附录 B
(规范性附录)
串列检测
B．1 概述
串列检测使用两个折射角为45°的斜探头，一个探头用于发射超声波，一个探头用于接收超声波。当焊缝厚度大于160mm时，可选用不同晶片尺寸的探头，以确保在检验区域内得到相同截面尺寸的声束。
受检测对象几何条件的限制，可使用折射角不为45°的斜探头，但要避免产生波形转换。
两个斜探头应置于同一直线上，以保证前一探头发射的声束经底面反射后能斜入射检测区域的某一显示，该显示的反射声束能被后一探头接收。
斜探头间距(y)、声束轴线交叉点检测深度(tm)和检测区域高度(tz)之间的关系见图B．1。
当检测两平行端面的工件时，探头间距由下式决定：
y=2tana(d-tm)
如a=45°：
Y=2(d-tm)
可选用下列任一方法进行扫查：
——两探头沿工件表面以固定探头间距(y)移动。
此方法一次只能检测一定深度的检测区域。需要调整探头间距，以覆盖整个深度截面的检测区域。
——两探头同时移动，保持它们声轴平面交叉距离之和不变(声轴要垂直焊缝轴)，从而在一个连续运动中扫查整个厚度范围。
B．2 时基线调节
基本上所有相关回波都显示相同声程距离，且都符合V声程路径。建议把V声程路径回波调在一固定位置，如时基线8格上。
B．3 灵敏度设定
用以下反射体设定灵敏度：
平行面：底面反射波形成V路径反射波；
平底孔：垂直扫查面，在声轴交叉处；
横孔：在声轴交叉处且在检测区域边缘。
B．4 检测区域计算
划分相等的检验区域以确保灵敏度不降低。检验区域高度的计算：检验区边缘的灵敏度与声轴交叉处的灵敏度相比不低于6dB，见图B．2。
检测区域高度(tz)可用参考试块上不同深度反射体来测定，或用接近对面最大声程结合声束有效直径来计算：
tz≈[l(d-15mm)]/(sina·cosa·Deff)
如a=45°：
tz≈[2·l(d-15mm)]/Deff
式中：
Deff——晶片有效直径。
检测区域数量按下式计算：
ntz=|[(d-30mm)/tz]+1|，ntz=1,2,3
调整探头间距离y(见图B．1)，使声轴交叉点在每一个检测区域中心。检测区域的宽度和数量用比例图或6dB声束有效直径计算。
B．5 灵敏度修正
设定灵敏度时需对传输和衰减损耗进行修正。除此之外，由于侧壁干扰引起的灵敏度降低也要作补偿。可用6dB法或测量检测区域边缘平底孔值的方法来设定灵敏度修正。
附录 C
(资料性附录)
设备技术参数
本附录给出了超声检测仪器和探头的常用技术参数，这些技术参数由制造商提供。如果制造商与客户同意，可删减和／或增加本附录给出的技术参数内容。
C．1 超声仪器
C．1．1一般特性参数包括：
a)尺寸；
b)重量；
c)使用电源类型；
d)探头插头型号；
e)电池工作时间(新电池在最大功耗情况下)；
f)温度和电压(电源和／或电池的)范围(在给定的技术指标范围内进行工作)，如需预热则说明预热时间；
g)低电压(超声仪器不能正常工作时)的显示方式；
h)电池正常放电和充电过程中、在电池电压范围内，标准恒定信号的幅度和水平基线位置的变化的百分数；
i)脉冲重复频率(PRF)(开关位置和／或可变范围)；
j)可(通过插座)输出不检波(RF)和／或检波信号；
k)提供闸门信号输出(即：go／no go和／或比例输出以及输出响应时间、线性，比例输出的最大电流驱动能力和稳定性。go／no go闸门的阈值迟滞和精度以及开关输出的保持时间)。
C．1．2显示器的特性参数包括：
a)显示刻度区域的尺寸；
b)垂直和水平方向的主、子刻度线的数量；
c)仪器内置的、操作人员无法控制的抑制；
d)时基的速度、延迟范围，时基线性。
C．1．3发射器的特性参数包括：
a)发射脉冲波形(即方波，单向或双向)，必要时还包括极性；
