一种用于相控阵超声探头晶片有效性的测试及评价方法技术

本发明专利技术涉及无损检测领域，具体涉及一种用于相控阵超声探头晶片有效性的测试及评价方法。采用相控阵超声仪器激发相控阵探头晶片中每个晶片产生超声波入射到相控阵探头楔块底面产生的回波信号，通过回波信号的幅度判定晶片的有效性。本发明专利技术方法操作简单、实用，便于携带，无辐射，无污染，在检测过程中能及时测试晶片的好坏，能保证检测灵敏度和检测结果的准确性，也能提高检测效率。适宜作为相控阵超声探头晶片有效性的测试及评价方法的应用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及无损检测领域，具体涉及一种用于相控阵超声探头晶片有效性的测试及评价方法。
技术介绍
相控阵超声检测技术是目前国内外无损检测技术发展的新方向，新动力、是最先进的检测技术之一。相控阵超声技术是利用电子方式控制相控阵超声探头的声束来实现超声波发射、接收的方法。相控阵超声探头晶片是由多个小晶片构成，每个小晶片又称为阵元。每个阵元能被独立的激发，并施加不同的时间延迟，所有阵元发射的超声波形成一个整体波阵面，能够实现动态聚焦，并能有效地控制发射超声束的形状和方向。它为确定缺陷的形状、大小和方向提供出比单个或多个常规超声波探头系统更大的能力。相控阵超声检测技术具有成像功能，检测结果以图像形式显示，分为A扫描、B扫描、S扫描、E扫描及P扫描等，直观易懂，存储的数据具有动态回放功能，并且还能记录扫查位置。这些功能是常规超声检测技术难以做到的。相控阵超声检测技术已经在我国开始应用，例如在西气东输管道工程检测管道环焊缝，在安徽六安和安庆火力发电厂检测薄壁小径管环焊缝，对汽轮机叶片根部和涡轮圆盘的检测、火车轮轴检测、核电站主泵隔热板的检测等等，有着巨大的应用空间，体现出相控阵超声检测的优越性。相控阵超声探头中的小晶片(阵元)在实际使用易损坏，造成检测灵敏度降低及影响扇形扫描角度偏转范围等。目前国外标准ASMEⅤ《无损检测》中ASTME2491《评价相控阵超声波检测仪器和系统性能的标准指南》有晶片有效性的测试方法，国内标准中有GB/T29302《无损检测仪器相控阵超声检测系统的性能与检验》、JB/T11731《无损检测超声相控阵探头通用技术条件》及JB/T11779《无损检测仪器相控阵超声检测仪技术条件》都有晶片有效性的测试方法，但它们都有一个共同的缺点，采用试块及水浸法测试晶片的有效性，即属于实验室的测试方法，不适用于现场检测测试应用，在检测过程中不能及时测试晶片的好坏，不知道检测灵敏度是否发生变化，影响检测结果的准确性及检测进度。
技术实现思路
为了克服现有相控阵超声探头晶片有效性的测试方法不足，本专利技术提出了一种用于相控阵超声探头晶片有效性的测试及评价方法。该测试方法适用于现场检测应用，能及时测试晶片的好坏，为相控阵超声技术应用提供保障措施。本专利技术解决技术问题所采用的方案是：一种用于相控阵超声探头晶片有效性的测试及评价方法，采用相控阵超声仪器激发相控阵探头晶片中阵元(小晶片)产生超声波入射到相控阵探头楔块底面产生的回波信号，通过回波信号的幅度判定晶片的有效性。所述的相控阵超声仪器具有扇形扫描和线性扫描功能，还应具有带楔块扫查和未安装楔块扫查的功能；所述的相控阵探头是由晶片和楔块两部分构成。相控阵探头晶片由多个小晶片组成，单个小晶片又称为阵元；楔块的选择应与被测试探头楔块规格相同、未经使用且具有厂家合格证的楔块，即标准楔块。所述的相控阵探头晶片有效性测试步骤包括：第一步将被测试的相控阵探头晶片安装在规格相同的标准楔块上；第二步将安装好的相控阵探头与相控阵超声仪器相连；第三步进行参数设置(1)激发电压选择最低级别；(2)工件厚度设置为最小值；(3)材料声速设置为楔块声速；(4)入射角选择0度角或与晶片阵列垂直的角度；(5)测量值选择波幅值，测量方式选择波峰点；(6)激发晶片数选择为1，从第一个晶片开始激发。第四步通过相控阵超声仪器激发相控阵探头中每个晶片，产生A扫描信号；第五步选择某个晶片产生的A扫描信号，通过调节滤波器及脉冲宽度等功能键，进行优化A扫描波形，使A扫描信号达到最佳状态；第六步开始测试(1)先从第一个晶片开始激发，直到最后一个晶片，确认幅度最高的晶片序号。(2)将幅度最高的晶片波高调整到大于满屏高度的40％，此时的波高为基准波高。(3)保持基准波高的增益值(灵敏度)不变，从第一个晶片开始激发，激发第一个晶片时会产生一个A扫描波形信号，将闸门移到A扫描信号上，此时从测量值中读出“第一个晶片波幅值”，记下第一个晶片对应的波幅值(H1)；然后激发第二个晶片，同样再记下第二个晶片对应的波幅值；以此类推，直到激发最后一个晶片，记下最后一个晶片对应的波幅值(Hn)为止。(4)最后将测试的每个晶片及对应的波幅值依次列成表，以便用于评价。(5)对于没有信号的晶片，应更换相控阵探头，判断是通道有问题还是晶片的问题。所述的相控阵探头晶片有效性的评价就是对测试的数据进行判定：(1)失效晶片评价的判定单个晶片信号的幅度值相对于基准波高的差值大于等于12dB为失效晶片。(2)完好晶片评价的判定单个晶片信号的幅度值相对于基准波高的差值小于12dB为完好晶片。所述相控阵超声探头晶片为平面晶片或曲面晶片。采用相控阵超声仪器激发相控阵探头晶片中每个阵元(小晶片)产生超声波入射到相控阵探头楔块底面产生的回波信号，通过回波信号的幅度判定晶片的有效性。本专利技术的积极效果在于：本专利技术方法操作简单、实用，便于携带，无辐射，无污染，在检测过程中能及时测试晶片的好坏，能保证检测灵敏度和检测结果的准确性，也能提高检测效率。具体实施方式现有国内外无损检测标准中规定的相控阵超声探头晶片有效性的测试方法基本上都是实验室方法，即需要的辅助器件多，例如试块、水槽等，不便于在检测现场实际应用，所以本专利技术提出一种操作简单、实用、便于在现场应用的相控阵超声探头晶片有效性的测试及评价方法。检测方法采用相控阵超声仪器激发相控阵探头晶片中每个阵元(小晶片)产生超声波入射到相控阵探头楔块底面产生的回波信号，通过回波信号的幅度判定晶片有效性的方法。实施例1：实施例1是平面晶片，测试一个编号为104379的相控阵探头晶片有效性，该探头具体参数是：频率为5MHz、晶片数(阵元数)n为32个晶片、相邻两阵元中心线间距p为0.5mm，阵元宽度e为0.4mm，相邻两阵元之间的间隙g为0.1mm。所述的相控阵超声仪器是采用具有扇形扫描和线性扫描功能的ISONIC-PA-2009相控阵超声仪器；所述的相控阵探头是采用编号为104379的探头，即:(1)晶片参数：频率为5MHz、阵元数n为32、相邻两阵元中心线间距p为0.5mm、阵元宽度e为0.4mm、相邻两阵元之间的间隙g为0.1mm。(2)楔块参数：楔块角度(α)为36°，楔块声速为2337m/s，边距(offset)为2.77mm，楔块顶面宽度(W1)为15.87mm，楔块底面宽度(W2)为32.6mm，楔块前端高度(H1)为18.5mm，楔块后端高度(H2)为6.35mm.。测试相控阵探头晶片有效性应采用与被测试探头的楔块规格相同、未经使用且具有厂家合格证的楔块，也就是标准楔块。所述的相控阵探头晶片有效性测试步骤包括：第一步将被测试的32个晶片的相控阵探头(即探头编号104379)安装在规格相同的标准楔块上；第二步将安装好的相控阵探头与相控阵超声仪器(ISONIC-PA-2009)相连；第三步进行参数设置(1)激发电压选择最低级别，本实施例激发等级选择为1；(2)工件厚度设置为最小值2.8mm；(3)材料声速设置为楔块声速，即为2337m/s；(4)入射角选择0度角或与晶片阵列垂直的角度；(5)测量值选择波幅值，测量方式选择波峰点；(6)激发晶片数选择为1，从第一个晶片开始激发。第四步通过相控阵超声仪器激发相控阵探本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于相控阵超声探头晶片有效性的测试及评价方法，其特征在于：采用相控阵超声仪器激发相控阵探头中晶片产生超声波入射到相控阵探头楔块底面产生的回波信号，通过回波信号的幅度判定晶片的有效性。

