ГОСТ Р 55808-2013 Контроль неразрушающий. Преобразователи ультразвуковые. Методы испытаний

1 РАЗРАБОТАН Федеральным государственным унитарным предприятием "Всероссийский научно-исследовательский институт оптико-физических измерений" (ФГУП "ВНИИОФИ")

2 ВНЕСЕН Управлением по метрологии Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии, Техническим комитетом по стандартизации ТК 371 "Неразрушающий контроль"

3 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 22 ноября 2013 г. N 1692-ст

4 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

5 ПЕРЕИЗДАНИЕ. Сентябрь 2016 г.

Правила применения настоящего стандарта установлены в статье 26 Федерального закона "О стандартизации в Российской Федерации". Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодном (по состоянию на 1 января текущего года) информационном указателе "Национальные стандарты", а официальный текст изменений и поправок - в ежемесячном информационном указателе "Национальные стандарты". В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ближайшем выпуске информационного указателя "Национальные стандарты". Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет (www.gost.ru)

3.1 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)%.

3.2 Напряжение и частота переменного тока питания измерительной аппаратуры должны соответствовать требованиям НД на приборы конкретного типа.

Вибрации, внешние электрические и магнитные поля должны быть в пределах, установленных в НД на УПНК и измерительную аппаратуру.

3.3 Время прогрева приборов, используемых при проведении измерений, устанавливают в соответствии с эксплуатационной документацией на эти приборы.

3.4 При измерении параметров иммерсионных ПЭП не допускается наличие пузырьков воздуха на их поверхности и на поверхности отражателя.

3.5 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.

3.6 При измерении параметров передаточной функции импульсной характеристики и электрического сопротивления подключают ПЭП к измерительной установке с помощью кабеля, если его длина не менее 500 мм, в противном случае - соединительного кабеля, имеющего следующие параметры: емкость (60±3) пФ; волновое сопротивление (5±3) Ом; коэффициент затухания на частоте 10 МГц - не более 0,1 дБ/м.

3.7 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.

3.8 При проведении измерений временную регулировку чувствительности и отсечку электронных блоков УПНК отключают во всех случаях, кроме специально указанных в НД ПЭП конкретного типа.

3.9 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 и мгновенных значений эхо-импульса , должны быть указаны в технических условиях на ПЭП конкретного типа или УПНК, в состав которых входит ПЭП.

3.10 При указании значений параметров ПЭП в эксплуатационной документации должны быть приведены условные обозначения акустических нагрузок, отражателей и расстояния от ПЭП до отражателей согласно приложению А.

3.11 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 установлен в НД ПЭП конкретных типов.

3.12 Используемые средства измерений, приборы, акустические нагрузки и стандартные образцы должны быть аттестованы в установленном порядке. Перечень рекомендуемых средств измерений приведен в приложении Б.

4.1 Метод измерения импульсного коэффициента преобразования , мгновенных значений эхоимпульса их отклонений от номинальных значений, временных интервалов эхоимпульса длительности эхоимпульса , эффективной частоты эхоимпульса и ее отклонения от номинального значения

Рисунок 2

     
Рисунок 3

Таблица 1 - Параметры акустических нагрузок

Акустические нагрузки должны быть аттестованы по коэффициенту затухания в рабочем диапазоне частот с погрешностью , дБ/мм ( - высота или радиус нагрузки, мм).

Акустической нагрузкой иммерсионных ПЭП служит питьевая вода по ГОСТ Р 51232, в которой на расстоянии z от ПЭП находится плоский отражатель.

Плоский отражатель должен представлять собой прямой цилиндр (параллелепипед) из нержавеющей стали, удовлетворяющий условиям: высота - ( - длительность эхоимпульса по ГОСТ 26266, - скорость звука в стали); диаметр основания (сторона прямоугольника) - не менее 60 мм; параметр шероховатости рабочей поверхности основания - менее или равно 0,63 мкм; допуск плоскостности - 0,02 мм.

Электронный блок УПНК должен соответствовать 3.7.

