1 р. 40 коп. БЗ 11—90/843
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
К
ГОСТ
23702—90
онтроль неразрушающийМетоды 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.
ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ
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) %.
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 СССРВремя прогрева приборов, используемых при проведении измерений, устанавливают в соответствии с эксплуатационной документацией на эти приборы.
При измерении параметров иммерсионных ПЭП не допускается наличие пузырьков воздуха на их поверхности и на поверхности отражателя.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
Используемые средства измерений, приборы, акустические нагрузки и стандартные образцы должны быть аттестованы в установленном порядке. Перечень рекомендуемых средств измерений приведен в приложении 2.
МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЙ И ИСПЫТАНИЙ
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.
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.
Черт. 2
Черт. 3
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.
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.
Черт. 4
Черт. 6
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
ГОСТ 23702—90 С. 5
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.
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.
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.
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-импульса f3 является частота, соответствующая максимуму спектра.
Метод измерения мгновенных значений импульсной характеристики длительности импульсной характеристики fmax(N), временных интервалов импульсной характеристики
и импульсного коэффициента преобразования Кщ .
Аппаратура
Измерения следует проводить на установке, схема которой приведена на черт. 7.
У—генератор выдеоим пульсов; 2—широкополосный усилитель; 3—осциллограф; 4— проверяемый ПЭП; 5—акустическая нагрузка; /?—резистор сопротивлением (50± ±1) Ом
Черт. 7
Генератор видеоимпульсов (генератор ударного возбуждения УПНК) должен обеспечивать 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 Тф.э<1/2/ мкс; постоянная времени экспоненциального импульса тэ=(1//—Тф.э) ±0,1// мкс, где f — номинальные значения частоты Ди или f3 проверяемого ПЭП, 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. Широполосный 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.