用于多通道空心車軸超聲波探傷機探頭性能測試對比試塊的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種探頭性能測試裝置，特別涉及一種在不拆解探頭架情況下對多通道空心車軸超聲波探傷機探頭組中各探頭進行性能測試的對比試塊。
【背景技術】
[0002]目前高速動車組均采用空心車軸以減輕簧下質量，隨著高速動車組的提速，對空心車軸進行超聲波探傷也顯得愈發重要。空心車軸超聲波探傷機一般都是多通道的，一個探頭架上裝配有若干個不同角度的探頭。為保證探傷結果的可靠性，在對空心車軸進行檢修探傷前，需要利用對比試塊對探頭架中各探頭的性能進行測試。
[0003]對于傳統的對比試塊，在探頭性能測試時，需要將各角度的探頭從探頭架上拆卸下來，各探頭單獨在不同的對比試塊上完成相應的性能測試。整個過程的操作繁瑣耗時，且對探頭架的頻繁拆卸安裝，也會造成零件磨損，定位精度下降，使探傷性能下降，縮短探頭架部件的壽命。因此急需一種對比試塊，能夠在不拆解探頭架的情況下進行探頭架中各探頭的性能測試，提高探頭性能測試效率。
【發明內容】
[0004]本發明所解決的技術問題是提供一種用于多通道空心車軸超聲波探傷機探頭性能測試對比試塊，在不拆解探頭架的情況下進行探頭架中各探頭的性能測試。本發明包含多種幾何結構，可實現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試。
[0005]本發明的技術方案如下:
[0006]本發明所述的用于多通道空心車軸超聲波探傷機探頭性能測試對比試塊，整體上為軸狀旋轉體，軸狀旋轉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體軸線依次減小，環形槽設置于第一圓柱面和第二圓柱面之間，圓弧面設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而成，弧形母線的圓心位于中心通孔內表面上。
[0007]優選的，所述的多通道空心車軸超聲波探傷機探頭性能測試對比試塊，其特征在于:所述圓弧面上分布數個弧面平底孔，弧面平底孔的直徑和深度一致，弧面平底孔軸線經過弧形母線的圓心所形成的圓環線，并與旋轉體軸線相交。
[0008]優選的，所述的多通道空心車軸超聲波探傷機探頭組性能測試對比試塊，其特征在于:所述第一圓柱面上具有一個柱面平底孔，柱面平底孔軸線經過并垂直于中心通孔的軸線。
[0009]本發明與現有技術相比，具有以下優點及突出性的技術效果:
[0010]本發明包含多種幾何結構，可在探頭架非拆解的狀態下完成直探頭和不同角度斜探頭的若干性能測試，省去頻繁拆卸和安裝探頭架的步驟，簡化探頭性能測試的操作流程，提尚探頭性能測試效率。
【附圖說明】
[0011]圖1是本發明的立體結構示意圖。
[0012]圖2a是圖1結構的主視圖。
[0013]圖2b是對應于圖2a的俯視圖。
[0014]圖2c是對應于圖2c的左視圖。
[0015]圖3是采用本發明進行直探頭靈敏度余量測試的示意圖。
[0016]圖4是采用本發明進行直探頭回波頻率測試的示意圖。
[0017]圖5是采用本發明進行直探頭分辨力測試的示意圖。
[0018]圖6是采用本發明進行斜探頭靈敏度余量和回波頻率測試的示意圖。
[0019]圖7是采用本發明進行斜探頭分辨力測試的示意圖。
[0020]圖8是底波擴展波形圖。
[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。
【具體實施方式】
[0022]下面參照附圖對本發明作詳細描述。
[0023]如圖1、圖2a、2b和2c所示，本發明提供的用于多通道空心車軸超聲波探傷機探頭組性能測試的對比試塊整體呈軸狀旋轉體，該對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的外徑沿旋轉體軸線依次減小；環形槽6設置于第一圓柱面和第二圓柱面之間，用于直探頭分辨力測試；圓弧面3設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的軸線旋轉而成，弧形母線的圓心12位于中心通孔內表面上。
[0024]本優選實施例中，所述圓弧面3上分布數個弧面平底孔7，用于斜探頭分辨力測試，弧面平底孔7的直徑和深度一致，弧面平底孔7軸線經過弧形母線的圓心所形成的圓環線，并與旋轉體軸線相交。所述第一圓柱面I上具有一個柱面平底孔5，用于直探頭靈敏度余量的測試，柱面平底孔軸線經過并垂直于中心通孔8的軸線。
[0025]本發明利用不同位置的幾何結構實現直探頭和不同角度斜探頭的性能測試，無需拆解探頭架。本發明可簡化空心車軸超聲波探傷機探頭組性能測試的操作流程，提高性能測試的效率。
