上进行测量，当折射角为35~60°时须将探头置于IIW试块的B面以Φ50mm孔回波进行测定；当折射角为60~75°时在IIW试块的A面也以Φ50mm孔回波进行测定；当折射角为75°~ 80°时将探头置于于IIW试块B面，以Φ1.5mm横通孔回波进行测定。测定60°折射角的探头时，将探头放在A面位置测得结果比较精确。测量时，探头声轴线应与试块侧面平行，前后移动探头使孔的回波最强。此时，探头入射点与试块侧面上所对应的角度刻度线的读数即为探头的折射角。
2、 灵敏度余量：
首先不接探头，探伤仪测量用通道的增益置最大，抑制置于最小或关，若仪器的噪声电平高于满幅度的10%，则应降低增益或调节衰减器至电噪声电平降至满幅度的10%。设此时衰减器的读数为S0，然后将探头连接到相应通道上：0°探头的基准反射波为WGT-3试块上110mm深底面的一次回波；35°-45°的基准反射波为在WGT-3试块上深65mm Φ3横通孔的一次波；70°探头的基准波为WGT-3试块上深65mm Φ3横通孔的一次波；耦合良好，在保持探头轴线与试块侧面平行的情况下前后移动探头，并调节衰减器，使各基准波的最高波达到满幅度的80%，设此时衰减器的读数为S1，则该探头与仪器的相对灵敏度余量为S，则：S=S1-S0
3、 楔内回波：
连接探头和通用探伤仪，必要时可以加匹配线圈。0°探头：探测阶梯试块上反射幅度最高的底波（即距离特性曲线幅度最高点所对应的或与其最接近的底面反射波 ）.斜探头则探测WGT-3试块上反射幅度最高的Ф3横通孔反射波，调节衰减器，使上述反射波的最高幅度至满刻度的80%，记下此时衰减器读数SW。将探头置于空气中，擦去表面油层，调节衰减器，使其楔内回波幅度达到满刻度锝80%，设此时衰减器的读数SS。则探头的楔内回波幅度ΔS为：ΔS=SS-SW。
4、 声束宽度：
使用与探头相匹配的钢轨探伤仪，斜探头探测WGT—3试块上65mm深Φ3横孔，0°探头探测WGT—3试块上80mm深横孔，使最高波的幅度达到满幅度的80%，然后将灵敏度提高6dB，沿试块纵向前后移动探头，并注意保持探头与钢轨试块纵向平行，直至孔波幅度降至满幅度的80%，则探头前后移动距离即为声束宽度N。
5、 回波频率误差：与焊缝仪器测试方法相同。
6、 分辨力：与焊缝仪器测试方法相同。
7、 声轴偏角和有无双峰及波形抖动现象：
a)、0°探头：将探头放在WGT-3试块上探测深度为80mm的横通孔，沿试块纵向前后移动探头，并保持探头与试块侧面平行，使横通孔反射波最高，测量探头中心到试块端头的距离L，则声轴偏斜角θ用下式计算：
θ=tg-1(∣L-120∣/80)
b)、斜探头：将探头置于1号试块25mm厚的表面上，35°—45°探头探测试块侧面的上棱角，70°探头探试块侧面的下棱角，前后移动和左右摆动探头，使测试棱角反射波最高，然后用量角器测量探头中心线与试块侧面法线之间的夹角，此夹角即为声轴偏角θ。在反射波最高时，如前后移动探头时反射波幅度随之下降而不再上升，则此探头无双峰；如前后移动探头时波幅下降后又回升出现另一峰，说明探头发射的声束有双峰。
8、 组合探头相对偏差： 以探头外壳纵向中心线为基准线，
用直尺测量两探头中心到基准线的
a1 垂直距离a1、a2。当两探头中心在
基准线同侧时，a1、a2之差为组合
a2 探头的相对偏差，在异侧时，a1、a2之和为组合探头的相对偏差。

钢轨探伤仪测试方法
一、水平线性：≤2%
1、 将仪器的发射端与检定仪的输入端连接、将仪器的接收端与检定仪的输出端连接。或连接0º探头并置与阶梯试块上。
2、 调整被检仪器：抑制置最小，衰减器置适中。
3、 调整检定仪使其产生多次等幅脉冲波，使脉冲幅度达到满刻度的50%，并使第一次回波对准仪器的刻度2，第五次回波对准刻度10。4、读取第二、三、四次回波与刻度4、6、8格的误差最大值，不超过1小格为合格（1小格为2%）。各通道同法检定。
二、垂直线性：≤15%
1、 将仪器的发射端与检定仪的输入端连接、将仪器的接收端与检定仪的输出端连接。或连接0º探头并置与阶梯试块上。
2、 调整被检仪器：抑制置最小，衰减器置适中，（留出足够的衰减量）。
3、 调整检定仪使其产生单次脉冲并显示在被检仪器水平刻度4—8格之间，波高达满幅度的100%。
4、 调整衰减器，依次记下每衰减2dB时仪器上的回波幅度的百分数，直至衰减到12dB。然后将此实测值与表中理论值相比较，取最大正偏差△（+）与最大负偏差△（-）的绝对值之和作为垂直线性误差。即：△=│△（+）│+│△（-）│
衰减量dB
0
2
4
6
8
10
12
理论值%
100
79.4
63.1
50.1
39.8
31.6
25.1
实测值%