Рисунок 4 - Контактные, контактно-иммерсионные прямые ПЭП

     
Рисунок 5 - Наклонные ПЭП

     
Рисунок 6 - Иммерсионные ПЭП

При измерении по схеме расположения ПЭП (см. рисунок 6) значения z выбирают из ряда  z=5n мм, где 1, 2, 3,.... Для ПЭП, у которых нормируют фокусное расстояние F , значение z устанавливают равным F .

Подключают ПЭП к установке и, притирая их к поверхности нагрузки, добиваются устойчивого повторения максимального значения эхо-сигнала. При измерении по схеме расположения ПЭП (см. рисунок 6) следует, изменяя ориентацию ПЭП относительно отражающей поверхности, добиваться максимального значения эхо-сигнала.

Значения параметров эхо-импульса , , , максимальное значение амплитуды (размаха) эхо-импульса, максимальное значение амплитуды (размаха) электрического напряжения возбуждения ПЭП и длительность полупериодов измеряют с помощью осциллографа. 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.

4.1.3 Импульсный коэффициент преобразования , дБ, вычисляют по формуле

,                                                         (1)

где , - максимальные значения амплитуд (размаха) электрического напряжения возбуждения ПЭП и эхо-импульса, соответственно, ;

        - коэффициент усиления широкополосного усилителя, включаемого между ПЭП и осциллографом.

4.1.4 Для повышения точности измерения контактных ПЭП по 4.1.3 допускается вводить поправку , исключающую влияние ослабления эхо-сигнала в нагрузке и обусловленную затуханием звука. Для этого в исходную формулу (1) следует добавить слагаемое , где - коэффициент затухания звука в материале на номинальной частоте ПЭП, дБ/мм, z - путь, пройденный звуком, мм.

При измерении иммерсионных ПЭП допускается вводить поправку , исключающую влияние ослабления эхо-сигнала при переходе звука через границу раздела "вода - плоский отражатель". Для этого в формулу (1) следует добавить слагаемое , где - коэффициент отражения плоской волны при нормальном падении на границу раздела вода - плоский отражатель.

4.1.5 Эффективную частоту эхо-импульса , МГц, вычисляют по формуле

,                                                                      (2)

где - число полупериодов эхо-импульса, устанавливаемое в технических условиях на ПЭП конкретного типа;

- длительность полупериодов, мкс. Отклонением от ее номинального значения является разность между значением , полученным по формуле (2), и номинальным значением.

Для увеличения точности измерения допускается определять по спектру эхо-импульса. В этом случае эффективной частотой эхо-импульса является частота, соответствующая максимуму спектра.

4.2 Метод измерения мгновенных значений импульсной характеристики , длительности импульсной характеристики , временных интервалов импульсной характеристики и импульсного коэффициента преобразования

4.3 Метод измерения амплитудно-частотной характеристики , частоты максимума преобразования и ее отклонения от номинального значения, полосы пропускания , граничных частот полосы пропускания , неравномерности амплитудно-частотной характеристики и коэффициента преобразования и его отклонения от номинального значения

1 - генератор радиоимпульсов; 2 - приемник; 3 - осциллограф; 4 - частотомер; 5 - проверяемый ПЭП; 6 - акустическая нагрузка

Рисунок 9

1 - генератор импульсов возбуждения; 2 - приемник; 3 - осциллограф; 4 - анализатор спектра; 5 - проверяемый ПЭП; 6 - акустическая нагрузка

     
Рисунок 10

Установка (см. рисунок 9) обеспечивает измерение методом, основанным на возбуждении ПЭП радиоимпульсом с прямоугольной огибающей и последующим измерением отношения амплитуд эхо-сигналов и импульсов возбуждения в разных точках рабочего диапазона частот. Благодаря применению установки (см. рисунок 10) можно измерить методом, основанным на возбуждении ПЭП электрическим импульсом произвольной формы и последующим измерением отношения амплитуд огибающей спектра эхо-сигнала и огибающей спектра импульса возбуждения.