b)在50W无感电阻输出负载条件下脉冲强度设置及脉冲重复频率：
1)发射脉冲电压(峰—峰电压)；
2)脉冲上升时间；
3)脉冲宽度(对方波，脉冲宽度可调范围)；
4)脉冲下降时间(仅方波)；
5)有效输出阻抗(有误差)；
6)脉冲回响幅度；
7)频谱图。
C．1．4放大器与衰减器的特性参数包括：
a)校准衰减器的特性(又称为“增益控制”)，如dB范围、步进、精度；
b)未校准可变增益(例dB范围)的特性；
c)与屏幕刻度相关的垂直线性；
d)每个频带设置(给出误差值)的中心频率及带宽(在一3 dB点之间)，衰减器设置的影响；
e)发射脉冲后的盲区，包括脉冲强度、阻尼、衰减器／增益控制和频带设置的影响；
f)所有频率设置时的输入等效噪声(微伏)；
g)在所有规定频率范围内屏幕高度10％的最小输入电压；
h)在所有规定频率范围内超声仪器的动态范围；
i)在规定频率范围内超声仪器的等效输入阻抗；
j)距离幅度校准功能包括：动态范围、最大校准斜率(分贝／微秒)、校准形式、DAC控制的影响。
C．1．5数字超声仪器除上述以外还包括：
a)数模转换；
b)A型显示的像素数量；
c)数据输出及存贮设备；
d)打印输出；
e)校准存贮设备；
f)显示与存取设备；
g)自动校准；
h)显示器的类型及其响应时间。
必要时，还导括使用的采样率、采样率和响应时间对脉冲重复频率显示范围的影响、显示数据处理的数学原理、安装软件的版本。
C．2 超声探头
超声探头的特性参数包括：
a)制造商名称；
b)探头类型；
c)探头重量、尺寸；
d)接头类型；
e)TR连接线(发—收)，可更换的；
f)换能器材料；
g)换能器形状、尺寸；
h)楔块材料、延迟；
i)耐磨片材料；
j)耐磨允许公差；
k)串扰衰减；
l)脉冲波形(时间和频率)；
m)中心频率、带宽；
n)脉冲回波灵敏度；
o)距离幅度曲线；
p)阻抗静电容；
q)探头入射点；
r)声束角；
s)扩散角；
t)声束轴线偏移；
u)偏向角；
v)焦距、近场；
w)焦点宽度；
x)焦点长度；
y)外观。
附录 D
(规范性附录)
曲面工件实际折射角计算
D．1 纵向曲面磨弧探头
探头的入射角度(ad)可从已测量的声束折射角(a)与一条线之间来计算，一条线可从探头入射点与平行于入射声束来得到，并将线在探头一侧做记号，如图D．1所示。
入射角度可从下式来得出：
ad=arcsin[(cd/ct)/sina]
式中：
cd——探头斜楔纵波声速(通常有机玻璃纵波声速为2730m／s)；
ct——被检工件横波声速(一般钢横波声速为3255m／s±15m／s)。
修整后的探头入射点将会沿着标记线移动，并且它的新位置可以用手工方法直接在探头外壳上测定，如图D．1所示。
探头折射角可通过满足要求的横孔最大回波来测定，也可在工件、参考试块或者是在比例图纸上直接测定，如图D．2所示。
或者折射角可以用手工方法在参考试块上测量的声程长度来计算出来，使用下式来计算：
图D．2中示意了方程式中各符号的含义。
校准所用表面的曲率半径与被检工件相比，误差应控制在±10％之内。
D．2 横向曲面磨弧探头
横向曲面磨弧探头修整后，探头入射点位置的变化量(Dx)如图D．3所示。
Dx=gtan(ad)
有机玻璃斜楔(cd=2730m／s)，非合金钢被检件(ct=3255m／s)，探头入射点位置的变化量(Dx)，三个最常用的声束角度和修正深度(g)可从图D．4中读出。
修整时不能改变声束角度。如果声束角度变化是未知的，或者修正深度沿着探头长度的有任何变化时，应在一块合适的修整后的参考试块上利用横孔来测定。声束角度由以下决定：
a)在比例图纸上，在横孔与探头入射点之间画一条直线：或者
b)按图D．5所建立的方程式来进行计算。