各通道同法测试。
三、距离幅度特性：
1、 0º探头测试采用阶梯试块，以机油为偶合剂，被检探伤仪抑制开关置最小或关。0º探头在试块A面上测试，使不同深度的反射波幅度达到80%，记下不同深度的衰减器读数。最大的衰减器读数为WA，20mm深度的衰减器读数为W1，150mm深度的衰减器读数为W2，则△W1、△W2由下式算出。
△W1=WA-W1≤12dB △W2=WA-W2 ≤8dB
2、 37º探头测试采用WGT-3试块（或有150mm深横通孔的DB-H1试块），以机油为偶合剂，被检探伤仪抑制开关置最小或关。对试块上不同深度的横通孔测试不少于6个，调整衰减器使回波幅度达到80%，记下不同深度的衰减器读数。最大的衰减器读数为WB，20mm深度的衰减器读数为W3，150mm深度的衰减器读数为W4，则△W3、△W4由下式算出。
△W3=WB-W3≤12dB △W4=WB-W4≤8dB
3、70º探头测试采用WGT-3试块（或长度250mm的DB-H2试块），以机油为偶合剂，被检探伤仪抑制开关置最小或关。对试块上10-70mm深度的横通孔探测不少于6个，调整衰减器使回波幅度达到80%。此时衰减器最大读数与最小读数之差即为△W5。

四、探伤灵敏度余量：
1、 将被检仪器不接探头时增益置最大，抑制置最小，调衰减器使电噪声电平≤10%（满刻度的），此时衰减器读数为S0。
2、 0º探头的基准反射波为WGT-3试块上110mm底面上的第一次反射波。
37º和70º探头的基准反射波为WGT-3试块上深度65mm处Φ3横通孔的反射波。
3、 衰减器使基准波幅度达到满刻度的80%，此时衰减器读数为S1。则此通道探伤灵敏度余量S为： S=S1-S0（dB）
0º≥36dB 37º≥40dB 70º≥40dB

五、缺陷检出能力：
1、 将被检仪器不接探头时增益置最大，抑制置最大，调衰减器使电噪声电平≤10%（满刻度的），此时衰减器读数为S0´。
2、 0º探头探测GTS-60试块底面回波为基准波，37º探头探测GTS-60试块的螺孔和3mm深的上斜裂纹等高双波为基准波，70º探头用二次波探测GTS-60试块的Φ4平底孔回波为基准波。
3、准波波高达到80%时衰减器读数为S2，则此通道检出能力为St。 St=S2-S0´
4、 在各基准波波高达到80%时，再调整衰减器提高增益，使杂波幅度达到80%（满幅度的）时，衰减器释放的dB值即为该探头对应通道的信噪比。（N/S）
0º≥24dB N/S≥16Db、 37º≥22dB N/S≥8dB、 70º≥20dB N/S≥10dB 。
六、动态范围：
1、 将仪器的发射端与检定仪的输入端连接、将仪器的接收端与检定仪的输出端连接，或连接0º探头并置与阶梯试块上。
2、 被检仪器抑制置最小，调整仪器使单波幅度达到100%，然后调衰减器增大衰减量使回波减小到刚能辨认出为止。其间衰减器的衰减量变化值即为抑制小时的动态范围。
抑制小时的动态范围：不低于16dB
3、 被检仪器抑制置最大，调整仪器使单波幅度达到100%，然后调衰减器增大衰减量使回波减小到刚能辨认出为止。其间衰减器的衰减量变化值即为抑制大时的动态范围。
抑制大时的动态范围：2～6dB
七、阻塞范围：
将被检仪器抑制置最大，用直探头探测阶梯试块50mm厚度处，使该处底波达到满刻度的80%，然后将灵敏度提高2dB，再探测阶梯试块20mm厚度处。此时底波达到或超过满刻度的80%为合格，小于80%为不合格。
八、探测范围：
1、 横波探测范围的检测：
仪器处于水平线性测试状态，轨型调到60或75上，将0º探头连接至横波探测通道并置于IIW试块的91mm探测面上。调整仪器使第一至第五次底面回波分别对准水平刻度的2、4、6、8、10格，则此时仪器的探测范围为250mm（同时仪器的水平线性合格）；将轨型开关调整到43、50处，调整仪器使第二次和第四次底面回波分别对准水平刻度的5和10格，则此时仪器的探测范围为200mm。
2、 纵波探测范围的检测：
仪器处于水平线性测试状态，轨型调到60或75上，将0º探头连接至纵波探测通道并置于阶梯试块的50mm探测面上。调整仪器使第一至第五次底面回波分别对准水平刻度的2、4、6、8、10格，则此时仪器的探测范围为250mm（同时仪器的水平线性合格）；将轨型开关调整到43、50处，调整仪器使第二次和第四次底面回波分别对准水平刻度的5和10格，则此时仪器的探测范围为200mm。
——各通道同法测试。
九、报警功能及报警灵敏度测试：
仪器处于缺陷检出能力测试状态，连接探头或检定仪，使仪器各通道分别出现仪器说明书所规定的报警功能波并报警；调整仪器使报警灵敏度达到说明书规定的报警值。
十、温度性能测试：
1、 将仪器放入温度实验箱（或柜）内，分别使箱（或柜）内温度达到仪器的最高或最低工作环境温度，并保持该温度不少于两小时。
2、在额定工作电压范围内，分别测试仪器在标称温度的最高和最低时的灵敏度值并与常温时的灵敏度相比，其差值不应超过4dB。
3、在标称温度范围内扫描基线应无明显变短或变暗现象，仪器工作正常。