Генератор радиоимпульсов должен обеспечить возбуждение ПЭП радиоимпульсами с частотой заполнения 0,16-30,0 МГц, длительностью

мкс ( - частота заполнения, МГц), амплитудой напряжения не менее В и иметь подавление сигналов в паузе между радиоимпульсами не менее 70 дБ.

Приемник должен обеспечить прием эхо-импульсов в диапазоне частот 0,16-30,0 МГц, иметь чувствительность не менее 2 мВ, входное сопротивление не менее , регулировку усиления 0-60 дБ с погрешностью не более 0,5 дБ. При работе (см. рисунок 10) приемник должен также обеспечить временное селектирование эхо-импульса с регулируемым интервалом пропускания 1-100 мкс. Широкополосный усилитель должен быть устойчив к перегрузкам сигналов генератора видеоимпульсов.

Частотомер должен иметь следующие параметры: диапазон частот 0,16-30,0 МГц; погрешность измерения частоты - не более 0,1%.

Генератор импульсов возбуждения должен иметь параметры: амплитуду напряжения импульсов возбуждения ПЭП не менее и не более В; длительность импульса в пределах диапазона мкс, где - номинальное значение измеряемого ПЭП, МГц; подавление сигналов в паузе между импульсами не менее 80 дБ.

Анализатор спектра должен иметь следующие параметры: диапазон частот 0,16-30,0 МГц; полосу пропускания, регулируемую в пределах 3-70 кГц.

Осциллограф и акустические нагрузки должны иметь параметры согласно 4.1.1.

Сопротивление может быть включено как непосредственно в цепь тока возбуждения ПЭП, так и подключено к ней через широкополосный трансформатор.

1 - частотомер; 2 - измеритель АЧХ; 3 - графопостроитель; - проверяемый ПЭП; - электрическая нагрузка; 4 - акустическая нагрузка

     
Рисунок 11

     
- проверяемый ПЭП; - электрическая нагрузка

     
Рисунок 12

Измеритель прибора для исследования амплитудно-частотных характеристик (АЧХ) должен иметь следующие параметры: диапазон частот не менее 0,1-35,0 МГц; погрешность измерения относительной амплитуды - в пределах ±(0,4+0,1А) дБ, где А - измеренная относительная амплитуда, дБ; входное сопротивление не менее ; входную емкость - не более 30 пФ.

Графопостроитель (двухкоординатный самописец) должен иметь диапазон масштабов регистрации по обоим каналам не менее 0,1- 25,0 мВ/см; погрешность записи в пределах ±1%.

Электрическая нагрузка - активное или емкостное сопротивление, предназначенное для обеспечения постоянства амплитуды тока, протекающего через ПЭП, должно удовлетворять в рабочей области частот условию .

Акустическая нагрузка

Параметры нагрузки для контактных ПЭП должны соответствовать параметрам, представленным на рисунке 13.

Рисунок 13

Материал - оргстекло, сталь 45, алюминиевый сплав Д16Т. Допуск плоскостности и параметры шероховатости рабочей поверхности должны соответствовать значениям, приведенным в таблице 1. Нагрузкой для иммерсионных ПЭП служит вода.

Частотомер должен иметь параметры согласно 4.3.1.

4.4.2 Подготовка и проведение измерений

Выбирают акустическую нагрузку в зависимости от типа ПЭП. Материал нагрузки должен быть таким же, как и материал нагрузки, используемой при измерении , . Если , измерялись с использованием нагрузки из кварцевого стекла, то при определении следует использовать нагрузку из алюминиевого сплава Д16Т. При определении электрического сопротивления нагрузкой ПЭП служит воздух, акустическое сопротивление которого считают равным нулю. Подключают ПЭП к установке, как показано на рисунке 11. Контактные ПЭП устанавливают на акустическую нагрузку. При этом прямые ПЭП устанавливают в соответствии с рисунком 14, наклонные - рисунком 15.

