ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР

КОНТРОЛЬ НЕРАЗРУШАЮЩИЙ

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ УЛЬТРАЗВУКОВЫЕ

МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЯ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ

ГОСТ 23702-85

Издание официальное

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО СТАНДАРТАМ Моски

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР

КОНТРОЛЬ НЕРАЗРУШАЮЩИЙ

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ УЛЬТРАЗВУКОВЫЕ

МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЯ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ

ГОСТ 23702-85

Издание официальное

МОСКВА

РАЗРАБОТАН Министерством приборостроения, средств автоматизации и систем управления

ИСПОЛНИТЕЛИ

А. Ф. Мельканович, канд. техн. наук; Л. М. Кушкулей, канд. физ.-мат. наук; И. И. Арбит; Е. И. Серегин, канд. техн. наук; Б. Л. Зайцев

ВНЕСЕН Министерством приборостроения, средств автоматизации и систем управления

Член Коллегии Н. И. Гореликов

УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 25 сентября 1985 г. № 3023

УДК 53.087.92.082.73:620.179.16.05:006.354    Группа    П19

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР

Контроль неразрушающий

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ УЛЬТРАЗВУКОВЫЕ

Методы измерения основных параметров

Non-destructive testing. Ultrasonic transducers. Methods of measuring the main parameters

ОКП 42 7619

Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 25 сентября 1985 г. Ns 3023 срок действия установлен

Несоблюдение стандарта преследуется по закону

Настоящий стандарт распространяется на ультразвуковые пьезоэлектрические преобразователи по ГОСТ 26266-84 (далее — ПЭП), имеющие рабочую область частот в диапазоне от 0,16 до 30,0 МГц и предназначенные для работы в составе ультразвуковых приборов неразрушающего контроля (далее — УПНК) при эхо- и теневых методах контроля.

Стандарт устанавливает методы измерения основных параметров (далее — параметры) ПЭП при проведении испытаний и поверки. Перечень основных параметров, подлежащих измерениям, установлен ГОСТ 26266-84.

Пояснения некоторых терминов, применяемых в настоящем стандарте, приведены в справочном приложении 1.

1. ОБЩИЕ УКАЗАНИЯ

1.1. Нормальные климатические условия измерений должны быть следующие:

температура окружающего воздуха (293±5) К [(20±5) °С];

Перепечатка воспрещена

© Издательство стандартов, 1986

Стр. 2 ГОСТ 23702-85

атмосферное давление (100±4) кПа [(750±30) мм рт. ст.];

относительная влажность воздуха (65± 15) %.

1.2.    Напряжение и частота переменного тока питания измерительной аппаратуры должны соответствовать требованиям стандартов и технических условий на приборы конкретного типа.

Вибрации, внешние электрические и магнитные поля должны находиться в пределах, установленных в стандартах и технических условиях на УПНК и измерительную аппаратуру.

1.3.    Время прогрева приборов, используемых при проведении измерений, устанавливают в соответствии с эксплуатационной документацией на эти приборы.

1.4.    При измерении параметров иммерсионных ПЭП не допускается наличие пузырьков воздуха на их поверхности и на поверхности отражателя.

1.5.    Если совместная работа ПЭП с УПНК предусматривает использование согласующих устройств (трансформаторов, корректирующих цепей и т. п.), условия подключения согласующих устройств к ПЭП при проведении измерений должны быть указаны в технических условиях на ПЭП конкретных типов.

1.6.    При измерении параметров передаточной функции импульсной характеристики и электрического сопротивления подключают ПЭП к измерительной установке кабелем, если его длина не менее 500 мм, в противном случае — соединительным кабелем, имеющим параметры: емкость (60±3) пФ; волновое сопротивление (50±3) Ом; коэффициент затухания на частоте 10 МГц — не более 0,1 дБ/м.

1.7.    Измерения параметров ПЭП, выполняемые совместно с УПНК, должны проводить с электронным блоком УПНК, аттестованным в установленном порядке. Подключение ПЭП к электронному блоку УПНК проводят согласно эксплуатационной документации на УПНК. Допускается вместо электронного блока УПНК использовать только его блок генератора импульсов возбуждения и (или) блок приемника.

1.8.    При проведении измерений временную регулировку чувствительности и отсечку электронных блоков УПНК отключают во всех случаях, кроме специально указанных в технических условиях на приборы конкретного типа.

1.9.    Требования к стандартным образцам или акустическим нагрузкам, используемым при измерении АРД-диаграммы, отношения сигнал/шум, функции шумов и функции влияния, а также требования к стандартным образцам, используемым при измерениях импульсного коэффициента преобразования Кии и мгновенных значений эхо-импульса (//»⁽'~^,, должны быть указаны в технических условиях на ПЭП конкретного типа или УПНК, в состав которых входит ПЭП.

