Метод измерения угла ввода а (а'), и его отклонения от номинального значения, ширины диаграммы направленности @1(2), отклонения точки ввода А/, стрелы ПЭП I, уровня боковых лепестков Ne .контактных и контактно-иммерсионных ПЭП.
Аппаратура
Измерения следует проводить на установке, схема которой приведена на черт. 24.
Акустические нагрузки должны соответствовать черт. 25, 26 и табл. 2. Акустические нагрузки, соответствующие табл. 2, должны быть аттестованы по коэффициенту затухания в рабочем диапазоне частот с погрешностью не более Даі>1/2^, дБ/мм (Z — высота Н или радиус R нагрузки, мм).
/—генератор радио импульсов; 2—приемник; 3—осциллограф; 4—проверяемый ПЭП; 5—акустическая нагрузка; 6—устройство ориентации
Черт. 24Акустические нагрузки для измерения диаграммы направленности
Черт. 25 Черт. 26
Акустические нагрузки могут содержать в качестве отражателя одно или несколько цилиндрических отверстий или пазов. Паз, служащий отражателем в нагрузке по черт. 26, может иметь в качестве образующей прямую линию или дугу окружности (черт. 26 — пунктирные линии).
Углы торцевых плоскостей акустических нагрузок по черт. 25 должны быть выполнены закругленными, а сами эти плоскости допускается выполнять с наклоном к направлению распространения звуковой волны под углом <p>arctg(a/2L), где а — наибольший размер пьезопластины в рабочей плоскости, L — наименьшее возможное расстояние от ПЭП до торцевой плоскости.
Устройство ориентации должно обеспечивать измерение расстояния от ПЭП до отражателя в направлении оси Xi с погрешностью в пределах ±0,25 мм; в направлении, перпендикулярном к оси Xi (по оси Xs) —в пределах ±0,5 мм при измерении а, а', 0Ц2) и автоматическое перемещение ПЭП по поверхности акустической нагрузки с вариацией акустического контакта не более 1 дБ при измерении N &.
Генератор радиоимпульсов, приемник и осциллограф должны иметь значения параметров, указанные в п. 2.7.1.
Подготовка к измерению
|
Выбирают акустическую нагрузку в зависимости от частотного диапазона (табл. 2), типа ПЭП и измеряемого параметра. Схема расположения ПЭП на нагрузке должна соответствовать черт. 27—29. При этом каждой из указанных схем соответствуют следующие ПЭП: черт. 27 — прямые; черт. 28, 29 — наклонные. Схема черт. 28 соответствует измерению параметров диаграммы направленности Pi; схема 29—Р2. Во всех случаях должно выполняться условие г>ЗАб, где z — расстояние от ПЭП до отражателя; L& — протяженность ближней зоны ПЭП.Диапазон частот, МГц |
Материал |
Диаметр d, мм |
Параметр шероховатости по ГОСТ 2789, мкм, не более |
Допуск плоскостности м |
Допуск параллельности х |
Затухание звука af, дБ/мм, не более |
Скорость звука, м/с |
Длина L, мм, не более |
Ширина S, мм, не более |
Высота Я, мм, не более |
|
0,16—1,0 |
Органическое стекло по ГОСТ 17622 |
10,0+0,022 |
№20,0 |
0,06 |
0,1 |
0,1 |
2710 ±100 |
350 |
160 |
130 |
|
0,6—7,5 |
Сталь 45 по ГОСТ 1050 |
5,0,+,0,012 |
№0,63 |
0,02 |
0,04 |
0,05 |
5915 ±100 |
350 |
160 |
130 |
|
1,0—5,0 |
Алюминиевый сплав Д16Т по ГОСТ 4784 |
5,0+0,012 |
№2,5 |
0,02 |
0,0;4 |
0,05 |
6420 ±100 |
350 |
160 |
130 |
|
5,01—30,0 |
Алюминиевый сплав Д16Т по ГОСТ 4784 |
2,0+0,01 |
№0,63 |
0,02 |
0,04 |
0,05 |
6420 ±100 |
350 |
160 |
130 |
Таблица 2
Параметры акустических нагрузок
:. 26 ГОСТ 23702—90
Примечание. Вместо алюминиевого сплава Д16Т допускается использовать сплав Д16ТПП по ГОСТ 21488, если значения скорости и затухания звука в нем такие, как приведенные в табл. 2.
