用于多通道空心車軸超聲波探傷機(jī)探頭性能測(cè)試對(duì)比試塊的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種探頭性能測(cè)試裝置，特別涉及一種在不拆解探頭架情況下對(duì)多通道空心車軸超聲波探傷機(jī)探頭組中各探頭進(jìn)行性能測(cè)試的對(duì)比試塊。
【背景技術(shù)】
[0002]目前高速動(dòng)車組均采用空心車軸以減輕簧下質(zhì)量，隨著高速動(dòng)車組的提速，對(duì)空心車軸進(jìn)行超聲波探傷也顯得愈發(fā)重要。空心車軸超聲波探傷機(jī)一般都是多通道的，一個(gè)探頭架上裝配有若干個(gè)不同角度的探頭。為保證探傷結(jié)果的可靠性，在對(duì)空心車軸進(jìn)行檢修探傷前，需要利用對(duì)比試塊對(duì)探頭架中各探頭的性能進(jìn)行測(cè)試。
[0003]對(duì)于傳統(tǒng)的對(duì)比試塊，在探頭性能測(cè)試時(shí)，需要將各角度的探頭從探頭架上拆卸下來(lái)，各探頭單獨(dú)在不同的對(duì)比試塊上完成相應(yīng)的性能測(cè)試。整個(gè)過程的操作繁瑣耗時(shí)，且對(duì)探頭架的頻繁拆卸安裝，也會(huì)造成零件磨損，定位精度下降，使探傷性能下降，縮短探頭架部件的壽命。因此急需一種對(duì)比試塊，能夠在不拆解探頭架的情況下進(jìn)行探頭架中各探頭的性能測(cè)試，提高探頭性能測(cè)試效率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所解決的技術(shù)問題是提供一種用于多通道空心車軸超聲波探傷機(jī)探頭性能測(cè)試對(duì)比試塊，在不拆解探頭架的情況下進(jìn)行探頭架中各探頭的性能測(cè)試。本發(fā)明包含多種幾何結(jié)構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)不同角度探頭的靈敏度余量、回波頻率和分辨力等性能的測(cè)試。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0006]本發(fā)明所述的用于多通道空心車軸超聲波探傷機(jī)探頭性能測(cè)試對(duì)比試塊，整體上為軸狀旋轉(zhuǎn)體，軸狀旋轉(zhuǎn)體包含有用于容納探頭架的中心通孔、第一圓柱面、第二圓柱面、第三圓柱面、環(huán)形槽和圓弧面；第一圓柱面、第二圓柱面和第三圓柱面的外徑沿旋轉(zhuǎn)體軸線依次減小，環(huán)形槽設(shè)置于第一圓柱面和第二圓柱面之間，圓弧面設(shè)置于第二圓柱面和第三圓柱面之間；所述圓弧面由一條弧形母線繞中心通孔的軸線旋轉(zhuǎn)而成，弧形母線的圓心位于中心通孔內(nèi)表面上。
[0007]優(yōu)選的，所述的多通道空心車軸超聲波探傷機(jī)探頭性能測(cè)試對(duì)比試塊，其特征在于:所述圓弧面上分布數(shù)個(gè)弧面平底孔，弧面平底孔的直徑和深度一致，弧面平底孔軸線經(jīng)過弧形母線的圓心所形成的圓環(huán)線，并與旋轉(zhuǎn)體軸線相交。
[0008]優(yōu)選的，所述的多通道空心車軸超聲波探傷機(jī)探頭組性能測(cè)試對(duì)比試塊，其特征在于:所述第一圓柱面上具有一個(gè)柱面平底孔，柱面平底孔軸線經(jīng)過并垂直于中心通孔的軸線。
