Контроль неразрушающий. Преобразователи ультразвуковые. Методы испытаний

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ

СОЮЗА ССР

КОНТРОЛЬ НЕРАЗРУШАЮЩИЙ

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ УЛЬТРАЗВУКОВЫЕ

МЕТОДЫ ИСПЫТАНИЙ

ГОСТ 23702—90

Издание официальное

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО УПРАВЛЕНИЮ КАЧЕСТВОМ ПРОДУКЦИИ И СТАНДАРТАМ

Москв
а

Контроль неразрушающий

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ УЛЬТРАЗВУКОВЫЕ

Методы испытаний
Nondestructive testing. Ultrasonic transducers.
Test methods
О КП 42 7619
Дата введения 01.01.92
Настоящий стандарт распространяется на ультразвуковые пье­зоэлектрические преобразователи по ГОСТ 26266 (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 — УГІНК) при эхо- и тене­вых методах контроля.
Стандарт устанавливает обязательные требования к методам измерения основных параметров (далее — параметры) и испыта­ний ПЭП по пп. 2.3, 2.8, 2.18, при проведении испытаний и по­верки. Перечень основных параметров ПЭП приведен в ГОСТ 26266.

1. ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ

1.1. Нормальные климатические условия измерения должны быть следующие:
температура окружающего воздуха (20+5) °С;
температура воды в иммерсионной ванне (20±5)°С;
атмосферное давление (96±10) кПа;
относительная влажность воздуха (60+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.
Издание официальное
★
© Издательство стандартов, 1991
Настоящий стандарт не может быть полностью или частично
воспроизведен, тиражирован и распространен без разрешения
Госстандарта СССР
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.), их схемы и условия подключения 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 (5±3) Ом; коэффициент затухания на частоте 10 МГц — не более 0,1 дБ/м.
1.7. Измерения параметров ПЭП, выполняемые совместно с УПНК, следует проводить с электронным блоком УПНК, аттесто­ванным в установленном порядке. ПЭП подключают к электрон­ному блоку УПНК 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 Кци и мгновен­ных значений эхо-импульса должны быть указаны в техни­ческих условиях на ПЭП конкретного типа или УПНК, в состав которых входит ПЭП.
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 приложению 1.
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, акустичес­кие нагрузки и стандартные образцы должны быть аттестованы в установленном порядке. Перечень рекомендуемых средств из­мерений приведен в приложении 2.

2. МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЙ И ИСПЫТАНИЙ

2.1. Метод измерения импульсного коэффициента пре­образования Кии , мгновенных значений эхо-импульса , их отклонений от номинальных значений, временных интервалов эхо- импульса t +(-> , длительности эхо-импульса ?max(N), эффективной частоты эхо-импульса f3 и ее отклонения от номинального значе­ния.
2.1.1. Аппаратура
Измерения параметров совмещенных ПЭП следует проводить на установке, схема которой приведена на черт. 1.

/—электронный блок УПНК;
2—проверяемый ПЭП;
.7—акустическая нагрузка или стандартный образец:
4—осциллограф
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 соответсво- вать черт. 2 и 3 и табл. 1.
Акустические нагрузки должны быть аттестованы по коэффи­циенту затухания в рабочем диапазоне частот с погрешностью Aaf<l/(2z), дБ/мм (z —высота Н или радиус R нагрузки, мм).
Акустической нагрузкой иммерсионных ПЭП служит питьевая вода по ГОСТ 2874, в которой на расстоянии z от ПЭП находится плоский отражатель.

Плоский отражатель должен представлять собой прямой ци­линдр (параллелепипед) из нержавеющей стали, удовлетворяю­щий условиям: высота H>4k-vI2 (tN — Длительность эхо-импульса по ГОСТ 26266, V — скорость звука в стали); диаметр основания (сторона прямоугольника) не менее 60 мм; параметр шерохова­тости рабочей поверхности основания 7?а<0,63 мкм; допуск плос­костности 0,02 мм.
Электронный блок УПНК должен соответствовать п. 1.7.
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—6, при этом каждой из указанных схем соответствуют следующие ПЭП: черт. 4 — контактные, контактно-иммерсионные прямые; черт. 5 — наклонные; черт. 6 — иммерсионные.

