一種瓷絕緣子用小角度縱波斜探頭測量專用試塊的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種用于方便快捷的測量小角度縱波斜探頭的入射點、延時及入射角的瓷絕緣子用小角度縱波斜探頭測量專用試塊。
【背景技術】
[0002]超聲波小角度縱波檢測法檢測電網(wǎng)在役支柱瓷絕緣子及瓷套支柱得到了廣泛的應用。利用縱波入射角3在3.8°?5.67°的小角度縱波斜探頭可檢測深埋在法蘭內(nèi)瓷體內(nèi)部的缺陷，并且對危險區(qū)域的掃查覆蓋面積遠大于橫波斜探頭和直探頭。而要實現(xiàn)缺陷的精確定位，必須精確測量小角度縱波斜探頭入射點、延時及入射角。小角度縱波斜探頭因其入射角δ太小，最高波幅游動范圍太窄，且在鋼中的折射縱橫波同時存在，無法像普通橫波探頭一樣，在CSK-1 A試塊上通過找到圓弧面最高回波快捷準確的測得前沿及延時；目前測量探頭入射點的方法為棱角反射法，這種方法可快速粗略的測量入射點，但人為因素及手法影響較大，且無法同時測量延時及縱波入射角。因此，有必要開發(fā)一種試塊，可方便、快速、準確的測量小角度縱波斜探頭入射點、延時及縱波入射角。
【實用新型內(nèi)容】
[0003]本實用新型的發(fā)明目的就在于提供一種瓷絕緣子用小角度縱波斜探頭入射點、延時及入射角的測量專用新試塊。
[0004]本實用新型采用如下技術方案:
[0005]本實用新型一種瓷絕緣子用小角度縱波斜探頭測量專用試塊，其特征在于:該試塊包括，材質(zhì)為有機玻璃的傾斜角α'為23.8°?52.03°的直角三角形有機玻璃塊，和設在其下部的形狀為矩形和1/4圓形的組合呈船形的材質(zhì)為鋼的鋼塊，有機玻璃塊和鋼塊貼合的一邊大小一致，有機玻璃塊和鋼塊采用極薄的甘油耦合劑緊密貼合，使得超聲波縱波可以透過有機玻璃塊和鋼塊的結合面。本實用新型中有機玻璃塊的傾斜角α '應滿足被測小角度縱波斜探頭在鋼中產(chǎn)生純橫波。
[0006]本實用新型所述有機玻璃塊傾斜角α '最佳為32°，斜邊長為471.7mm，其和鋼塊接觸的底邊長為400mm，其豎邊長為250mm。
[0007]本實用新型的有益效果為:采用本實用新型能夠實現(xiàn)方便、快速、準確的測量小角度縱波斜探頭入射點、延時及縱波入射角。且可避免人為因素和手法對準確性的影響。
【附圖說明】
[0008]圖1為本實用新型瓷絕緣子用小角度縱波斜探頭測量試塊實施例的示意圖。
[0009]1:基準橫波直探頭，2:被測小角度縱波斜探頭，3:有機玻璃塊，4:鋼塊
[0010]5:縱波耦合劑。
【具體實施方式】
[0011]如附圖所示本實用新型絕緣子用小角度縱波斜探頭測量試塊實施例該試塊包括，材質(zhì)為有機玻璃的傾斜角α'為23.8°?52.03°的直角三角形有機玻璃塊3，和設在其下部的形狀為矩形和1/4圓形的組合呈船形的材質(zhì)為鋼的鋼塊4，有機玻璃塊和鋼塊貼合的一邊大小一致，有機玻璃塊3和鋼塊4采用極薄的甘油耦合劑5緊密貼合，使得超聲波縱波可以透過有機玻璃塊3和鋼塊4的結合面。本實用新型中有機玻璃塊3的傾斜角α '應滿足被測小角度縱波斜探頭在鋼中產(chǎn)生純橫波。
[0012]本實用新型所述有機玻璃塊3的傾斜角α '最佳為32°，斜邊長為400mm，其和鋼塊接觸的底邊長為471.7mm，其豎邊長為250mm。
[0013]采用本實用新型的原理和方法是:
[0014]見附圖中
[0015]α丨:有機玻璃傾斜角。
[0016]δ:小角度縱波斜探頭2在有機玻璃界面的入射角，其瓷絕緣子檢測使用的范圍為 δ =3.8。?5.67。ο