[0009]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)及突出性的技術(shù)效果:
[0010]本發(fā)明包含多種幾何結(jié)構(gòu)，可在探頭架非拆解的狀態(tài)下完成直探頭和不同角度斜探頭的若干性能測(cè)試，省去頻繁拆卸和安裝探頭架的步驟，簡(jiǎn)化探頭性能測(cè)試的操作流程，提尚探頭性能測(cè)試效率。
【附圖說(shuō)明】
[0011]圖1是本發(fā)明的立體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0012]圖2a是圖1結(jié)構(gòu)的主視圖。
[0013]圖2b是對(duì)應(yīng)于圖2a的俯視圖。
[0014]圖2c是對(duì)應(yīng)于圖2c的左視圖。
[0015]圖3是采用本發(fā)明進(jìn)行直探頭靈敏度余量測(cè)試的示意圖。
[0016]圖4是采用本發(fā)明進(jìn)行直探頭回波頻率測(cè)試的示意圖。
[0017]圖5是采用本發(fā)明進(jìn)行直探頭分辨力測(cè)試的示意圖。
[0018]圖6是采用本發(fā)明進(jìn)行斜探頭靈敏度余量和回波頻率測(cè)試的示意圖。
[0019]圖7是采用本發(fā)明進(jìn)行斜探頭分辨力測(cè)試的示意圖。
[0020]圖8是底波擴(kuò)展波形圖。
[0021]圖中:1_第一圓柱面；2_第二圓柱面；3_圓弧面；4_第二圓柱面；5_柱面平底孔；6-環(huán)形槽；7_弧面平底孔；8_中心通孔；9_探頭架；10_探頭；11_弧形母線；12_弧形母線的圓心。
【具體實(shí)施方式】
[0022]下面參照附圖對(duì)本發(fā)明作詳細(xì)描述。
[0023]如圖1、圖2a、2b和2c所示，本發(fā)明提供的用于多通道空心車軸超聲波探傷機(jī)探頭組性能測(cè)試的對(duì)比試塊整體呈軸狀旋轉(zhuǎn)體，該對(duì)比試塊包含有用于容納探頭架的中心通孔8、第一圓柱面1、第二圓柱面2、第三圓柱面4、環(huán)形槽6和圓弧面3 ;第一圓柱面1、第二圓柱面2和第三圓柱面4的外徑沿旋轉(zhuǎn)體軸線依次減??；環(huán)形槽6設(shè)置于第一圓柱面和第二圓柱面之間，用于直探頭分辨力測(cè)試；圓弧面3設(shè)置于第二圓柱面和第三圓柱面之間，用于斜探頭靈敏度余量和回波頻率測(cè)試，所述圓弧面3由一條弧形母線11繞中心通孔8的軸線旋轉(zhuǎn)而成，弧形母線的圓心12位于中心通孔內(nèi)表面上。
[0024]本優(yōu)選實(shí)施例中，所述圓弧面3上分布數(shù)個(gè)弧面平底孔7，用于斜探頭分辨力測(cè)試，弧面平底孔7的直徑和深度一致，弧面平底孔7軸線經(jīng)過弧形母線的圓心所形成的圓環(huán)線，并與旋轉(zhuǎn)體軸線相交。所述第一圓柱面I上具有一個(gè)柱面平底孔5，用于直探頭靈敏度余量的測(cè)試，柱面平底孔軸線經(jīng)過并垂直于中心通孔8的軸線。
[0025]本發(fā)明利用不同位置的幾何結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)直探頭和不同角度斜探頭的性能測(cè)試，無(wú)需拆解探頭架。本發(fā)明可簡(jiǎn)化空心車軸超聲波探傷機(jī)探頭組性能測(cè)試的操作流程，提高性能測(cè)試的效率。
