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影响斜探头K 值测量精度的因素雷胜军 ,李兵(武汉大学 ,武汉430072)摘 要 :分析距离 、孔径 、K 值和温度等影响斜探头 K 值测量精度的因素 。实验表明 , 小孔径 测量 K 值精度比大孔径高 ; 大 K 值探头易造成测量误差 ,最佳测量距离为 1～3 倍近场区 ,环境温 度的影响不容忽视 。关键词 :超声检验 ;探头 ;测量精度 ;影响因素中图分类号 : T G115 . 28文献标识码 :A文章编号 :100026656 (2003) 0120039203THE FACTO RS AFFECTING THE M EAS URING P RECISIO N OFK VAL UE OF A NGL E P ROBEL EI Sheng2jun , L I Bing( Wuhan U niversity , Wuhan 430072 , China)Abstract : The factors of distance , hole diameter , K value and temperat ure affecting t he measuring p recisio n of Kvalue of angle p robe were analyzed. It was co ncluded by experiment s t hat small K value of p robe and test using smaller di2 ameter holes could get more p recise measurement , o ne to t hree times near field area were op timum distance , and t he effect of temperat ure should not be neglected.Key words :Ult raso nic testing ; Probe ; Measuring p recisio n ; Influence factor在用斜探头对焊缝进行超声波探伤时 ,斜探头的 K 值精度直接影响到缺陷的定位精度 。由于斜 探头的实际 K 值与出厂时的标称 K 值往往有些偏 差 , 且使用一段时间后 , 由于探头表面有机玻璃的磨 损 , 也会造成探头 K 值的变化 , 所以在实际使用中 , 每次探伤前都要对 K 值进行一次校核 。测量斜探头的 K 值一般用 CS K2 ⅠA 试块上的1 . 5 mm 孔或 50 mm 孔 ,也可用 CS K2 ⅡA 试块上2 mm 孔或 CS K2 ⅢA 试块上的 1 mm 孔 ,有关标准 对此并无明确规定 。测量距离一般要求在一倍近场区之外 ,但也有人认为应在二倍近场之外测量 。笔者通过理论分析和实验 ,研究了孔径和距离对斜探 头 K 值测量精度的影响 , 同时发现斜探头本身的 K 值大小亦影响其测量精度 。实验所 用 仪 器 为 武 汉 汉 威 公 司 生 产 的 HS510型数字超声波探伤仪 ,该仪器智能化程度高 ,具备自 动测量声速 ,自动校准入射点和绘制反射回波包络图的功能 。孔径的影响1在校核斜探头 K 值时 , 探头要在试块上左右移动 ,以寻找最高反射回波 。只有当探头主声束正对 圆孔的中心时 , 反射回波才沿入射波的路径返回 , 全 部被探头接收 , 此时回波最高 。当探头偏离孔中心时 , 反射回波将与入射波成一定角度而发散 , 发散的 角度与孔的直径有关 。如图 1 所示 , 斜探头在 C 点图 1 斜探头主声束偏离圆孔中心时的声波反射角与孔径的关系收稿日期 :2002201208·39 ·试验研究雷胜军等 : 影响斜探头K 值测量精度的因素时入射声波正对准孔的中心 。当探头偏离 C 点时 ,其反射声波与入射波的夹角α = 2arcsin t co sβr式中t ———探头偏离 C 点的距离 r ———孔的半径 β———探头折射角可见 ,α与 t 和 r 有关 。当 r 为定值时 , 若 r 比 较大 ,α就小 , 反射波有可能被探头接收到 , 因此回波下降得比较少 ; 若 r 比较小 ,α就大 , 反射波不能 被探头接收 , 因此回波下降得很快 。所以在小孔上 测 K 值时 , 几乎只有在 C 点一个位置才能找到最 高回波 , 偏离 C 点 , 回波下降很快 ; 在大孔上测 K 值 ,在 C 点 左 右 附 近 的 地 方 也 能 接 收 到 较 高 的 回波 。为验证上述结论 ,我们测出了斜探头在 CS K2 ⅠA 试 块 上 的 50 mm 孔 和 在 CS K2 ⅢA 试 块 上 的1 mm 孔的反射回波包络图 (