ГОСТ 23702-90

Контроль неразрушающий. Преобразователи ультразвуковые. Методы испытаний

Действие завершено 01.07.2015
Утратил силу в РФ
Заменяет

Страница 1

Страница 2

Страница 3

Страница 4

Страница 5

Страница 6

Страница 7

Страница 8

Страница 9

Страница 10

Страница 11

Страница 12

Страница 13

Страница 14

Страница 15

Страница 16

Страница 17

Страница 18

Страница 19

Страница 20

Страница 21

Страница 22

Страница 23

Страница 24

Страница 25

Страница 26

Страница 27

Страница 28

Страница 29

Страница 30

Страница 31

Страница 32

Страница 33

Страница 34

Страница 35

Группа П19

МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ

Контроль неразрушающий ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ УЛЬТРАЗВУКОВЫЕ

ГОСТ

Методы испытаний    23702—90

Nondestructive testing. Ultrasonic transducers. Test methods

M КС 19.100 ОКП 42 7619

Дата введения 01.01.92

Настоящий стандарт распространяется на ультразвуковые пьезоэлектрические преобразователи по ГОСТ 26266 (д&тее — НЭП), имеющие рабочую область частот в диапазоне от 0,16 до 30,0 МГц и предназначенные для работы в составе ультразвуковых приборов неразрушающего контроля (далее — УН НК) при эхо- и теневых методах контроля.

Стандарт устанавливает обязательные требования к методам измерения основных параметров (далее — параметры) и испытании ПЭГ1 по пп. 2.3. 2.8. 2.18, при проведении испытаний и поверки. Перечень основных параметров НЭП приведен в ГОСТ 26266.

1. ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ

1.1.    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) %.

1.2.    Напряжение и частота переменного тока питания измерительной аппаратуры должны соответствовать требованиям стандартов и технических условий на приборы конкретного типа.

Вибрации, внешние электрические и магнитные поля должны находиться в пределах, установленных в стандартах и технических условиях на УIIНК и измерительную аппаратуру.

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

1.4.    При измерении параметров иммерсионных НЭП не допускается наличие пузырьков воздуха на их поверхности и на поверхности отражателя.

1.5.    Если совместная работа НЭП 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.

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

1.7.    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.

Издание официальное *

Перепечатка воскрешена

93

С. 2 ГОСТ 23702-90

1.8.    При проведении измерений временную регулировку чувствительности и отсечку электронных блоков УПНК отключают во всех случаях, кроме специально указанных в технических условиях на приборы конкретного типа.

1.9.    Требования к стандартным образцам или акустическим нагрузкам, используемым при изме

рении АРД-диаграммы, отношения сигнал/шум. функции шумов и функции влияния, а также требо-вания к стандартным образиам, используемым при измерениях импульсного коэффициента преобразования Кц_и и мгновенных значений эхо-импульса    должны    быть    указаны в технических

условиях на ПЭП конкретного типа или УПНК, в состав которых входит ПЭП.

1.10.    При указании значений параметров ПЭП в эксплуатационной документации должны быть приведены условные обозначения акустических нагрузок, отражателей и расстояния от ПЭП до отражателей согласно приложению 1.

1.11.    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 устанавливают в технических условиях на ПЭП конкретных типов.

1.12.    Используемые средства измерений, приборы, акустические нагрузки и стандартные образцы должны быть аттестованы в установленном порядке. Перечень рекомендуемых средств измерений приведен в приложении 2.

2. МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЙ И ИСПЫТАНИЙ

2.1.    Метод измереиия импульсного коэффициента преобразования К “у, мгновенных значений эхо-импульса U’jf , их отклонений ог номинальных значений, временных интервалов эхо-импульса Г

длительности эхо-им пульса /_{ших (1}у > ■. эффективной частоты эхо-импульса f_t и ее отклонения от

номинального значения

2.1.1.    Аппаратура

Измерения параметров совмещенных ПЭП следует проводить на установке, схема которой приведена на черт. 1.

I — элем роимый блок УПНК: 2 — проверяемый ПЭП. J — акустическая нагрузка или стандартный образец; 4 — осциллограф

ЧсрГ. 1

При измерении параметров раздельно-совмешенных НЭП ихтучающий преобразователь подключают к генератору, а приемный — к приемнику.