[0026]在下文中，就圖3?圖8對(duì)采用多通道空心車軸超聲波探傷機(jī)探頭組性能測(cè)試比試塊進(jìn)行探頭性能測(cè)試的過程作進(jìn)一步描述。以下描述中將多通道空心車軸超聲波探傷機(jī)探頭組性能測(cè)試比試塊簡(jiǎn)稱為對(duì)比試塊。
[0027]圖3是直探頭靈敏度余量測(cè)試的示意圖。調(diào)節(jié)歐系探傷機(jī)，使待測(cè)直探頭的增益至最大。若此時(shí)探傷機(jī)和探頭的噪聲電平高于滿幅度的10%，則調(diào)節(jié)增益，使噪聲電平等于滿幅度的10%，記下此時(shí)增益值S0。將待測(cè)直探頭對(duì)準(zhǔn)第一圓柱面上的平底孔(如圖3所示)，通過旋轉(zhuǎn)和移動(dòng)探頭架，使平底孔的第一次回波幅度最高。此時(shí)調(diào)節(jié)增益使回波幅度為滿幅度的50%，記下此時(shí)增益值SI。則靈敏度余量S為:S = S1-S0 (dB)。
[0028]圖4是直探頭回波頻率測(cè)試的示意圖。將待測(cè)直探頭對(duì)準(zhǔn)圖4所示的對(duì)比試塊第一圓柱面上，通過旋轉(zhuǎn)和移動(dòng)探頭架，使圓柱面的第一次回波幅度最高。在探傷機(jī)顯示屏中觀察底波B1的擴(kuò)展波形，如圖8所示。在此波形中，以峰值點(diǎn)P為基準(zhǔn)，讀取其前一個(gè)和其后二個(gè)共計(jì)三個(gè)周期的時(shí)間T3，把T3作為測(cè)量值。回波頻率fe=3/T3。回波頻率誤差為:
[0029]Afe= (f e-f0)/f0X100%(I)
[0030]式中，Δ?；為回波頻率誤差，％ 為探頭的標(biāo)稱頻率。
[0031]圖5是直探頭分辨力的示意圖。移動(dòng)旋轉(zhuǎn)探頭架，使探頭對(duì)準(zhǔn)圖5中環(huán)形槽。使探傷機(jī)顯示屏上出現(xiàn)不同深度的三個(gè)反射底波。此時(shí)移動(dòng)探頭架，使較小深度的兩處底波幅度相等并為100%滿刻度。測(cè)量?jī)商幍撞úǚ彘g的波谷的高度h，超聲探頭的分辨力R =201g(100/h)o若h = O或兩回波能完全分開，則取R>30dB。
[0032]圖6是斜探頭靈敏度余量和回波頻率測(cè)試的示意圖。在測(cè)試靈敏度余量時(shí)，先調(diào)節(jié)探傷機(jī)，使待測(cè)斜探頭的增益至最大。若此時(shí)探傷機(jī)和探頭的噪聲電平高于滿幅度的10%，則調(diào)節(jié)增益，使噪聲電平等于滿幅度的10%，記下此時(shí)增益值將待測(cè)探頭對(duì)準(zhǔn)圖6所示對(duì)比試塊圓弧面上(無(wú)平底孔位置)，前后移動(dòng)探頭架，使對(duì)比試塊圓弧面的第一次回波幅度最高。調(diào)節(jié)探傷機(jī)增益使回波幅度為滿幅度的50%，記下此時(shí)增益值Siq則靈敏度余量S為:S = S1-S0 (dB)。測(cè)試回波頻率時(shí)，將待測(cè)斜探頭對(duì)準(zhǔn)圖7所示對(duì)比試塊圓弧面上(無(wú)平底孔位置)，前后移動(dòng)探頭架，使對(duì)比試塊圓弧面的第一次回波幅度最高。在顯示屏中觀察底波B1的擴(kuò)展波形，如圖8。在此波形中，以峰值點(diǎn)P為基準(zhǔn)，讀取其前一個(gè)和其后二個(gè)共計(jì)三個(gè)周期的時(shí)間T3，把T3作為測(cè)量值?；夭l率f 3/T3，回波頻率誤差由式
(I)計(jì)算。