Черт. 28
Черт. 29
Выполнение измерений
Подключают ПЭП к установке, притирая его к нагрузке и подстраивая частоту генератора в области номинального значения проверяемого ПЭП, добиваются устойчивого повторения максимального значения эхо-импульса. Устанавливают регулировками приемника и осциллографа амплитуду эхо-сигнала, равной М делениям шкалы экрана. Определяют расстояния h (Z'i) или й2, указанные на черт. 27—29, используя устройство ориентации.
Значения /і (/'і), 12 отсчитывают для прямых ПЭП от геометрического центра в плоскости рабочей поверхности ПЭП; для наклонных ПЭП — от метки точки ввода, а в случае ее отсутствия — от точки, указанной в технических условиях на ПЭП.
Угол ввода а для прямых ПЭП и а' для наклонных ПЭП вычисляют по формулам:
a
(19)
= arctg-^;a' = arctg-^, (20)
*2
где /і, /її, І2, h2— расстояния от ПЭП до отражателя, показанные на черт. 27, 29.
Угол ввода а и отклонение точки ввода Д/ для наклонных ПЭП вычисляют по формулам:
l —h
a = arctg—7 (21)
Л, —hi
где Л, /її (Z'i, /і'і)—расстояния от ПЭП до отражателя при положении ПЭП в точке а (а')> показанной на черт. 28.
Отклонением угла ввода а (а') от его номинального значения является разность между значением а (а'), полученным по формулам 19—21, и номинальным значением.
При положительных значениях Д/ фактическая точка ввода смещена вправо от имеющейся метки на ПЭП; при отрицательных Д/ — влево.
Стрела ПЭП I равна сумме расстояния от имеющейся метки на ПЭП до его передней грани и значение Д/, полученного в результате измерений.
Увеличивают усиление приемника на 6 дБ и, перемещая преобразователь в обе стороны от первоначального положения в направлении А'і (Х2), указанном стрелкой на черт. 27—29, определяют значение 0) (02), равное расстоянию между положениями ПЭП, в которых амплитуды эхо-сигналов равны М делениям шкалы экрана.
Определяют а' и 02 прямого ПЭП, как указано в п. 2.8.3.1, предварительно повернув его на 90° относительно положения, занимаемого при определении а, 0|.
Измерение уровня боковых лепестков. Проводят автоматическое перемещение ПЭП вдоль оси Xi (Х2) и измеряют наибольшее значение амплитуды эхо-сигнала. Перемещают ПЭП влево (вправо) вдоль оси Xi(X2) от положения, в котором были определены 01(2), удаляясь от точки Л (/2). Фиксируют ближайшее к Л (/2) положение /N, соответствующее минимуму эхо-сигнала, когда разность между значениями эхо-сигнала в этом минимуме и в следующем за ним максимуме превышает 3 дБ, Значение In принимают за левую (правую) границу основного лепестка.
Уровнем боковых лепестков Ne, дБ, является разность между максимальными значениями эхо-сигнала в области основного лепестка диаграммы направленности и вне его.
Если при перемещении ПЭП вдоль оси А'і (Х2) указанных минимумов нет, следует считать, что боковые лепестки отсутствуют.
Для увеличения точности измерения а, а' и А/ определение максимального значения эхо-сигнала следует выполнять при введенной отсечке шумов, а для уменьшения погрешности из- за нестабильности акустического контакта измерения следует повторить пять раз и вычислить среднеарифметические значения а, а' и А/.
Примечания:
Если на корпусе ПЭП имеется метка или шкала для определения точки ввода, то допускается измерение a, Qi для наклонных ПЭП выполнять на акустической нагрузке, указанной на черт. 27. В этом случае угол а вычисляют по формуле (19).
Для контактных и иммерсионных ПЭП, предназначенных для работы только в режиме излучения или приема, а также для низкочастотных ПЭП (^ии(о)^1,25 МГц) измерения диаграммы направленности допускается выполнять в иммерсионном варианте, используя вместо сферического отражателя ненаправленный измерительный преобразователь. В этом случае вход приемника подключают к измерительному преобразователю, а определение 0і(2) проводят на уровне 3 дБ.
Метод измерения фокусного расстояния F и протяженности фокальной области хцз.з»
Аппаратура
Измерения следует проводить на установке, схема которой приведена на черт. 30.
Иммерсионная ванна должна содержать узлы фиксации ПЭП и отражателя и совместно с механизмом перемещения по координатам Xi, Х2, Хз обеспечить перемещение отражателя и (или) ПЭП в диапазонах не менее: по Xi, Х2— от 0 до 80,0 мм; по Хз — от 0 до 250 мм. Погрешность определения местонахождения преобразователя относительно ПЭП — не более 0,25 мм.
