超声波灵敏度调节.pdf

1个人资料：张平，天津诚信达金属检测技术有限公司，全国特种设备无损检测考委会超声组组长。超声检测灵敏度调节的探讨超声检测灵敏度调节的探讨超声检测是常规无损检测常用的一种检测方法，随着数字超声检测技术的发展，数字超声探伤仪基本取代了模拟超声探伤仪。但是，在实际检测中数字超声探伤仪会出现缺陷漏检现象，仪器性能指标符合标准要求，漏检是由于实际检测中仪器探伤灵敏度没有正确设定而导致。一、三种不同的灵敏度1、系统灵敏度系统灵敏度就是仪器和探头的综合灵敏度，指的是整个检测系统能够检测出最小缺陷的能力。系统灵敏度越高，则检测出的缺陷越小。系统灵敏度取决于仪器和探头的组合性能。2、探伤灵敏度探伤灵敏度是根据验收产品的技术条件或专门超声检测标准中明确规定的检测系统要检测出的最小缺陷的能力。探伤灵敏度常作为缺陷定量的依据。3、扫查灵敏度在探伤时，为了容易发现缺陷而防止漏检，采用适当高于探伤灵敏度的灵敏度称为扫查灵敏度。扫查灵敏度不宜过高，过高仪器荧光屏上会出现杂波(信噪比下降)，并使始波展宽，给判定缺陷造成困难。扫查灵敏度也不能低于评定线灵敏，低于评定线灵敏会使不允许存在的小缺陷探测不出来造成漏检。扫查灵敏度主要是用于提高扫查速度的情况下，保证记录缺陷不漏检。二、系统灵敏度仪器和探头组合性能主要有灵敏度、盲区、分辨率和信噪比等。仪器和探头组合在一起的综合性能不仅与仪器有关，而且与探头也有关。仪器和探头的系统灵敏度是整个探伤系统，主要是探伤仪和探头组合在一起所具有的能够探测最小缺陷的能力。系统灵敏度常用灵敏度余量来表示。灵敏度余量是指仪器最大输出时，增益与发射强度置于最大位置，衰减抑制旋钮置于“0”位置时，使规定的反射体回波达到基准高度时，仪器所衰减的总量。灵敏2度余量主要是由探伤仪和探头决定的。灵敏度余量大，说明仪器和探头的综合灵敏度高，灵敏度越高，则检测系统能探测出的缺陷越小。不同的仪器和不同的探头组合有不同的灵敏度余量。系统灵敏度校准就是针对已知探测距离、人工反射体几何尺寸的基准反射体的基准波高进行标定的过程。其目的就是在实际检测中，对仪器检测范围内的未知反射体的反射当量进行定量。仪器系统灵敏度的校准常用方法有试块调整法和工件底波调整法。试块调整法是根据实际检测对灵敏度的要求选择相应的试块，将探头对准试块上的人工反射体，调整仪器上的有关灵敏度键扭，使荧光屏上人工反射体的最高反射回波达基准高度，并考虑灵敏度补偿后，这时仪器系统灵敏度的校准完成。例如：厚度大于 20mm 的钢板是利用5 平底孔来调节仪器系统灵敏度的，具体方法是将探头对准5 平底孔，仪器保留一定的灵敏度余量，抑制至“0”，调增益使5 平底孔最高反射回波达到荧光屏满幅度的 50%作为基准波高，并考虑灵敏度补偿后，这时仪器的系统灵敏度就调好了。用试块法调节探伤灵敏度，不受有无底波或底波是否平整的限制，也不受声程大小的限制，即可以探测厚度小于 3N 的工件，也可以用于探测厚度大于 3N的工件。但是，使用试块法调节探伤灵敏度，要根据探伤要求制作一套与工件材质相同的对比试块，如果试块与工件的表面粗糙度相差太大、材质衰减大时，还要考虑耦合损耗和衰减损耗的补偿问题。例如：用 2.5P20Z 直探头，探测厚度 400mm 的锻件，探伤灵敏度为 400/2平底孔。调整方法：将探头对准工件大平底底面，衰减器衰减 50dB，调节增益 使第一次底波达到 80%，然后使衰减器的衰减量减少 44dB，即衰减器保留 6dB，这时 400/2 平底孔灵敏度就调节完毕了。