十一、工作电压对探伤仪回波高度和探伤（报警）灵敏度的影响测试：
1、 测试时仪器由可调的稳压电源供电；可以使用探头压块，使回波保持稳定或使用信号源。
2、 探伤仪置灵敏度余量测试状态，工作电压置额定工作电压范围的中间值，使灵敏度余量测量用的基准反射波刚达到报警电平。
3、 在额定工作电压范围内改变探伤仪的工作电压，直至低端和高端。测量在工作电压范围内基准波高的幅度变化，其最高点和最低点的差值即为△Nd。测量在工作电压范围内探伤（报警）灵敏度的变化，其最高点和最低点的差值即为 △Sd。
依次测量各通道的工作情况。
十二、增益和抑制状态对测量结果的影响测试：
探头置WGT—3或GTS—60试块上，耦合良好，选择幅度差为（10±2）dB，声程差约相当于纵波30—40mm且波幅较高的在前的两波作为测量基准。固定探头不动，使较高幅度波的波高达到80%，释放衰减器使较低幅度波的波高达到80%，则衰减器释放的分贝数即为该状态下的两波的分贝差M。
测量增益最大和最小，抑制最大和最小四种状态下M值，则最大和最小M值之差即为△M。
也可用脉冲发生器，输入延迟约10—13us，幅度差为10dB的两脉冲信号进行测量。
十三、频带宽度测试：
将接收系统从其最大使用灵敏度减小20dB，调节高频信号发生器的信号频率，找出显示在探伤仪荧光屏上的脉冲调制高频信号之最大值Ha；再调节高频信号发生器的信号频率，读取显示信号幅度为Ha的70.7%时所对应的信号频率fa1和fa2，则—3dB带宽Δfa，按下式计算：Δfa=∣fa2-fa1∣式中：Δ fa ----频带宽度，MHz。
将接收系统从其最小使用灵敏度提高20dB，依上法测试，得出相应之信号频率fb1和fb2，则—3dB带宽Δfb按下式计算：Δfb=∣fb2-fb1∣式中：Δfb----频带宽度MHz。（窄频带探伤仪的工作频率如取分档形式，各档级应分别测试—3dB带宽Δfa和Δfb。
测试时，脉冲调制高频信号最大值Ha的幅度可调在易于读测的高度上，如垂直刻度的60%~80%。下图为连接图：
探 伤 仪 示 波 器 高频信号发生器
同步脉冲

同步

发 射

载波输出

调制 同步输出
输出 监视输出
同步输入
接 收

Y 外触发
脉冲调制高频信号发生器 高频输入
十四、衰减器误差测量：
将仪器的发射端与检定仪的输入端连接、将仪器的接收端与检定仪的输出端连接。或连接0º探头并置与阶梯试块上，可使用压块使回波稳定。
调节探伤仪和检定仪，使在荧光屏上显示的脉冲调制信号的幅度为垂直刻度的60%—80%，然后采用比较法，从标准衰减器读出探伤仪衰减器的衰减误差值。单位为dB（精确到0.1）。