[0017]Θ:小角度縱波斜探頭2在鋼界面的入射角，θ =α ' +δ。
[0018]Θ 1:小角度縱波斜探頭2第一臨界角，此時小角度縱波斜探頭I在鋼中的縱波折射角β' L為90°。鋼中為純橫波。
[0019]Θ 2:小角度縱波斜探頭2第二臨界角，此時小角度縱波斜探頭2在鋼中的橫波折射角3為90°。入射縱波在鋼的界面上全反射，無折射。
[0020]β':鋼中折射角。
[0021]β' L:鋼中縱波折射角。
[0022]β' s:鋼中橫波折射角。
[0023]Cu:有機玻璃的縱波聲速(2730m/s)。
[0024]Cs1:有機玻璃的橫波聲速(1460m/s)。
[0025]CL2:鋼的縱波聲速(5900m/s)。
[0026]CS2:鋼的橫波聲速(3230m/s)。
[0027]o’:小角度縱波斜探頭晶片中心。
[0028]O':船型鋼塊圓心。
[0029]根據(jù)斯涅耳定理，當Θ處于第一臨界角O1與第二臨界角Θ 2之間時，
[0030]小角度縱波斜探頭在鋼中只存在折射橫波。
[0031]為滿足上述要求，小角度縱波斜探頭在鋼界面的入射角Θ的范圍為:
[0032]第一臨界角θ1:
[0033]Sin Θ ^Cu=Sin β ' L/CL2=sin β ' S/CS2
[0034]令β ' l=90。
[0035]θ =21.6°
[0036]此時β ' s=33.2。
[0037]第二臨界角θ2:
[0038]Sin Θ 2/Csl=Sin β ' S2/CS2
[0039]令β ' S2=90°
[0040]θ2=57.7。
[0041]因此，為使小角度縱波斜探頭在鋼中折射的只有純橫波，消除縱波影響，小角度縱波斜探頭在鋼界面的入射角Θ的范圍:27.6°?57.7°。因θ=α' +δ，δ=3.8°?5.67°，因此專用試塊的有機玻璃傾斜角度α丨范圍為:α ' =θ-δ =23.8。?52.03°
[0042]此時鋼中折射橫波的傾斜角s范圍為:33.2° -90°。
[0043]為使數(shù)值測量精確，減少誤差且易操作，取鋼中折射橫波的傾斜角β ' s=45°。
[0044]則此時對應的小角度縱波斜探頭在鋼界面的入射角θ=36.7°
[0045]對應的有機玻璃斜度α ' =θ-δ =36.7。- δ。
[0046]取δ = (3.8。+5.67。)/2=4.7。，則 α' =32。。
[0047]因此小角度縱波斜探頭專用試塊的制作尺寸如下:
[0048]有機玻璃的傾斜角α ' =32° ；Z Ar y' O' =90° +δ
[0049]有機玻璃和鋼的厚度Iw =20mm；
[0050]A' C' =400mm，O' C' =0, y=100mm，則:
[0051]k' B' =A' C' /cos α ' =471.7mm ；
[0052]B' C' =tana' XA' C' =250mm ；
[0053]A1 O1 =300mm ；
[0054]測試時先將超聲波檢測儀調(diào)整為單探頭模式，在A'B'斜面上移動被測小角度縱波斜探頭2，直至找到最高回波后探頭位置保持不動。此時超聲波沿著o' -y' -O' -D' ~D' -O' -y' -o'路徑傳播，但D'位置無法確定；再將超聲波儀器調(diào)節(jié)至雙探頭模式，被測小角度縱波斜探頭2作為發(fā)射探頭，基準橫波直探頭1(入射點、延時已知)作為接收探頭，基準橫波直探頭I與鋼之間涂抹水楊酸苯脂作為耦合劑，在專用試塊圓弧處在45°附近移動基準橫波直探頭1，直至找出最高波幅的位置。此時超聲波沿著o' _y' -o' -y-o路徑傳播，y點的位置即為D'的位置。連接基準橫波直探頭入射點y與船型試塊圓心的直線oyO'，測量此時鋼中折射橫波傾斜角so