Рисунок 14

Рисунок 15

Измерение электрического сопротивления ПЭП выполняют путем сравнения с сопротивлением опорного конденсатора или резистора. Для этого устанавливают масштабы изображения на экране измерителя АЧХ и графопостроителя, обеспечивающие наибольшую точность измерения. Проводят запись на графопостроителе кривой и меток частоты. Подключают вместо ПЭП опорные сопротивления , и проводят запись графиков зависимости , от частоты. Значения , выбирают такими, чтобы кривые зависимости , находились в области минимума и максимума кривой . Электрическое сопротивление определяют, используя опорные значения кривых , , метки частоты и масштабы изображения. Значения соответствуют максимуму (минимуму) кривой .

Значения можно также определять по кривой зависимости на экране измерителя АЧХ подбором , при которых обеспечивается совпадение изображения и в точках минимума и максимума соответственно.

Сопротивления должны быть определены с погрешностью не более 2%.

Для повышения точности измерений , а также в том случае, когда входное сопротивление измерителя АЧХ менее 20 , допускается выполнять подключение ПЭП к измерителю АЧХ по схеме рисунок 12, где менее или равно . В этом случае на экране измерителя АЧХ наблюдается зависимость , а частотой резонанса является частота в точке максимума графика зависимости .

     
; ; ; ; ; ; ; ; ;; ; ; ; ; ;

     
Рисунок 16 - Значения параметра взаимности для ПЭП с круглой пьезопластиной, нагруженного на воду

; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ;

Рисунок 17 - Значения параметра взаимности для ПЭП с квадратной пьезопластиной, нагруженного на воду

; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ;

     
Рисунок 18 - Значения параметра взаимности для ПЭП с круглой пьезопластиной, нагруженного на органическое стекло

; ; ; ; ; ; ; ; ;

     
Рисунок 19 - Значения параметра взаимности для ПЭП с круглой пьезопластиной, нагруженного на алюминиевый сплав Д16Т

; ; ; ; ;; ; ; ; ; ; ; ;

Рисунок 20 - Значения параметра взаимности для ПЭП с круглой пьезопластиной, нагруженного на сталь 45

4.5.3 Максимальные значения , измеренные по 4.5.2, являются коэффициентами преобразования , а соответствующие частоты - частотами .

Ширину полосы пропускания , МГц, вычисляют по формуле

,                                                 (14)

           , - соответственно верхняя и нижняя границы интервала частот, МГц, включающего в себя , на которых принимает значения на уровне минус 3 дБ.

Неравномерность амплитудно-частотной характеристики , МГц, вычисляют по формуле

,                                                 (15)

где , - минимальные (максимальные) значения , , соответственно, в рабочей области частот ПЭП.

4.5.4 С целью повышения производительности измерений определение параметров ,, может быть выполнено с помощью диэлектрических преобразователей, как указано в приложении В, а определение , - методом сравнения с ПЭП того же типа, параметры которого измерены по 4.5.1-4.5.3.

В этих случаях допускается измерение выполнять на частоте, равной номинальному значению .

4.6 Метод измерения времени распространения звука в призме

4.7 Метод измерения угла ввода и его отклонения от номинального значения, ширины диаграммы направленности уровня боковых лепестков иммерсионных ПЭП

4.8 Метод измерения угла ввода и его отклонения от номинального значения, ширины диаграммы направленности , отклонения точки ввода , стрелы ПЭП , уровня боковых лепестков контактных и контактно-иммерсионных ПЭП

Рисунок 25

     
Рисунок 26

Таблица 2 - Параметры акустических нагрузок

Акустические нагрузки могут содержать в качестве отражателя одно или несколько цилиндрических отверстий или пазов. Паз, служащий отражателем в нагрузке по рисунку 26, может иметь в качестве образующей прямую линию или дугу окружности (пунктирные линии).

Углы торцевых плоскостей акустических нагрузок по рисунку 25 должны быть выполнены закругленными, а плоскости допускается выполнять с наклоном к направлению распространения звуковой волны под углом , где - наибольший размер пьезопластины в рабочей плоскости, - наименьшее возможное расстояние от ПЭП до торцевой плоскости.

