一种用于测量横波斜探头折射角的试块及其测量方法

技术领域

本发明专利涉及测量工具技术技术领域，具体涉及一种用于测量横波斜探头折射角的试块及其测量方法。

背景技术

在现有技术中，超声波横波斜探头折射角测量方法繁琐且精确度不高。目前普遍采用圆弧反射法测量折射角，将探头置于CSK-ⅠA试块的平面上，前后移动探头,使圆弧反射波最高时，读取反射波的水平位置与深度位置，通过反三角函数进行换算得出折射角，以上测量方法需要使用测量仪器且需计算和查表，这样增加了测量误差。

发明内容

为了解决现有技术中存在的某种或某些技术问题，本发明提供一种用于测量横波斜探头折射角的试块及其测量方法，可直接读取探头折射角,提升准确度，并便于现场操作。

为解决上述现有的技术问题，本发明采用如下方案：

一种用于测量横波斜探头折射角的试块，包括长方体结构的试块本体、设在所述试块本体上的圆孔，所述试块本体包括测量位置平面、底面和竖直面，所述测量位置平面与所述底面平行，所述底面与所述竖直面垂直设置,所述圆孔开口端设在所述竖直面上，所述测量位置平面上设有角度刻度一，超声波声束与所述圆孔外圆面垂直时，超声波横波斜探头的入射点位置对应的角度刻度一上刻度值即为该斜探头的折射角。

进一步地，所述测量位置平面的侧面设有角度刻度二，所述角度刻度一和所述角度刻度二上的刻度条垂直设置。

进一步地，所述角度刻度二设在所述竖直面上。

进一步地，所述角度刻度一和所述角度刻度二上的折射角度值标记范围为30～70°，所角度刻度二采用永久刻槽的方式进行刻制。

进一步地，所述角度刻度一和所述角度刻度二上的折射角度值包括30°、40°、50°、60°和70°。

进一步地，所述试块本体采用与被检工件声学特性相似的材料制作，所述试块本体的厚度为25mm。

一种使用上述试块测量超声波横波斜探头折射角的测量方法，所述检测方法包括

步骤一、将超声波横波斜探头放置在所述试块本体的所述测量位置平面上；

步骤二、沿着所述测量位置平面前后移动超声波横波斜探头，超声波横波斜探头所发出的超声波声束朝向所述试块本体的所述圆孔，将所述圆孔的反射波调整到最大幅值；

步骤三、对处于最大幅值时的超声波横波斜探头光束摄入点上的数值进行读取，超声波横波斜探头的入射点与角度刻度一或角度刻度二上所对应的刻度条位置为所述超声波横波斜探头的折射角。

相比现有技术，本发明的有益效果在于：

将横波斜探头的入射位置的水平位置与高度位置，通过换算角度，标记在试块上，可直观读出，节省了计算和查表的时间，包括换算中可能存在的误差。

超声波试块和测量方法可以用于当前广泛采用的钢结构平面焊缝、平面锻件的超声波检验折射角的测量。根据超声波反射的特性，对于平面超声波斜探头设计了专用试块，试块外形简单、使用方便；利用超声波在专用试块圆孔处的反射，并在试块上加工折射角刻度，实现快速、准确地进行平面斜探头折射角的测量，对于平面超声波横波斜探头的测量方法，无需使用专用测量仪器、无需计算和查表，很好地解决了弧面横波斜探头折射角测量的难题。

附图说明

图1为本发明的试块本体结构示意图；

图2为本发明的检测状态示意图；

图中：圆孔1、试块本体2、角度刻度一3、角度刻度二4、测量位置平面5、竖直面6、底面7，超声波横波斜探头8、入射点9、超声波声束10。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。

