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工装设备机车车辆工艺第3期2024年6月

文章编号2024)03-0025-04

机车车辆用超声波探头性能指标测试分析

李广立，饶帆，郑小康，钱政平，张志平

(中车戚墅堰机车车辆工艺研究所股份有限公司，江苏常州213011)

摘要：研究探头性能指标测试标准，分析不同标准中脉冲宽度、中心频率及带宽的测试方法并且

选用特定探头采用不同标准测量手段测量脉冲宽度、中心频率及带宽，分析测量结果的偏差来源

为探头性能检测机构及生产厂家探头性能测试提供参考。

关键词：超声波探头；脉冲宽度；中心频率；带宽

中图分类号：U270．7文献标志码：A

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不同的检测标准对脉冲宽度的测量有一些区

机车车辆是铁路运输的重要部件，运行环境复别，在GB／T

杂、安全要求高，因此需要灵敏度较高、检测范围全覆及其声场的表征》标准中又称为脉冲持续时间

盖的无损检测手段对其保驾护航。其中超声波检测TPD，是按照第一个波峰的起点到最后一个波峰的

是目前最成熟、用途最广泛的检测手段之一，超声波终点之间的时间间隔，以微秒为单位。最大脉冲峰

探头是组成超声检测系统最重要的组件，它利用压电值幅度最大半波幅值20％(一14dB)处的时间间

晶体的正、逆压电效应实现声能和电能的转换，其性隔，如图l所示。

能的好坏直接影响超声检测的结果，对超声检测系统．“II，一o…川‰一、

的组合性能和检测能力起着重要作用，对探头的性能

指标加以控制并进行测试，对保证超声检测质量以及

确保检测的有效性具有一定的意义。1‘2。。_…‘。’『|““。

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1脉冲宽度

由于超声波自身有一定的宽度，所以在深度方

向上分辨2个相邻信号的能力有最小限度，称为纵

向分辨力，脉冲宽度越窄时，探头阻尼效果越好，探

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头分辨力也越好。但是，脉冲宽度越窄时，探头发射川城_】_|=m

超声波能量会降低，使灵敏度有一定下降。另外，较JB／T

窄的始波脉冲宽度可以减小检测盲区，对检测有利。范》中使探头在其近场长度或焦点处获得最大回波

脉冲宽度的准确测量可以指导实际超声波检测时的幅度，并将回波幅度调至约为满刻度的80％～

分辨力、灵敏度及盲区等性能。因此实际工件检测100％，读取大于最高回波幅度10％的第一个波峰

时，需要根据工艺要求选择合适的脉冲宽度。的起点至最后一个波峰的终点之问的时间间隔，即

1．1不同标准测试方法分析为一20dB的脉冲宽度。

脉冲宽度即回波信号持续时间，也是时域响应TB／T

3568．3—2021将探头置于半圆柱试块中

评价的一个指标，是对探头阻尼性能的度量。GB／T心，转动和移动探头使来自试块柱面的多次回波幅

12604．1—2020中脉冲宽度是指在低于峰值幅度的

度最大，在示波器上找到第一次回波并放大，得到如

一定水平上测得的脉冲回波前沿和后沿之间的时间图2所示的脉冲波形，读出脉冲幅度为最大峰一峰