Устройство ориентации должно обеспечивать измерение расстояния от ПЭП до отражателя в направлении оси с погрешностью в пределах ±0,25 мм; в направлении, перпендикулярном к оси (по оси , - в пределах ±0,5 мм при измерении , и автоматическое перемещение ПЭП по поверхности акустической нагрузки с вариацией акустического контакта не более 1 дБ при измерении .

Генератор радиоимпульсов, приемник и осциллограф должны иметь значения параметров, указанные в 4.7.1.

Рисунок 27

     
Рисунок 28

Рисунок 29

1 - иммерсионная ванна; 2 - узел фиксации отражателей; 3 - плоский отражатель; 4 - сферический отражатель; 5 - узел фиксации ПЭП; 6 - проверяемый ПЭП; 7 - механизм перемещения по координатам; 8 - графопостроитель; 9 - приемник; 10 - генератор радиоимпульсов; 11 - осциллограф

Рисунок 30

Иммерсионная ванна должна содержать узлы фиксации ПЭП и отражателя и совместно с механизмом перемещения по координатам , , обеспечить перемещение отражателя и (или) ПЭП в диапазонах не менее, чем по , - от 0 до 80,0 мм, по - от 0 до 250 мм. Погрешность определения местонахождения преобразователя относительно ПЭП - не более 0,25 мм.

Сферические отражатели должны иметь следующие диаметры 1,0; 2,0; 5,0 мм.

Генератор, приемник, осциллограф, графопостроитель должны иметь значения параметров, указанные в 4.7.

Установка должна обеспечить запись линейного перемещения отражателя по координатам , с погрешностью не более 1,5%. Метод проверки масштаба записи приведен в приложении Г.

4.9.2 Подготовка и проведение измерений

Устанавливают в устройство фиксации сферический отражатель, удовлетворяющий условиям:

• мм при МГц;

• мм при 10,0 МГц МГц;

• мм при МГц.

Устанавливают ПЭП таким образом, чтобы его акустическая ось была параллельна направлению перемещения по координате . Для этого располагают ПЭП на расстоянии ( - 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 , , , добиваются наибольшего значения эхо-сигнала. При этом показания шкал механизма перемещения по координатам , , в дальнейшем принимают за координаты центра фокусного пятна. Значение , мм, является фокусным расстоянием ПЭП. Проводят запись огибающей эхо-сигналов при перемещении по координатам при , , при , и при , .

4.9.3 Размеры фокальной области , , вычисляют по формуле

, ,                                                       (23)

где - масштаб записи по соответствующей оси; - ширина соответствующего графика на уровне минус 6 дБ, мм.

Примечания.

4.10. Метод измерения АРД-диаграммы, функции эхо-сигнала от дефекта , уровня эхо-сигнала от дефекта и функции эхо-сигнала от дна

1 - импульс шума; 2 - первоначальное положение контрольного импульса; 3 - положение контрольного импульса в режиме отсчета; 4 - донный эхо-сигнал

Рисунок 35

1 - импульс шума; 2 - первоначальное положение контрольного импульса; 3 - положение контрольного импульса в режиме отсчета; 4 - донный эхо-сигнал

     
Рисунок 36

Длительность задержки генератора импульсов 3, определяющая положение контрольного импульса согласно рисункам 35 и 36, является длительностью шумов для данного уровня шума, который в исходном положении аттенюатора электронного блока УПНК 4 принимают за нуль. Измерения повторяют для других положений аттенюатора электронного блока УПНК 4, поддерживая амплитуду контрольного импульса равной стандартному уровню. Полученная зависимость показаний аттенюатора от расстояния (длительности), измеренного от начала переднего фронта импульса возбуждения УПНК, является функцией или .

1 - измеритель статистических параметров; 2 - электронный блок; 3 - проверяемый ПЭП; 4 - стандартный образец; 5 - привод УПНК

Рисунок 37

Электронный блок УПНК, стандартный образец и привод должны соответствовать 3.7, 3.9.

