TB∕T 3568.3-2021 铁路无损检测材料 第3部分：超声波检测探头

双晶探头的串扰是参考试块底面回波（声程处于焦区范围内）与耦合回波之dB差，应大于30dB。

探头物理几何结构在探头数据表中所规定的公

相控阵探头所有晶片应符合下列规定： a）非矩阵阵列探头：对所有具有相同大小和形状的晶片，其相对脉冲回波灵敏度变化应在 ±3dB内；对于不同大小和形状的晶片（环绕探头和维菊形探头），所有的差值应在±4dB内。 b 二维矩阵探头：晶片尺寸大于或等于1mm所有晶片，可接受的相对脉冲回波灵敏度差值应 符合表1的规定；晶片尺寸小于1mm所有晶片，可接受的相对脉冲回波灵敏度差值应符合 表2的规定。

1二维相控阵探头用相对灵敏度差值的验收标准（晶片尺寸大于或等于1mm"）（续）

火力发电厂标准规范范本阵探头用相对灵敏度差值的验收标准（晶片尺寸

4.2.4脉冲持续时间

特续时间不大于探头数据表中规定的脉冲持续时

非矩阵相控阵探头：不应存在失效晶片。不符合4.2.2、4.2.3任意一条测试验收标准的晶片为 晶片。 二维矩阵相控阵探头：失效晶片的最大数不应大于表3中的值，

a）最小带宽：不小于100MHz

b）幅值灵敏度：幅值灵敏度小于每格5mV，测量误差不大于±5%。

5.2.1下述试块可用于对接触法常规探头进行规定范围的试验

5.2.2用于相控阵探头试验试块的材料、尺寸，反射体类型及位置等应在探头测试

5.2.2用于相控阵探买试验试块的材料、尺寸，反射体类型及位置等应在探买测试报 局部环形阵列探头（雏菊型）直接在平面反射面上进行测试。 接触法使用的试块应符合下列规定： a）带楔块：采用与楔块相同材质的试块和适当几何尺寸，以使超声波的路径对每个晶片而言均 一致； b）不带楔块：采用与被测材料相同的试块，以使超声波的路径对每个晶片而言均一致。 注：如楔块可被移除，优先采用无楔块的测试。 滋浸法使用的试块采用相应的实物试块进行性能测试，

目视检验探头外侧有无正确标识，以及可能影响其当前或以后可靠性的物理损伤。用直尺和 量探头接触表面的平直度，

1.2.1将被测试探头买与测试设备接图1所示方法连接，便用半圆柱试块，半圆柱面的半径应大 近场长度的1.5倍。对于双晶探头，工作方式应设置为一发一收模式，半圆柱试块的半径应尽量 探头的焦距。

图1测试设备连接示意图

6.1.2.2将探头置于半圆柱试块中心，转动和移动探头使来自试块柱面的多次回波幅度最大，在示波 器上找到第一次回波并放大，得到如图2所示的脉冲波形，读出脉冲幅度为最大峰一峰值幅度的10% 处的脉冲波形宽度即为脉冲宽度。 注:仪器的参数如发射电压、阻尼会影响脉冲宽度的数据测试结果,因此,上述参数应在数据页中予以明确。

6.1.3中心频率和相对带宽

使用图1的试块与检测装置，将反具 脉冲最大值居中，用频谱分析或离散傅里叶变换测出频谱。测量出回波频谱下降6dB时的高、低截止 频率，按公式（2）、公式（3）及公式（4)分别计算得出中心频率、带宽和相对带宽。 根据高、低频率f.和f按公式（2）计算中心频率f.。

带宽按公式（3)计算。

相对带宽按公式（4)计算，以百分数表示。 f.,=(△f/f.)×100%

6.1.4相对脉冲回波灵敏度

对于纵波直探头测试平面反射体的大平面，对于横波斜探头、纵波小角度探头、双晶探头测试半 式块，测试装置见图1，测出施加到探头上的峰一峰值电压V，和大平底反射回波放大前回波的峰一 电压V..相对脉冲回波灵敏度S.按公式（5）计算。

S.. = 20 Ig(V./V.)

Sl一相对脉冲回波灵敏度； V。来自规定反射体的放大前回波峰一峰值电压； V一一施加到探头上的峰一蜂值电压。 探头灵敏度受耦合条件、脉冲发生器、探头、电缆以及接收器的阻抗等因素的影响，上述参数应在 探头数据页中予以明确。

6.1.5.1 纵波直探头

6.1.5.1.1采用超声波探伤仪和附录A中3mm横通孔参考试块测量。 6.1.5.1.2在试块上选取深度约为2倍被测探头近场长度的横通孔，移动探头，找到探头接收到最大 回波的位置，测量探头几何中心点与横通孔中心点的位移，见图3。

偏移（直 的电离） X—探头中心; Xe,Ye——探头中心坐标； .,Y.横通孔中心坐标。

按公式(6)计算8.。

按公式（7)计算8,。

6.1.5.2模波斜探头

3测探头几何中心点与横通孔中心点的位移

图4直探头的声轴偏斜角测试示意图

,=arctan(x/h)