Сферические отражатели должны иметь диаметры: 1,0; 2,0; 5,0 мм.
Генератор, приемник, осциллограф, графопостроитель должны иметь значения параметров, указанные в п. 2.7.
Установка должна обеспечить запись линейного перемещения отражателя по координатам Х, Х2 с погрешностью не более 1,5%. Метод проверки масштаба записи приведен в приложении 4.
Подготовка и проведение измерений
Устанавливают в устройство фиксации сферический отражатель, удовлетворяющий условиям:
t/d мм при Лди(э)> 10,0 МГц;
</<2 мм при 10,0 МГц>/ии<э)> 1,0 МГц;
d<5 мм при /ин(э)<1,0 МГц
.
I—иммерсионная ванна; 2—узел фиксации отражателей; <Г—плоский отражатель; 4—сферический отражатель; 5—узел фиксации ПЭП; 6— проверяемый ПЭП; 7—механизм перемещения по координатам Хь Х2, Х3; 8—графопостроитель; Р—приемник; 10—генератор радиоимпульсов; //—осциллограф
Черт. 30
Устанавливают ПЭП таким образом, чтобы его акустическая ось была параллельна направлению перемещения по координате А3. Для этого располагают ПЭП на расстоянии z>2F (F— номинальное значение фокусного расстояния) от плоского отражателя и, регулируя ориентацию ПЭП относительно отражателя и частоту генератора, добиваются наибольшего значения эхо-сигнала. Устанавливают ПЭП над сферическим отражателем и, перемещая отражатель по направлениям АьХ2> Аз, добиваются наибольшего значения эхо-сигнала. При этом показания шкал механизма перемещения по координатам Xi = a, А2 = в, Аз = с в дальнейшем принимают за координаты центра фокусного пятна. Значение Аз, мм, является фокусным расстоянием ПЭП. Проводят запись огибающей эхо-сигналов при перемещении по координатам Ai при Х2= = в; Х3= с; А2 при Ai = a, А3 = с и А3 при Xi—a, А2=в.
Размеры фокальной области хь х2, хз вычисляют по формуле
(23)
Хі = /Пі/і, t = l, 2, 3,
где ті — масштаб записи по соответствующей оси; Ц — ширина соответствующего графика на уровне минус 6 дБ, мм.
Примечания:
Допускается вместо сферического отражателя использовать нитевой отражатель, представляющий собой металлическую проволоку диаметром менее 0,5 мм.
Если у проверяемого ПЭП нормируют только фокусное расстояние, то допускается использовать при измерении только плоский отражатель.
Метод измерения АРД-диаграммы, функции эхо- сигнала от дефекта С (г), уровня эхо-сигнала от дефекта Сцг.з) и функции эхо-сигнала от дна D (г)
Аппаратура
Измерения контактных и контактно-иммерсионных ПЭП следует проводить на установке, схема которой приведена на черт. 31, иммерсионных ПЭП — на черт. 32. Акустический бассейн и координатный механизм должны иметь устройство фиксации ПЭП и стандартного образца и обеспечить перемещение ПЭП относительно стандартного образца (или стандартного образца относительно ПЭП) по координатам Xt, Х2, Х3 в пределах от 25 до 400 мм; погрешность установки расстояния по координате Х3 не более ± 1 мм. Электронный блок УПНК, стандартные образцы и акустические нагрузки должны соответствовать требованиям пп. 1.7, 1.9 и табл. 1.
Подготовка и проведение измерений
Измерения на установке по черт. 31 проводят следующим образом. Калибруют электроакустический тракт УПНК, длЯ чего отключают некалиброванную регулировку усиления УПНК и устанавливают аттенюатором ослабление согласно техническим условиям на ПЭП конкретных типов.
Устанавливают проверяемый ПЭП на акустическую нагрузку или стандартный образец и добиваются устойчивого повторения максимального эхо-сигнала от дна или искусственного дефекта. Устанавливают регулировкой выходного напряжения генератора УПНК, а при его отсутствии — некалиброванной регулировкой усиления стандартный уровень этого эхо-сигнала (стандартный уровень — уровень, равный 1/2 вертикальной шкалы ЭЛТ УПНК)-
проверяемый ПЭП: 3—стандарт ный образец (акустическая нагрузка)
Черт. 31