【技术特征摘要】
1.一种用于相控阵超声探头晶片有效性的测试及评价方法，其特征在于：采用相控阵超声仪器激发相控阵探头中晶片产生超声波入射到相控阵探头楔块底面产生的回波信号，通过回波信号的幅度判定晶片的有效性。2.根据权利要求1所述的一种用于相控阵超声探头晶片有效性的测试及评价方法，其特征在于，所述的相控阵探头晶片有效性测试步骤包括：第一步将被测试的相控阵探头晶片安装在规格相同的标准楔块上；第二步将安装好的相控阵探头与相控阵超声仪器相连；第三步进行参数设置；第四步通过相控阵超声仪器激发相控阵探头中每个晶片，产生A扫描信号；第五步选择某个晶片产生的A扫描信号，进行优化A扫描波形；第六步测试及评价(1)激发每一个晶片，确认幅度最高的晶片序号；(2)将幅度最高的晶片波高调整到大于满屏高度的40％，此时的波高为基准波高；(3)保持基准波高的灵敏度不变，测试每一个晶片的A扫描波幅值并记录；(4)对测试的数据进行评价：单个晶片信号的幅度值相对于基准波高...

【专利技术属性】
技术研发人员：田国良，
申请(专利权)人：葫芦岛北检科技有限公司，
类型：发明
国别省市：辽宁;21