ГОСТ 23702-85 Стр. 3

1.10.    При указании значений параметров ПЭП в эксплуатационной документации должны быть приведены условные обозначения акустических нагрузок, отражателей и расстояния от ПЭП до отражателей согласно обязательному приложению 2.

1.11.    При выполнении измерений параметров контактных ПЭП перед их установкой на акустические нагрузки или стандартные образцы рабочие поверхности акустических нагрузок и стандартных образцов необходимо смазать контактной жидкостью, тип которой устанавливают в технических условиях на ПЭП конкретных типов.

1.12.    Используемые средства измерений, приборы и блоки УПНК, акустические нагрузки и стандартные образцы должны быть аттестованы в установленном порядке. Перечень рекомендуемых средств измерений приведен в рекомендуемом приложении 3.

2. МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЙ

2.1.    Метод измерения импульсного коэффи

циента преобразования К"ии , мгновенных значений эхо-импульса    , временных интервалов эхо-импульса    длительности    эхо-им

пульса /тах(«), эффективной частоты эхо-импуль-с a fa .

2.1.1.    Аппаратура. Измерения параметров совмещенных ПЭП следует проводить на установке, схема которой приведена на черт. 1.

При измерении параметров раздельно-совмещенных ПЭП излучающий преобразователь подключают к генератору, а приемный — к приемнику.

Осциллограф должен иметь следующие параметры:    полосу

пропускания 0,0—35,0 МГц; входное сопротивление не менее 1,0 МОм; входную емкость не более 30,0 пФ; диапазон амплитуд исследуемых сигналов 0,03—300 В; погрешность измерения амплитуд и временных интервалов не более 5,0%. -

Акустические нагрузки контактных ПЭП должны соответствовать черт. 2 и 3. Акустические нагрузки для ПЭП, предназначенных для возбуждения объемных волн, должны соответствовать табл. 1. Материал, геометрические размеры и акустические свойства акустических нагрузок для ПЭП, предназначенных для возбуждения нормальных и поверхностных волн, должны быть указаны в технических условиях на ПЭП конкретных типов.

Акустические нагрузки, соответствующие табл. 1, должны быть аттестованы по коэффициенту затухания в рабочем диапазоне час-

Стр. 4 ГОСТ 23702-85

тот с погрешностью Аа_/<1/(2г), дБ/мм (г —высота Н или радиус R нагрузки, мм).

Акустической нагрузкой иммерсионных ПЭП служит питьевая вода по ГОСТ 2874--82, в которой на расстоянии г от ПЭП находится плоский отражатель.

Плоский отражатель должен представлять собой прямой цилиндр из нержавеющей стали, удовлетворяющий условиям: высота H>tN • vf2 (о — скорость звука в стали); диаметр основания не менее 60 мм; параметр шероховатости рабочей поверхности основания /?дг<0,63 мкм; допуск плоскостности 0,02 мм.

Электронный блок УПНК должен соответствовать п. 1.7.

/—электронный блок УПНК; 2—проверяемый ПЭП; 3—акустическая нагрузка или стандартный образец; 4—осциллограф

П * Л 5 Е_1

Черт. 3

2.1.2. Подготовка и проведение измерений. Выбирают акустическую нагрузку для контактных ПЭП в зависимости от частотного диапазона (см. табл. 1) и типа ПЭП. Схема расположения ПЭП на нагрузке должна соответствовать черт. 4—8, при этом каждой из указанных схем соответствуют следующие ПЭП: черт. 4 — контактные, контактно-иммерсионные прямые; черт. 5 — наклонные для возбуждения объемных волн; черт. 6 — наклонные для возбуждения поверхностных волн; черт. 7—наклонные для возбуждения нормальных волн; черт. 8 — иммерсионные.

При измерении по схемам черт. 6—8 значения z выбирают из ряда 2 = 5 п, мм, где п— 1, 2, 3, ...; для ПЭП, у которых нормируют фокусное расстояние F_t значение z устанавливают равным F.

Подключают ПЭП к установке и, притирая его к поверхности нагрузки, добиваются устойчивого повторения максимального значения эхо-сигнала. При измерении по схемам черт. 5—8 следует, изменяя ориентацию ПЭП относительно отражающей поверхности, добиваться максимального значения эхо-сигнала.