[0026]在下文中，就圖3?圖8對采用多通道空心車軸超聲波探傷機探頭組性能測試比試塊進行探頭性能測試的過程作進一步描述。以下描述中將多通道空心車軸超聲波探傷機探頭組性能測試比試塊簡稱為對比試塊。
[0027]圖3是直探頭靈敏度余量測試的示意圖。調節歐系探傷機，使待測直探頭的增益至最大。若此時探傷機和探頭的噪聲電平高于滿幅度的10%，則調節增益，使噪聲電平等于滿幅度的10%，記下此時增益值S0。將待測直探頭對準第一圓柱面上的平底孔(如圖3所示)，通過旋轉和移動探頭架，使平底孔的第一次回波幅度最高。此時調節增益使回波幅度為滿幅度的50%，記下此時增益值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試的示意圖。將待測直探頭對準圖4所示的對比試塊第一圓柱面上，通過旋轉和移動探頭架，使圓柱面的第一次回波幅度最高。在探傷機顯示屏中觀察底波B1的擴展波形，如圖8所示。在此波形中，以峰值點P為基準，讀取其前一個和其后二個共計三個周期的時間T3，把T3作為測量值。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，％ 為探頭的標稱頻率。
[0031]圖5是直探頭分辨力的示意圖。移動旋轉探頭架，使探頭對準圖5中環形槽。使探傷機顯示屏上出現不同深度的三個反射底波。此時移動探頭架，使較小深度的兩處底波幅度相等并為100%滿刻度。測量兩處底波波峰間的波谷的高度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試的示意圖。在測試靈敏度余量時，先調節探傷機，使待測斜探頭的增益至最大。若此時探傷機和探頭的噪聲電平高于滿幅度的10%，則調節增益，使噪聲電平等于滿幅度的10%，記下此時增益值將待測探頭對準圖6所示對比試塊圓弧面上(無平底孔位置)，前后移動探頭架，使對比試塊圓弧面的第一次回波幅度最高。調節探傷機增益使回波幅度為滿幅度的50%，記下此時增益值Siq則靈敏度余量S為:S = S1-S0 (dB)。測試回波頻率時，將待測斜探頭對準圖7所示對比試塊圓弧面上(無平底孔位置)，前后移動探頭架，使對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的擴展波形，如圖8。在此波形中，以峰值點P為基準，讀取其前一個和其后二個共計三個周期的時間T3，把T3作為測量值。回波頻率f 3/T3，回波頻率誤差由式
(I)計算。
[0033]分辨力圖7是斜探頭分辨力測試的示意圖。移動并旋轉探頭架，使斜探頭對準圖7中對應角度的平底孔。使示波屏上出現平底孔和弧面的反射回波。移動探頭架，使平底孔和弧面的回波幅度相等并為20%?30%滿刻度。此時調節增益，使兩處回波波峰間的波谷上升到原來波峰的高度，此時增益的變化量即為分辨力。
【主權項】
1.用于多通道空心車軸超聲波探傷機探頭性能測試對比試塊，其特征在于:所述對比試塊整體上為軸狀旋轉體，軸狀旋轉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)的外徑沿旋轉體軸線依次減小，環形槽(6)設置于第一圓柱面和第二圓柱面之間，圓弧面(3)設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)的軸線旋轉而成，弧形母線的圓心(12)位于中心通孔內表面上。
2.如權利要求1所述的多通道空心車軸超聲波探傷機探頭性能測試對比試塊，其特征在于:所述圓弧面(3)上分布數個弧面平底孔(7)，弧面平底孔(7)的直徑和深度一致，弧面平底孔(7)軸線經過弧形母線的圓心所形成的圓環線，并與旋轉體軸線相交。
3.如權利要求1或2所述的多通道空心車軸超聲波探傷機探頭組性能測試對比試塊，其特征在于:所述第一圓柱面(I)上具有一個柱面平底孔(5)，柱面平底孔軸線經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探頭性能測試對比試塊，屬于探頭性能測試技術領域。該對比試塊的形狀為軸狀旋轉體，包含用于容納探頭架的中心通孔、三個不同外徑的圓柱面、環形槽和圓弧面；環形槽用于直探頭分辨力測試，圓弧面用于斜探頭靈敏度余量和回波頻率測試，第一圓柱面用于直探頭回波頻率測試；圓弧面和第一圓柱面上分布若干個平底孔，分別用于直探頭靈敏度余量和斜探頭分辨力測試。本發明利用其上不同位置的結構實現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試簡化空心車軸超聲波探傷機探頭組性能測試的操作流程，提高探頭性能測試的效率。
【IPC分類】G01N29-24
【公開號】CN104792880
【申請號】CN201510213753
【發明人】孫振國, 蔡棟, 鄒誠, 杜學剛, 周慶祥, 付曄
【申請人】清華大學
【公開日】2015年7月22日
【申請日】2015年4月29日