4.14.2. Подготовка и проведение измерений

Подключают ПЭП к установке, как показано на рисунке 37, и устанавливают его на стандартный образец. Схема расположения ПЭП на калибровочных образцах должна соответствовать схеме, представленной на рисунках 38, 39. При этом каждой из указанных схем соответствуют следующие типы ПЭП: рисунок 38 - контактные прямые; рисунок 39 - наклонные. Перемещая ПЭП по поверхности образца, добиваются получения максимального эхо-сигнала от соответствующего каждому типу ПЭП отражателя, показанного на рисунках 38, 39 стрелками. Перемещение ПЭП, предназначенных для ручного контроля, осуществляет оператор; для автоматизированного - посредством привода УПНК. Для обеспечения перемещения наклонных ПЭП параллельно отражающей поверхности или грани вручную следует установить опорную линейку.

Рисунок 38

Рисунок 39

Перемещая ПЭП к краю стандартного образца, находят границу, за которой наблюдается отклонение амплитуды эхо-импульса, вызванное отражением от боковых поверхностей стандартного образца. В дальнейшем при перемещении ПЭП не допускается переходить найденные границы.

Устанавливают регулировками УПНК частоту следования импульсов и скорость перемещения ПЭП, как указано в технических условиях на ПЭП конкретного типа, а также амплитуду эхо-импульса и усиление приемника, посредством которых обеспечивается линейное усиление эхо-импульса. Подготавливают измеритель статистических параметров для измерения числа импульсов определенной амплитуды в определенный интервал времени, поступающих с УПНК.

В зависимости от типа ПЭП и его назначения допускается выполнять измерение отклонений амплитуды эхо-импульсов как при сканировании ПЭП, так и при их перестановке на рабочую поверхность стандартного образца.

При сканировании ПЭП в период установившейся скорости перемещения выполняют измерение числа импульсов возбуждения и эхо-импульсов определенной амплитуды.

При перестановке ПЭП измеряют значения амплитуды эхо-импульсов в момент окончания притирки или прижатия ПЭП к стандартному образцу. Во время притирки или прижатия ПЭП к калибровочному образцу оператор не должен наблюдать за индикацией амплитуды эхо-импульса. Число переустановок (статистических испытаний) должно быть не менее 30. Вычисляют коэффициент вариации по формуле

,                                                       (27)

где ; ; - среднее значение амплитуды эхо-импульса;

- среднеквадратичное отклонение; - число статистических испытаний (объем выборок); - значения амплитуды эхо-импульсов, полученные в результате статистических испытаний, .

Среднеквадратичное отклонение может быть вычислено по формуле

,                                                               (28)

где - число, пропорциональное текущей амплитуде эхо-импульса; , и; - объем выборки.

Измеренное граничное значение либо его зависимость от скорости перемещения ПЭП, или частоты следования импульсов, или параметров стандартных образцов с различными влияющими факторами являются функцией влияния акустического контакта .

5.1 Пределы допустимых погрешностей измерений -го параметра ПЭП определяют по формуле

,                                                    (29)

где - составляющая погрешности измерения, обусловленная вариацией акустического контакта ПЭП с акустической нагрузкой при его переустановке или перемещении; - составляющая погрешности измерения -го параметра ПЭП, обусловленная погрешностями метода и средств измерений.

5.2 Пределы допускаемых погрешностей измерения приведены в приложении Д.

6.1 Результаты измерений и испытаний должны быть оформлены протоколом или записью в журнале, в которых необходимо зафиксировать результаты измерений и испытаний и типы использованных акустических нагрузок согласно приложению А.

6.2 При использовании ЭВМ или автоматических средств для обработки результатов измерений допускается их представлять в виде записи на магнитной ленте, перфоленте, распечатки с печатающего устройства ЭВМ.

7.1 При работе с аппаратурой следует соблюдать Правила технической эксплуатации электроустановок потребителей и Правила техники безопасности при эксплуатации электроустановок потребителей, утвержденные Госэнергонадзором.