При измерении по схеме черт. 6 значения z выбирают из ряда г = 5пмм, где п=1, 2, 3,.... Для ПЭП, у которых нормируют фокусное расстояние F, 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 схеме черт. 6 следует, изме­няя ориентацию ПЭП относительно отражающей поверхности, до­биваться максимального значения эхо-сигнала.
Измеряют с помощью осциллографа значения параметров эхо- импульса , Tj+(_) ,?max(N), максимальное значение амплитуды

Параметры акустических нагрузок
Таблица 1
Диапазон частот, МГц
Материал
Высота Н или радиус R, мм
Параметр шеро­ховатости по ГОСТ 2789, мкм, не более
Допуск плос­кост­ности м
Допуск цилиндрич- ности Р и допуск параллель­ности К
Затухание звука а{, дБ/мм, не более
Скорость звука, м/с
Длина (диаметр) L, мм, не менее
Ширина S, мм, не менее
0,16—1,0
Органическое стекло по ГОСТ 17622
75±1, 125+1
Яг20,0
0,05
0,1
0,1
2710+100
250
200
1,0—14,0
Алюминиевый сплав Д16Т по ГОСТ 4784
25+0l5, 50+0,75
7?а2,5
0,02
0,04
0,05
6420+100
90
70
0,6—7,5
Сталь 45 по ГОСТ 1050
25±0,5, 50+0,75, 75±1
/?а0,63
0,02
0,04
0,05
5915+100
90
70
5,0—30,0
Стекло кварце­вое по ГОСТ 15130
25±0,5, 50+0,75
Яа0,32
0,01
0,02
0,05
5970 ±100
50
—
г-
Примечание. Вместо алюминиевого сплава Д16Т допускается использовать сплав Д16ТПП по ГОСТ21488, если значения скорости и затухания звука в нем такие, как приведенные в табл. 1.
(размаха) эхо-импульса, максимальное значение амплитуды (раз­маха) электрического напряжения возбуждения ПЭП и длитель­ность полупериодов. Отклонением от его номинального зна­чения является разность между измеренным и номинальным зна­чениями.
При малых значениях эхо-сигнала допускается выключать меж­ду ПЭП и осциллографом широкополосный усилитель и ограни­читель амплитуд импульсов возбуждения.
2.1.3. Импульсный коэффициент преобразования Kuv , дБ, вы­числяют по формуле
(1>
где ии, Um — максимальные значения амплитуд (размаха) эле­ктрического напряжения возбуждения ПЭП и эхо-импульса, со­ответственно, В; Ку — коэффициент усиления широкополосного усилителя, включаемого между ПЭП и осциллографом.
2.1.4. Для повышения точности измерения Кии контактных ПЭП по п. 2.1.3 допускается вводить поправку у, исключающую влияние ослабления эхо-сигнала в нагрузке и обусловленную за­туханием звука. Для этого в исходную формулу (1) следует до­бавить слагаемое у = аг2, где at — коэффициент затухания зву­ка в материале на номинальной частоте /Ъи<э) ПЭП, дБ/мм, z — путь, пройденный звуком, мм.
При измерении иммерсионных ПЭП допускается вводить поп­равку W, исключающую влияние ослабления эхо-сигнала при пе­реходе звука через границу вода — плоский отражатель. Для это­го в формулу (1) следует добавить слагаемое W =—20 1g Г, где V — коэффициент отражения плоской волны при нормальном па­дении на границу раздела вода — плоский отражатель.
2.1.5. Эффективную частоту эхо-импульса f3, МГц, вычисляют по формуле
(2>
где п — число полупериодов эхо-импульса, устанавливаемое в технических условиях на ПЭП конкретного типа; т — длительность п полупериодов, мкс. Отклонением f3 от ее номинального значе­ния является разность между значением f3, полученным по фор­муле 2, и номинальным значением.
Для увеличения точности измерения допускается определять f3 по спектру эхо-импульса. В этом случае эффективной частотой эхо-импул