如果粗探时为了便于发现缺陷，可以将衰减器再减去 6dB，作为扫查灵敏度来进行扫查，但是，当发现缺陷并对缺陷定量时，衰减器应提高 6dB。用底波法调节灵敏度，不需要加工制作对比试块，也不需要考虑耦合衰减的补偿问题。但是，使用底波法调节探伤灵敏度要受声程的限制，底波法只能用于探测厚度大于 3N 的工件，不适用于探测厚度小于 3N 的工件。3三、探伤灵敏度系统灵敏度与探伤灵敏度是检测的两个基本概念。系统灵敏度设定后不等于探伤灵敏度的设定。系统灵敏度调整概念包括仪器系统灵敏度的校准与探伤灵敏度的设定。但是，传统理论没有系统阐述系统灵敏度这个概念，且实际应用中又没有严格设定探伤灵敏度，在实际超声检测中，由于探伤灵敏度过低，从而导致漏检现象的发生。探伤前的准备工作包括仪器系统的扫描速度、探头的 K 值入射点和系统基准灵敏度校准。仪器系统基准灵敏度的校准后，可以根据具体的检测要求设定实际探伤灵敏度。探伤灵敏度是针对某一特定的灵敏度均有其对应的基准反射体，将在最大检测声程处该当量基准反射体最高反射波幅调整到示波屏满幅度的 2080%作为基准波高，保持仪器增益状态不变，此时记录基准反射体当量、反射体检测声程、反射体基准波高、仪器增益状态分贝示值等，此时探伤灵敏度设定完毕。承压设备无损检测JB/T4730-2005.3 标准规定的探伤灵敏度是指评定线灵敏度。例如:厚度为 20mm 的钢对接焊缝，采用 K2 斜探头，按 JB/T4730-2005.3 标准进行探伤灵敏度的设定。选择的最大探测声程深度为 40mm；基准反射体当量16-9dB；基准波高为 20%；仪器对应增益值为 67.0dB；如图 1 所示。探伤灵敏度设定后的仪器有效灵敏度余量一般不得低于 10dB。图 1板厚 T20 钢板焊缝 K2 探头检测灵敏度的设定四、几种灵敏度的意义基准灵敏度：超声检测灵敏度是相对的灵敏度，采用一个标准反射体作为基准，调试仪器系统对该基准反射体的反射信号，以便对仪器系统进行标定，标定4后的灵敏度称为基准灵敏度或称为灵敏度基准线。扫查灵敏度：仪器系统基准灵敏度标定后，在调节好探伤灵敏度的基础上，再用衰减器增益一个分贝量。这样扫查灵敏度就算调节好了。但是，值得注意的是，在探伤过程中，当发现了缺陷回波并给缺陷定量时，必须将上述增益的分贝量衰减掉，以免对缺陷定量造成错误。评定线灵敏度：在检测过程中，通常采用扫查灵敏度进行粗扫查，主要是对疑似缺陷显示信号进行分析判断。为保证缺陷不漏检，标准规定一个较高的灵敏度作为最低限，要求对高于此灵敏度的缺陷信号均进行分析评定，且扫查灵敏度不得低于这个最低线灵敏度，该灵敏度在标准中常称为评定线灵敏度(又称探伤灵敏度)。定量线灵敏度：在扫查灵敏度下进行粗扫查，当完成缺陷的定性分析评定后，则进入缺陷的定量阶段，此时采用的灵敏度是低于评定线灵敏度的定量线灵敏度。判废线灵敏度：在检测过程中，标准设定了一个低于定量线的灵敏度，当缺陷反射达到和超过这个灵敏度时，该缺陷则判废，这条线为判废线灵敏度。由于数字式超声探伤仪的上述三条线灵敏度在调节时是自动生成的，因此在自动生成后应对该三条线之间的 dB 差值进行校准，测其差值是否符合标准规定，校准且不少于三点。在检测结束前应立即对评定线灵敏度进行校准，且不少于三点。目前，我们不少探伤人员不重视上述校准工作，从而造成漏检。（20081215）