a=arctan[(A¢+x-q)/t]
D．3 折射角变化规律
见图D．6
D．4 当从外圆面扫查时的声程
D．4．1全跨距
D．4．2半跨距
D．5 当从内圆面扫查时的声束路径
D．5．1全跨距
D．5．2半跨距
附录 E
(规范性附录)
时基线和灵敏度设定
E．1 概述
使用脉冲波技术，应在示波屏上设置超声时基线。一束透射声束的声程距离、深度、水平距离、或者扣除前沿的水平距离的坐标，见图E．1。除非另有注明，下述所提及设定时基线工艺是指声束传播的声程距离(一个回波等于两次的传播路径)。
时基线的设定应使用两个已知时间或距离的参考回波进行。根据预定的校准值，能得知各自的声程，深度，水平距离，或者扣除前沿的水平距离。该技术能够确保通过延时块(如探头楔块)的声束传播自动校准。假设参考试块声速可知，在该情况下设备的电子时基线通过一个回波就可以校准。在时基线范围内的两参考回波之间距离可等同于实际距离。运用时基线扫描控制旋钮将最高回波的波的前沿对应于屏幕上预定的水平刻度值。准确的校准可用一个检查信号来验证，检查信号不一定与之前校准设置的信号显示在示波屏的同一位置，但能显示在示波屏适当的位置。
E．2 参考试块和参考反射体
对于铁素体钢的检测建议使用GB／T 19799．1中规定的l号校准试块或GB／T 19799．2中规定的2号校准试块。只要已知参考试块或被检工件本身的探测面至反射体的声程距离就可以用其来校准时基线。参考试块与被检工件的声速误差应在±5％之内，否则应进行修正。
E．3 直探头调节技术
E．3．1单反射体调节
参考试块的厚度不得超过时基线设定范围。可从1号校准试块厚度为25mm或100mm处得到合适的底面回波，或从2号校准试块的12.5mm处得到。也可选择已知厚度的被检工件，试块与工件应有相同的平表面或曲面，且试块与工件的声速应相同。
E．3．2多反射体调节
要求参考试块(或组合试块)应有不同声程的两个反射体(如横孔)，重复地不断移动探头位置找到每个反射体各自的最高回波；再通过调节时基线扫描控制旋钮将相邻两个反射体的回波设置到准确的位置来进行时基线校准。
E．4 斜探头调节技术
E．4．1试块圆弧面调节
用1号校准试块或2号校准试块的圆弧面来设定时基线。
E．4．2纵波探头调节转换
横波探头时基线可通过纵波探头在1号校准试块的91mm厚度处设置，相对于住钢中50mm的横波声程。完成时基线设定之后，通过检测时所用的探头和已知声程距离的反射体，仅用零点校准旋钮就可以来进行时基线的设置。
E．4．3参考试块调节
这与E．3．2中针对直探头的调节原理相似。
然而要达到足够精确，就必须找到最高回波，在试块表面标出声束入射点，然后用手工方法测量反射体与相应的标记之间的距离。对所有后面的时基线校准，探头应在这些标记重新定位。
E．5 斜探头时基线的设置
E．5．1平面
平面工件检测时，深度和水平距离主要取决于给定的声束角度，可参照比例图或以下公式：
深度(t)：t=s·cosat
水平即离(a)：a=s·sinat
扣除前沿的水平距离(a¢)：a¢=(s·sinat)-x
E．5．2曲面
E5．1中阐述的时基线设置的原理在这里仍适用，但深度和水平距离不再是线性的。非线性标度比例的建立，可在声程距离比例图上通过一系列的位置来绘出，或由适当的公式计算出，或可从曲面试块上得到一系列反射体的最高回波来确定标度，中间值可通过插值法获得。见图E．2。
E．6 灵敏度设定和回波高度评定
E．6．1概述
在校准完时基线之后，超声设备的灵敏度(增益调节)应按以下任一技术进行设定：
a)单反射体技术
当评定的回波与参考反射体回波的声程距离相同，即可利用单个参考反射体作参考。
b)距离波幅曲线(DAC)技术