[0055]Sin Θ /Cu=Sin β ' s/CS2
[0056]可計算出此時小角度縱波斜探頭2在鋼界面的入射角θ，δ = Θ - a '，可求出δ。
[0057]被測小角度縱波斜探頭入射角δ測定完畢。
[0058]則ZA'y' O' =90。+δ，可知；
[0059]Zj' O, A' =180。-a' -Zk' y, O, =180。-32。-90。-δ=58。-δ，也可知。
[0060]在Ay' O' K'中，利用正弦定理:
[0061]K' y' /sin Z γ' O' K' =A1 O' /sin Z A' y' 0'
[0062]則A' y'可知；y' B' =A' B' -A' y' =471.7_A' y'，也可知。
[0063]測量探頭前端部廣至V的距離廣Br。
[0064]則入射點y'距離探頭前端廣的距離太Zr =Y1 Br _z' Br (mm)。
[0065]被測小角度縱波斜探頭入射點位置測試完畢。
[0066]在超聲檢測儀上可查出雙探頭模式下總的傳播時間T'，則雙探頭模式下超聲波在被測小角度縱波斜探頭內(nèi)的傳輸時間xjd:
[0067],Jd=Tr - (y' O' /Csl+0' y/CS2+tJz/2)，T'、y' 0'、0' y、tjz、CSKCS2均已知，可求出!￡jd。
[0068]單探頭模式下，被測小角度縱波斜探頭內(nèi)的傳輸時間txjd=2xjd
[0069]被測小角度縱波斜探頭延時測試完畢。
【主權項】
1.一種瓷絕緣子用小角度縱波斜探頭測量專用試塊，其特征在于:該試塊包括，材質(zhì)為有機玻璃的傾斜角a'為23.8°?52.03°的直角三角形有機玻璃塊，和設在其下部的形狀為矩形和1/4圓形的組合呈船形的材質(zhì)為鋼的鋼塊，有機玻璃塊和鋼塊貼合的一邊大小一致，有機玻璃塊和鋼塊采用極薄的甘油耦合劑緊密貼合，使得超聲波縱波可以透過有機玻璃塊和鋼塊的結合面；有機玻璃塊的傾斜角a '應滿足被測小角度縱波斜探頭在鋼中產(chǎn)生純橫波。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種瓷絕緣子用小角度縱波斜探頭測量專用試塊，其特征在于:所述有機玻璃塊傾斜角a'為32°，斜邊長為471.7mm，其和鋼塊接觸的底邊長為400mm，其豎邊長為250mm。
【專利摘要】本實用新型涉及一種瓷絕緣子用小角度縱波斜探頭測量專用試塊。該試塊包括，材質(zhì)為有機玻璃的傾斜角α′為23.8°～52.03°的直角三角形有機玻璃塊，和設在其下部的形狀為矩形和1/4圓形的組合呈船形的材質(zhì)為鋼的鋼塊，有機玻璃塊和鋼塊采用極薄的甘油耦合劑緊密貼合，使得超聲波縱波可以透過有機玻璃塊和鋼塊的結合面。本實用新型中有機玻璃塊的傾斜角α′應滿足被測小角度縱波斜探頭在鋼中產(chǎn)生純橫波。采用本實用新型能夠實現(xiàn)方便、快速、準確的測量小角度縱波斜探頭入射點、延時及縱波入射角。且可避免人為因素和手法對準確性的影響。
【IPC分類】G01N29-30
【公開號】CN204359756
【申請?zhí)枴緾N201420799289
【發(fā)明人】李中偉, 楊宏偉, 王冬超, 劉云, 劉釗, 郭振新
【申請人】國家電網(wǎng)公司, 國網(wǎng)河北省電力公司經(jīng)濟技術研究院
【公開日】2015年5月27日
【申請日】2014年12月17日