Работу с аппаратурой следует проводить в соответствии с требованиями безопасности, изложенными в инструкции по эксплуатации.

7.2 Параметры ультразвука, воздействующего на оператора, должны соответствовать требованиям [1].

7.3 Уровни шума, создаваемого оборудованием на рабочем месте оператора, не должны превышать допустимых по ГОСТ 12.1.003.

1 Осциллограф универсальный С1-20.

2 Электронно-счетный частотомер Ч3-63.

3 Генераторы прямоугольных импульсов Г5-78, Г5-72.

4 Генераторы синусоидальных сигналов Г4-154, Г4-158.

5 Приборы для исследования АЧХ XI-48, XI-54.

6 Анализатор спектра СК4-58.

7 Аттенюатор МЗ-50-2.

8 Прибор для оценки структуры УС-13И по ТУ 25-06.2538-84*.

________________

* ТУ, упомянутые здесь и далее по тексту, не приводятся. За дополнительной информацией обратитесь по ссылке. - Примечание изготовителя базы данных.

9 Графопостроитель зависимостей Н-306.

10 Ультразвуковые дефектоскопы УД2-16 по ТУ 25-7761.005, УД2-12 по ТУ 25-7761.001, УД2-17 по ТУ 25-7761.034.

11 Калибровочные образцы по ГОСТ 14782, ГОСТ 21397.

12 Комплект ультразвуковых калибровочных образцов толщин КУСОТ-180.

13 Измеритель временных интервалов акустический ИВА-180.

14 Комплект устройств КИД-1 по ТУ 25-7761.002.

15 Иммерсионная ванна ИВ-1Д по ТУ 25-7761.012.

16 Иммерсионная ванна ИВ-1Ф по ТУ 25-7761.0040.

17 Измеритель параметров передаточных функций УП-11ПУ по ТУ 25-7761.023.

18 Стандартные образцы КМД4-О-40X13, КМД6-0-оргстекло, КМД7-0-оргстекло.

19 Ограничитель по ГОСТ 23667.

В.1 Аппаратура

Измерение параметров , , следует проводить на установке, схема которой приведена на рисунке 40 а; параметров  , , , - на установке по рисунку 40 б.

В.2 Подготовка и проведение измерений

В.2.1. Собирают диэлектрический преобразователь в соответствии с рисунком 41 а, когда материал акустической нагрузки - органическое стекло, и по рисунку 41 б или рисунку 41 в - когда сталь или алюминиевый сплав. Подключают вывод А к источнику напряжения, вывод Б - к усилителю мощности или усилителю тока. Рабочую поверхность акустической нагрузки и внутренний диэлектрический слой преобразователя на рисунке 41 в смазывают тонким слоем масла (трансформаторного, конденсаторного, веретенного). Тщательно разглаживая, укладывают остальные слои. Не допускается в слоях наличие морщин, изломов, вмятин. Если рабочая поверхность ПЭП нетокопроводящая, то ее следует также смазать маслом и притереть к ней слой алюминиевой фольги. Допускается вместо слоев алюминиевой фольги металлизировать поверхность акустической нагрузки и использовать лавсановую пленку с односторонней металлизацией толщиной 3-5 мкм.

В.2.2 Определяют для каждого типа используемых диэлектрических пленок значение напряжения поляризации. С этой целью увеличивают напряжение поляризации до появления мелких электрических пробоев пленки, которые наблюдаются в виде всплесков на экране измерителя АЧХ. За напряжение поляризации принимают максимальное напряжение, при котором не появляются мелкие электрические пробои. Для дальнейшей работы заменяют диэлектрические пленки на новые.

В.2.3 Определяют тщательность выполнения экранировки цепей. Для этого измеряют наибольшие значения изображения кривой на экране измерителя АЧХ при включенном и выключенном напряжениях поляризации. При выключенном напряжении поляризации наибольшее значение сигнала должно уменьшиться не менее чем на 20 дБ.