[0033]分辨力圖7是斜探頭分辨力測(cè)試的示意圖。移動(dòng)并旋轉(zhuǎn)探頭架，使斜探頭對(duì)準(zhǔn)圖7中對(duì)應(yīng)角度的平底孔。使示波屏上出現(xiàn)平底孔和弧面的反射回波。移動(dòng)探頭架，使平底孔和弧面的回波幅度相等并為20%?30%滿刻度。此時(shí)調(diào)節(jié)增益，使兩處回波波峰間的波谷上升到原來(lái)波峰的高度，此時(shí)增益的變化量即為分辨力。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.用于多通道空心車軸超聲波探傷機(jī)探頭性能測(cè)試對(duì)比試塊，其特征在于:所述對(duì)比試塊整體上為軸狀旋轉(zhuǎn)體，軸狀旋轉(zhuǎn)體包含有用于容納探頭架的中心通孔(8)、第一圓柱面(I)、第二圓柱面(2)、第三圓柱面⑷、環(huán)形槽(6)和圓弧面(3);第一圓柱面⑴、第二圓柱面(2)和第三圓柱面(4)的外徑沿旋轉(zhuǎn)體軸線依次減小，環(huán)形槽(6)設(shè)置于第一圓柱面和第二圓柱面之間，圓弧面(3)設(shè)置于第二圓柱面和第三圓柱面之間；所述圓弧面(3)由一條弧形母線(11)繞中心通孔(8)的軸線旋轉(zhuǎn)而成，弧形母線的圓心(12)位于中心通孔內(nèi)表面上。
2.如權(quán)利要求1所述的多通道空心車軸超聲波探傷機(jī)探頭性能測(cè)試對(duì)比試塊，其特征在于:所述圓弧面(3)上分布數(shù)個(gè)弧面平底孔(7)，弧面平底孔(7)的直徑和深度一致，弧面平底孔(7)軸線經(jīng)過弧形母線的圓心所形成的圓環(huán)線，并與旋轉(zhuǎn)體軸線相交。
3.如權(quán)利要求1或2所述的多通道空心車軸超聲波探傷機(jī)探頭組性能測(cè)試對(duì)比試塊，其特征在于:所述第一圓柱面(I)上具有一個(gè)柱面平底孔(5)，柱面平底孔軸線經(jīng)過并垂直于中心通孔(8)的軸線。
【專利摘要】用于多通道空心車軸超聲波探傷機(jī)探頭性能測(cè)試對(duì)比試塊，屬于探頭性能測(cè)試技術(shù)領(lǐng)域。該對(duì)比試塊的形狀為軸狀旋轉(zhuǎn)體，包含用于容納探頭架的中心通孔、三個(gè)不同外徑的圓柱面、環(huán)形槽和圓弧面；環(huán)形槽用于直探頭分辨力測(cè)試，圓弧面用于斜探頭靈敏度余量和回波頻率測(cè)試，第一圓柱面用于直探頭回波頻率測(cè)試；圓弧面和第一圓柱面上分布若干個(gè)平底孔，分別用于直探頭靈敏度余量和斜探頭分辨力測(cè)試。本發(fā)明利用其上不同位置的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)直探頭和不同角度斜探頭的靈敏度余量、分辨力和回波頻率等性能的測(cè)試，可在不拆解探頭架的情況下完成探頭架上各探頭的性能測(cè)試簡(jiǎn)化空心車軸超聲波探傷機(jī)探頭組性能測(cè)試的操作流程，提高探頭性能測(cè)試的效率。
【IPC分類】G01N29-24
【公開號(hào)】CN104792880
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510213753
【發(fā)明人】孫振國(guó), 蔡棟, 鄒誠(chéng), 杜學(xué)剛, 周慶祥, 付曄
【申請(qǐng)人】清華大學(xué)
【公開日】2015年7月22日
【申請(qǐng)日】2015年4月29日