DAC曲线是通过得到参考试块上一系列不同声程的相同反射体(例如：横孔或平底孔)回波来绘制的。
c)DGS技术
该技术是使用一系列理论上与声程、增益、与声束轴线垂直的平底孔尺寸相关的导出曲线。
E．6．2角度影响
当利用斜探头二次波(例如：在半跨距之后)探测曲面工件时，由底面引起的入射角度的变化(例如角度影响)应予以考虑。当探头在外圆面对筒体型工件进行扫查时，由于内表面是曲面，经内表面反射之后将使声束角度变大。反之，当探头在内圆面进行扫查时，由于外表面是曲面的原因，经外表面反射之后将使声束角度变小。
E．6．3距离波幅曲线(DAC)技术
制作DAC曲线所使用的参考试块，应具有一系列不同声程距离的反射体，且试块上反射体的深度应大于被检工件的高度。表E．1详细给出间距、试块最小尺寸和反射体的具体要求。
对不同回波波高的评价，按以下要求执行：
如果回波波高通过增加XdB到达参考线时，回波波高记录为(参考水平－X)dB。如果回波波高通过降低YdB到达参考线时，回波波高记录为(参考水平+Y)dB。
附录 F
(规范性附录)
传输修正
除非设定检测灵敏度时所用试块的声学性能能代表被检工件，否则在设定检测灵敏度或评定不连续性回波波高时，都应考虑传输修正。
传输修正DV1由2个参数组成：
1)检测表面的耦合损耗，与声程无关；
2)材质衰减，与声程有关；
两种方法的名称描述：一种叫固定声程法，即补偿量由耦合损耗和仅在最大声程处材质衰减组成。另一种叫比较法，即补偿量由这2个参数共同组成。
F．1 固定声程法
这种方法仅用于声能衰减小于耦合损耗，或反射体的回波靠近工件底部时的情况。使用直探头时，分别将参考试块和工件的第一次底面回波，调整至示波屏的同一高度，并记下相应的dB值(用Vt,t和Vt,r表示)。使用斜探头时，用2个相同的探头，一发一收，同时作V型放置来得到相应的回波。若两个底面回波的声程不同，2回波之间的声程差(DVs)可通过DGS曲线来得到，传输修正(DVt)可根据下式计算：
DVt=Vt,t-Vt,r-DVs
F．2 比较法
F．2．1直探头
将探头置于参考试块上，分别将第一次和第二次底波调整至示波屏的同一高度，并记下相应的增益值(VA1，VA2见图F．1)。依据增益值与声程距离的关系绘制出图G．1中的线2。然后将探头重新置于工件上，重复上述步骤得到(VB1，VB2和图F．1中的线1)。对应适当的声程(su)，通过两线得出增益差值，即传输修正(DVt)，见图F．1。
注：通过VB1和VB2所画的斜线不能给出工件的真实衰减情况，因为其中没有考虑声束扩散和检测面上多次反射对探头声能的影响。
F．2．2斜探头
除了要用2个相同斜探头且为一发一收外，斜探头测试方法在原理上与直探头相似。测试所用探头频率应与检测工件所用探头频率相同。将探头置于DAC参考试块上，首先作V型放置，接着作W型放置，调节增益使所得的回波显示在示波屏的同一高度，并记下相应的增益值(用VA1和VA2表示)。然后将探头置于工件上，重复上述步骤得到(VB1和VB2)。依据增益值与声程距离的关系绘制出线。对应适当的声程，通过两线得出增益差值，即传输修正(DVt)。
F．3 传输修正对局部变化进行补偿
如果有理由怀疑在被检区域上存在局部变化需进行传输修正时，传输修正应选在一些具有代表性的位置进行测定。如果传输修正的变化量值在±6dB之内，应将所有测试所得的值进行平均，均值为DVt。如果变化量值超过6dB时，应使用下面(a)或(b)的方法：
a)所有超过DVt以上的测试值与DVt的差值相加，得出均值DV～。修正后的传输修正(DVt+DV～)将被用于整个区域的检查。
b)检测部位分区，使得每个区域的传输修正的变化量值就不超过6dB。将DVt值分开应用于各自区域。
对于斜探头测试时，应将串列式所得的信号来代替底面回波。