В.2.4 Устанавливают регулировками измерителя АЧХ диапазон частот, равный рабочей области частот ПЭП. Устанавливают проверяемый ПЭП на систему слоев и обеспечивают его прижатие к акустической нагрузке с диапазоном 100-500 кПа. Регулировками источника напряжения плавно устанавливают напряжение поляризации.

В.2.5 График изображения кривой на экране измерителя АЧХ является амплитудно-частотной характеристикой и при измерении по схеме (рисунок 40 а и рисунок 40 б соответственно). Значения , , могут быть определены по экрану измерителя АЧХ или по графику, записанному графопостроителем.

Г.1 Измерение масштаба записи координаты отражателя в режиме автоматического перемещения проводят с использованием многоэлементного отражателя (МО). МО представляет собой устройство, содержащее несколько ненаправленных сферических или нитевидных отражателей, предназначенных для измерения в иммерсионном варианте или в виде цилиндрических отверстий в нагрузках для измерений в контактном варианте.

При установке МО на место одиночного отражателя должны быть выполнены следующие условия:

- центр одного из ненаправленных МО (основного) должен совпадать с центром отражателя, используемого для измерения диаграммы направленности, остальные МО (дополнительные) должны быть расположены таким образом, чтобы углы между лучами, соединяющими центры дополнительных ненаправленных отражателей с осью поворота МО, были равны углам настройки масштаба записи;

- центры ненаправленных у МО, используемого в контактном варианте записи, должны находиться в плоскости, параллельной рабочей поверхности А , и располагаться симметрично относительно линии, перпендикулярной к поверхности А и проходящей через центр основного отражателя (см. рисунки 42-44. Вид ненаправленного сферического отражателя приведен на рисунке 45.

При измерении масштаба записи в автоматическом режиме проводят запись огибающей эхо-импульсов от ненаправленных отражателей на диаграммной бумаге графопостроителя (см. рисунок 46).

Г.2 Схема взаимного перемещения ПЭП и МО

Рисунок 42

Рисунок 43

Рисунок 44

Рисунок 45

Рисунок 46

                                          (30)*

________________

* Формула соответствует оригиналу. - Примечание изготовителя базы данных

где - расстояние между экстремумами; - угловое или линейное расстояние между соответствующими ненаправленными отражателями.

Погрешность измерения масштаба записи в процентах рассчитывают по формуле

,                                                          (31)

где - абсолютная погрешность определения по графику на диаграммной бумаге;

- отклонение углового или линейного положения ненаправленного отражателя от принятого в расчете .

Для уменьшения рекомендуется использовать ПЭП с малой шириной диаграммы направленности.

Д.1 Пределы допускаемой погрешности измерения параметров ПЭП

Пределы допускаемой погрешности измерений параметров ПЭП в зависимости от его типа приведены в таблице Д.1

Таблица Д.1

Д.2 Условные обозначения

- ПЭП, для которых установлены значения отношения сигнал/шум не менее 12 дБ и допустимые отклонения от номинальных значений: мгновенных значений импульсной характеристики и эхо-импульса в пределах ±6 дБ; импульсного коэффициента преобразования в пределах ±6 дБ; коэффициентов преобразования в пределах ±6 дБ; частот максимума преобразования и эффективной частоты в пределах ±10%; угла ввода в пределах ±1,5%; точки ввода в пределах ±1,0 мм.

 - остальные типы ПЭП, не входящие в .

 с учетом поправки по 4.1.4, 4.2.4, 4.3.2, ;

 без учета поправки ;

 - коэффициент затухания звуковых волн, указанный в таблицах 1, 2, дБ/мм;

 - верхняя граничная частота диапазона частот акустической нагрузки, указанная в табл.1, 2, МГц;

 - в зависимости от измеряемых параметров номинальные значения частот : , , , МГц;

 - расстояние, пройденное звуковой волной в акустической нагрузке, мм;

 - радиус (или половина размера) пьезоэлемента ПЭП в рабочей плоскости, мм;

 - относительная погрешность измерения, обусловленная отклонениями параметров стандартных образцов, %.