, = arctan(Ay/h)

8=arctan(sin8./sin8

1.5.2.1调整探头在适当参考试块的大平面上的位置，使直接来自试块端角的回波达到最大 5，该端角反射体应处于探头的远场。

6.1.5.2.3如果第一次测出的偏斜角超过1°，则需测量三次，取其平均值。

6.1.5.2.3如果第一次测出的偏斜角超过1°.则需测量三次取其平均

6.1.5.3纵波小角度探头

图5横波斜探头声轴偏斜角测

1.5.3.1将探头置于 自试块直角拐角的回波达到最大。 .5.3.2利用直角边和量角器测探头直 面的方向，此角度即声轴偏斜角。 1.5.3.3如果第一次测出的偏 则量3次，取其平均值，

6.1.6横波斜探头（单晶、双晶）入射点

图6纵波小角度探头声轴偏斜角测量

6.1.7.1横波斜探头（单晶、双晶）

图7测定横波斜探头入射点和折射角的图示

探头前沿至试块端面距离； 探头前沿距离。

6.1.7.1.4两种方法检测结果有疑义时，以6.1.7.1.3为准。

6.1.7.2纵波小角度探头

6.1.7.2.1方法一

6. 1.7.2.2 方法二

图9测定纵波小角度探头折射角的示意图

当探头人射角在9°~12°时：K=（X+L)/80：β=arctanK。

6.1.8双晶探头焦距

13°~17°（人射角约6°~8°）小角度纵波探头折

~27°人射角约9°~12°）小角度纵波探头折射角

6.1.8.1工作模式设置为一发一收，采用3mm横通孔试块（试块尺寸及横孔深度根据探头预期焦 距而定），以横孔深度为横坐标，回波幅度为纵坐标，制作距离一波幅曲线。 6.1.8.2距离一波幅曲线至少应有8个测量点，所选取的距离应包括探头的近场长度范围。 6.1.8.3测试时探头的隔声层应垂直于横通孔。 6.1.8.4距离一波幅曲线上最大振幅点给出焦距

6.1.9 双晶探头串扰

6.1.9.1工作模式为一发一收，将双晶探头置于参考试块上，参考试块的尺寸应能使得到的底面回波 处于探头聚焦区以内，调整该回波达到80%并记录增益值（A，）。 5.1.9.2在显示屏上可以看到来自耦合表面的回波，调节仪器增益直至其波幅达到80%，记录增益值 （A）.计算A，与A，的差值。如果看不到耦合回波，则只能给出低的申扰极限

深头外形，对接触法探头接触面的平整度探头的

S.—相对脉冲回波灵敏度差值； Va——某个晶片的参考回波波幅电压; V.所有晶片参考回波波幅电压算术平均值。

6.2.3 频率、带宽

S. = 20 1g V

6.2.4脉冲持续时间

6.2.5.1采用示波器进行测量，激励信号应为持续时间至少为6个周期的正弦脉冲信号，通过激励随 机选取的晶片并测量相邻晶片的接收信号获得串扰。 6.2.5.2晶片数不大于64的相控阵探头在2个定位点上确定晶片间串扰，晶片数大于64的相控阵 探头在4个定位点上确定晶片间串扰。 6.2.5.3示波器与两个相邻晶片连接，对于接触法，探头与工件接触，对于水浸法，探头置于水中。 6.2.5.4测试时不应受到来自试块或水浸槽的影响。 6.2.5.5按公式(13)计算昂片间电扰CT

6.2.5.5按公式(13)计算晶片间串扰C7

CT—晶片间串扰； Vre—相邻晶片接收电压; m激发脉冲电压。

计算在6.2.2.6.2.3中失效的晶片数。

7.1.1每个探头出厂前，均应进行出厂检验。 7.1.2探头检验过程中，任一指标不符合本部分规定，不应出厂 7.1.3探头出厂检验项目应符合表4的规定，

7.1.1每个探头出厂前，均应进行出厂检验。

7.2.1探头入厂后，使用单位应对每个探头进行入厂检验。 7.2.2探头入厂检验项目应符合表4的规定

7.2.1探头人厂后，使用单位应对每个探头进行入厂检验。

园林绿化标准规范范本供方应向需方提供每个探头的出厂检验报告。

探头标识应至少包括： a）规格型号； b）唯一性编号； c） 制作厂家。

探头应附有质量合格证书，内容应至少包括： a）名称、型号； b）质量指标、检验结果、检验结论； c)检验人员。

探头的储存应注意防高温、防潮，防止阳光直接照射。

Φ3mm横通孔试块尺寸应符合图A.1的规定。试块表面粗糙度MRRRa1.6，材质采用GB/T699 520号钢，正火处理，晶粒度7~8级，纵波声速为（5920±50）m/s，横波声速为（3255±30）m/s 单位为童

止回阀标准图A.1d3mm横通孔试块