Параметры акустических нагрузок Таблица 1

Диапазон частот. МГц Материал Высота Н или радиус Л. мм Параметр шероховатости по ГОСТ Т789—73. кхм. не более Допуск плоскостности м Допуск шхлиидрвч- поста Р к допуск параллельности к Затухание звука а дБ/мм/ не более Скорость звука. и!с в« 111 i и 0.16-1,0 Органическое стекло по ГОСТ 17622-72 7б±1; 125 ± 1 Яг 20,0 0,05 0.1 0.1 2710 ±100 250 200 1.0-14.0 Алюминиевый сплав Д16Т по ГОСТ 4784-74 25 ±0,5; 50 ±0,75 Яа 2,5 0,02 0,04 0,05 6420 ±100 90 70 0.6—7,5 Сталь 45 по ГОСТ 1060-74 25 ±0,5; 50 ±0,75; 75±1,0 Яа 0,63 0,02 0,(Н 0.05 5915 ±100 90 70 5,0-30,0 Стсхло кварцевое по ГОСТ 15130-79 25±0,5; 50±0,75 Яа 0,32 0,01 0,02 0.05 5970 ±100 50 —

Примечание. Вместо алюминиевого сплава Д16Т допускается использовать сплав Д16ТПП по ГОСТ 21488-76. если значения скорости и затухания звука в нем такие, как приведенные в табл. 1.

Измеряют с помощью осциллографа значения параметров эхо-

импульса:    fmax(N). максимальное значение ампли

туды (размаха) эхо-импульса, максимальное значение амплитуды (размаха) электрического напряжения возбуждения ПЭП и длительность полупериодов.

При малых значениях эхо-сигнала допускается включать между ПЭП и осциллографом широкополосный усилитель и ограничитель амплитуд импульсов возбуждения.

2.1.3.    Импульсный коэффициент преобразования Кии в дБ вычисляют по формуле

’ ⁽¹⁾

где U_H, U_m—максимальные значения амплитуд (размаха) электрического напряжения возбуждения ПЭП и эхо-импульса, соответственно, В; К_у —коэффициент усиления широкополосного усилителя.

2.1.4.    Для повышения точности измерения Кии по п. 2.1.3 до пускается вводить поправку у, исключающую влияние ослабления эхо-сигнала в нагрузке и обусловленную затуханием звука. Для этого в исходную формулу (1) следует добавить слагаемое у= —а./ -г, где <x_f —коэффициент затухания звука в материале на номинальной частоте fuuw ПЭП, дБ/мм, г — путь, пройденный звуком, мм.

2.1.5.    Эффективную частоту эхо-импульса f» в МГц вычисляют по формуле

(2)

ГОСТ 23701-85 Стр. 7

где я— число полупериодов эхо-импульса, устанавливаемое в технических условиях на ПЭП конкретного типа; х — длительность п полупериодов, мкс.

Для увеличения точности измерения допускается определять f_a по спектру эхо-импульса. В этом случае эффективной частотой эхо-импульса f₉ является частота, соответствующая максимуму спектра.

2.2. Метод измерения мгновенных значений импульсной характеристики    ,    длительности    импульсной    характеристики

<тах<лг). временных интервалов импульсной характеристики 1р~⁾ и импульсного коэффициента преобразования Kui •

2.2.1.    Аппаратура. Измерения следует проводить на установке, схема которой приведена на черт. 9.

Генератор видеоимпульсов (генератор ударного возбуждения УПНК) должен обеспечить возбуждение ПЭП импульсом тока экспоненциальной формы и иметь следующие параметры: амплитуда импульса тока на нагрузке С=1000 пФ в пределах диапазона 2—15 А; длительность фронта Хф.₉«1/2 f мкс; постоянная времени экспоненциального импульса т₉ = (1//— тф.₉)±0,1// мкс, где f—номинальные значения частоты fuu или проверяемого ПЭП в МГц.

Широкополосный усилитель должен обеспечить усиление эхо-импульса в полосе частот 0,16—30,0 МГц и иметь коэффициент усиления не менее 60 дБ; регулировку усиления 0—60 дБ с погрешностью в пределах ±0,5 дБ; входное активное сопротивление не менее 1,0 кОм; входную емкость не более 30 пФ; динамический диапазон входных сигналов не менее 0,5-10“³—1,0 В; уровень шумов не более 50 мкВ. Широкополосный усилитель должен быть устойчив к перегрузкам сигналов генератора видеоимпульсов.

Осциллограф и акустические нагрузки должны иметь значения параметров, указанные в п. 2.1.1.

Допускается при измерении параметров специализированных ПЭП выбирать значения резистора R и входного сопротивления широкополосного усилителя такими, чтобы модуль их сопротивления при параллельном соединении был равен входному сопротивлению УПНК с отклонением в пределах допуска на входное сопротивление УПНК.

2.2.2.    Подготовка и проведение измерений. Выбирают акустическую нагрузку, устанавливают на ней ПЭП и добиваются устойчивого повторения эхо-сигнала, как указано в п. 2.1.2.

Измеряют с помощью осциллографа значения параметров эхо-импульса Uf⁽~\ t_mi%; t_N, {/_m9X (черт. 10) и максимальное значение импульса тока возбуждения.

Параметры импульса тока возбуждения определяют путем измерения электрического напряжения на активном сопротивле-