ScanMaster水浸超声C扫描检测系统
随着我国对航空、航天产品质量要求的提高,水浸超声C扫描检测系统以其稳定的机械扫描能力、合适声场的水距选择、声束角度可调等优势,广泛应用于航空、航天领域。笔者着重从系统主要参数及操作过程两方面探讨水浸ScanMaster超声C扫描检测系统的应用。
1 系统主要参数
1.1 脉冲波形
(1)尖脉冲发生器是用来激励压电换能器的最早电路之一,高效的尖脉冲发生器电路比较简单,所用基本元器件如图1所示。其中开关元件采用雪崩晶体管或可控硅整流器。
通过充电电阻RC和阻尼电阻RD对充电电容C充电,充至高压V(典型值为250~400 V)。大多数便携式仪器的阻容值可使充电电容在不到1 ms的时间内充至直流电源电压的满值,也就是可达到1 000 Hz的脉冲重复频率。通用仪器大多采用尖脉冲发生器,所用的开关器件的电气工作点一般不可调节,只能对阻尼电阻RD进行调节。
(2)方波脉冲的使用增强了探伤人员对重要检测参数的控制和稳定能力,并且方波脉冲还能提高脉冲幅度。
方波脉冲发生器和尖脉冲发生器电路类似,不同的是前者所用开关元件采用金属氧化物超导体场效应晶体管。适当调节方波脉冲发生器,可激发两倍于充电电压相同的尖脉冲发生器所激发的信号电压。为使方波脉冲发生器发挥出它的最佳性能,阻尼电阻RD和脉冲宽度都要根据每个换能器的具体情况予以分别调节。
ScanMaster设备采用方波脉冲发生器,可对脉冲宽度和阻尼电阻分别调节。
1.2 脉冲宽度
脉冲宽度由检验人员通过仪器设置面板进行调节,如脉冲宽度设置太宽,可观察到畸变的超声波形;脉冲宽度太窄,所获得的超声波幅将明显低于同样电压的尖脉冲发生器所达到的波幅。一个合适的脉冲宽度起始值PW=1×109/4fc(ns),其中fc为探头中心频率。通常脉冲宽度在不影响穿透力的同时尽量小,这样可提高近表面分辨率。
1.3 阻尼电阻
阻尼电阻从小到大分为1~8个档级,由检验人员根据换能器的不同予以调节。对阻尼阻抗调节很重要,通过改变发射电路中的阻尼电阻来调节发射超声波的强度,发射强度随着阻尼电阻的增大而增大,通常发射强度越大,脉冲越宽。阻尼电阻直接决定换能器的振铃时间,影响近表面分辨率。
1.4 脉冲宽度和阻尼电阻的配合
UPR100探伤仪发射方波脉冲,为使方波脉冲发生器发挥出它的最佳性能,阻尼电阻和脉冲宽度都要根据每个换能器的具体情况予以分别调节,经适当调节的方波脉冲发生器可以激发出两倍于充电电压的尖波脉冲发生器所能激发的信号电压。
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