如图1和图2所示，一种用于测量横波斜探头折射角的试块，包括长方体结构的试块本体2、设在所述试块本体2上的圆孔1，所述试块本体2包括测量位置平面5、底面7和竖直面6，所述测量位置平面5与所述底面7平行，所述底面7与所述竖直面6垂直设置,所述圆孔1开口端设在所述竖直面6上，所述测量位置平面5上设有角度刻度一3，超声波声束10与所述圆孔1外圆面垂直时，超声波横波斜探头8的入射点9位置对应的角度刻度一3上刻度值即为该斜探头的折射角。

在实际使用过程中，试块本体2采用长方体结构，上下侧面作为试块本体2的测量位置平面5和底面7，而另一个垂直设置在测量位置平面5和底面7之间的侧面作为竖直面6，在探测时，超声波横波斜探头8放置在测量位置平面5上，沿测量位置平面5进行前后移动超声波横波斜探头8,使超声波横波斜探头8所发出的超声波声束10朝向试块的圆孔1，当圆孔1的反射波调整到最大幅值时，此时超声波横波斜探头8上的光线的入射点9所对应的角度刻度数值就是超声波横波斜探头8的折射角，本发明利用超声波在专用试块本体2的圆孔1处的反射，并在试块上加工折射角刻度，实现快速、准确地进行平面斜探头折射角的测量。

进一步地改进为，所述测量位置平面5的侧面设有角度刻度二4，所述角度刻度一3和所述角度刻度二4上的刻度条垂直设置；所述角度刻度二4设在所述竖直面6上；所述角度刻度一3和所述角度刻度二4上的折射角度值标记范围为30～70°，所角度刻度二4采用永久刻槽的方式进行刻制。

在测量位置平面5的侧面设有角度刻度二4时，能够更加方便使用者对于数据的读取，尤其是当角度刻度二4设在竖直面6上时，刻度读取更加直观，同时，角度刻度一3和角度刻度二4上的折射角度值标记范围为30～70°，能够适应绝大部分的场合，适用范围更广，且角度刻度二4采用永久刻槽的方式进行刻制，清晰度更好，在使用时不会出现磨损现象。

更进一步地改进为，所述角度刻度一3和所述角度刻度二4上的折射角度值包括30°、40°、50°、60°和70°。

刻度上对于整数的刻度都进行了单独的标记，能够使刻度更加清晰，对于刻度的读取更加直接。

进一步地改进，所述试块本体2采用与被检工件声学特性相似的材料制作，所述试块本体2的厚度为25mm。所述的试块本体2的平面长度为180mm，高度为50mm，孔直径为2mm，孔中心距离竖直面6为10mm，孔心距测量平面高度为40mm，所测平面位置的侧面标记有角度刻度。

刻度位置(角度刻印位置距离竖直面6的距离：a)通过换算公式的数值进行标记，计算公式：Tan(折射角)＝(a-10)/40。

本发明是将入射位置的水平位置与高度位置，通过换算角度，标记在试块上，可直观读出，节省了计算和查表的时间，包括换算中可能存在的误差。

本发明提供的超声波试块和测量方法可以用于当前广泛采用的钢结构平面焊缝、平面锻件的超声波检验折射角的测量；根据超声波反射的特性，对于平面超声波斜探头设计了专用试块,试块外形简单、使用方便。

一种使用上述试块测量超声波横波斜探头折射角的测量方法，所述检测方法包括

步骤一、将超声波横波斜探头8放置在所述试块本体2的所述测量位置平面5上；

步骤二、沿着所述测量位置平面5前后移动超声波横波斜探头8，超声波横波斜探头8所发出的超声波声束10朝向所述试块本体2的所述圆孔1，将所述圆孔1的反射波调整到最大幅值；

步骤三、对处于最大幅值时的超声波横波斜探头8光束摄入点上的数值进行读取，超声波横波斜探头8的入射点9与角度刻度一3或角度刻度二4上所对应的刻度条位置为所述超声波横波斜探头8的折射角。

对于平面超声波横波斜探头8的测量方法，无需使用专用测量仪器、无需计算和查表,很好地解决了平面横波斜探头折射角测量的难题。

上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。