超声波检测中的灵敏度一般是指整个检测系统(探伤仪和探头)发现最小缺陷的能力。能发现的缺陷越小,灵敏度就越高。探伤仪探头的灵敏度常用灵敏度余量来衡量。灵敏度余量是指探伤仪最大输出时(增益、发射强度最大,衰减和抑制为0),使规定反射体回波达基准高所需衰减的衰减总量。灵敏度余量大,说明仪器与探头的灵敏度高。灵敏度余量与检测仪和探头的综合性能有关,因此又叫探伤仪与探头的综合灵敏度。检测灵敏度是根据验收产品的技术条件规定或标准中规定的检出最小缺陷的能力。可通过调节仪器上的“增益”“衰减器”“发射强度”等灵敏度旋钮来实现对检测灵敏度的调节。
调整检测灵敏度的目的在于发现工件中大于一定尺寸的缺陷,并对缺陷进行定量。检测灵敏度太高或太低都对检测不利。若灵敏度太高,则显示屏上杂波多,判伤困难;若灵敏度太低,则容易引起漏检。调整检测灵敏度的常用方法有试块调整法和工件底波调整法两种。
1.试块调整法
根据工件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缺陷,调整探伤仪上的相应旋钮,使显示屏上人工缺陷的最高反射回波达到基准波高,这时灵敏度就调好了。
用超声波检测厚度为50mm的锻件时,检测灵敏度的要求是:不允许存在最大声程处ϕ2mm平底孔当量大小的缺陷。检测灵敏度的调整方法是:先加工一块材质、表面粗糙度、厚度与工件相同的ϕ2mm平底孔试块,将探头对准ϕ2mm平底孔,使探伤仪保留一定的衰减余量,“抑制”旋钮置“0”,调“增益”旋钮使ϕ2mm平底孔的最高回波达80%或60%,这时检测灵敏度就调好了。
2.工件底波调整法
利用试块调整法调整检测灵敏度,操作简单,但需要加工不同尺寸和不同当量尺寸的试块,成本高,同时还要考虑工件与试块因耦合和衰减不同而进行的补偿。利用工件底波调整法来调整检测灵敏度,不需要加工试块,也不需要考虑耦合补偿。
利用工件底波调整法调整检测灵敏度是以工件底面回波与同深度的人工缺陷(如平底孔)回波分贝差为定值为根据的,这个定值可以由理论公式计算出来,具体为
式中 x——工件厚度,x≥3N;(www.daowen.com)
Df——要求探出的最小平底孔尺寸。
利用工件底波调整法调整检测灵敏度时,将探头对准工件底面,使探伤仪保留足够的衰减余量,一般大于Δ+(6~10)dB(考虑搜索灵敏度),将“抑制”旋钮置“0”,调“增益”旋钮使底波B1高度达基准高(如80%),然后用衰减器增益ΔdB(即使衰减余量减少ΔdB),这时检测灵敏度就调好了。
由于理论公式只适用于x≥3N的情况,因此利用工件底波调检测灵敏度的方法也只能用于x≥3N的工件,同时要求工件具有平行底面或圆柱曲底面,且底面光洁干净。当底面粗糙或有水、油时,将使底面反射率降低,底波下降,这样调整的检测灵敏度将会偏高。
例如,用2.5P20Z直探头检测x=200mm的钢制工件,钢中的波速为5900m/s,检测灵敏度为200/ϕ2平底孔(在200mm处发现ϕ2mm平底孔缺陷)。用工件底波调整灵敏度的方法如下:
利用理论计算公式算出200mm处大平底面与ϕ2mm平底孔回波的分贝差Δ为
将探头对准工件大平底面,使衰减器衰减50dB,调“增益”旋钮使底波B1高度达80%,然后使衰减器的衰减量减少38dB,即衰减器保留6dB,这时ϕ2mm灵敏度就调好了,也就是说这时200mm处的平底孔回波正好达基准高(即200mm处ϕ2mm回波高为6dB)。如果粗探时为了便于发现缺陷,则可使衰减器的衰减量再减少6dB的搜索灵敏度来进行扫查,但当发现缺陷以后对缺陷进行定量时,应将衰减器调回6dB。
试块调整法和工件底波调整法的应用条件不同。工件底波调整法主要用于具有平底面或曲底面的大型工件的检测,如锻件的检测。试块调整法主要用于无底波和厚度小于3N的工件的检测,如焊缝、钢板、钢管的检测。
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