Осциллограф должен иметь следующие параметры: полосу пропускания 0,0—35.0 МГц; входное сопротивление не менее 1.0 МОм; входную емкость не более 30.0 пФ; диапазон амплитуд исследуемых сигналов О.ОЗ—ЗОО В; погрешность измерения амплитуд и временных интервалов не более 5.0 %.

Акустические нагрузки контактных ПЭП должны соответствовать черт. 2 и 3 и табл. I.

94

ГОСТ 23702-90 С. 3

Таблица ! Параметры акустических нагрузок

Диапаюн частот, МГц Материал Bucoia // или радиус R. и и Параметр шерохопл • гости по ГОСТ 27S9. мкм. не более Допуск плоскостности м Допуск килимд-рнчности Р и допуск параллельности К Затухание жука аг дБ/мм. не более Скорость звука. м/с Длина {диаметр) L. мм. не менее Ш нрнмд S. мм. не менее 0.16-1.0 Органическое стекло по ГОСТ 17622 75 ± 1, 125 ±1 Rz 20.0 0,05 0,1 0.1 2710 ± 100 250 200 1.0-14.0 Алюминиевый сплавД16Т по ГОСТ 4784 25 ± 0,5, 50 ±0,75 Ra 2.5 0.02 0.04 0.05 6420 ± 100 90 70 0,6—7,5 Сталь 45 но ГОСТ 1050 25 ± 0.5, 50 ± 0.75. 75 ± 1 На 0.63 0.02 0.04 0.05 5915 ± 100 90 70 5.0-30,0 Стекло кварцевое по ГОСТ 15130 25 ± 0.5, 50 ± 0,75 Ra 0.32 0.01 0.02 0.05 5970 ± 100 50

Примечание — Вместо алюминиевого сплава Д16Т допускается использовать сплав Д16ТПП по ГОСТ 21488, если значения скорости и затухания звука в нем такие, как приведенные в табл. 1.

Акустические нагрузки должны быть аттестованы по коэффициенту затухания в рабочем диапазоне частот с погрешностью Да, £ 1 / (2г), дБ / мм (z — высота // или радиус R нагрузки, мм).

Акустической нагрузкой иммерсионных НЭП служит питьевая вода по ГОСТ 2S74⁴, в которой на расстоянии z от НЭП находится плоский отражатель.

Плоский отражатель должен представлять собой прямой цилиндр (параллелепипед) из нержавеющей стали, удовлетворяющий условиям: высота Н 2: /_Л • v / 2 (/_v — длительность эхо-импульса по ГОСТ 26266, V— скорость звука встали); диаметр основания (сторона прямоугольника) не менее 60 мм: параметр шероховатости рабочей поверхности основания R_a 5 0,63 мкм; допуск плоскостности 0,02 мм.

Электронный блок УГ1НК должен соответствовать п. 1.7.

2.1.2. Подготовка и проведение измерений

Выбирают акустическую нагрузку для контактных ПЭН в зависимости от частотного диапазона (см. табл. 1) и типа ПЭГ1. Схема расположения ПЭМ на нагрузке должна соответствовать черт. 4—6. при этом каждой из указанных схем соответствуют следующие ПЭП: черт. 4 — контактные, контактно-иммерсионные прямые: черт. 5 — наклонные; черт. 6 — иммерсионные.

Чсрг. 4    Черт.    5    Черг.    6

При измерении по схеме черт. 6 значения z выбирают из ряда z = 5/г мм, где п = 1. 2, 3…..

Для ПЭП, у которых нормируют фокусное расстояние F, значение z устанавливают равным

Подключают ПЭП к установке и, притирая его к поверхности нагрузки, добиваются устойчивого повторения максимального значения эхо-сигнала. При измерении по схеме черт. 6 следует, изменяя ориентацию ПЭП относительно отражающей поверхности, добиваться максимального значения эхо-сигнала.

* На зерритории Российской Федерации действует ГОСТ Р 51232—9S.

95

С. 4 ГОСТ 23702-90

Измеряют с помощью осциллографа значения параметров эхо-импульса , Г)^<_\ ^,_Л(Л.,,

максимальное значение амплитуды (размаха) эхо-импульса, максимальное значение амплитуды (размаха) электрического напряжения возбуждения НЭП и длительность полупериодов. Отклонением

£/»д^} от его номинального значения является разность между измеренным и номинальным значениями.

При малых значениях эхо-сигнала допускается выключать между Г1ЭГ1 и осциллографом широкополосный усилитель и ограничитель амплитуд импульсов возбуждения.

2.1.3. Импульсный коэффициент преобразования . дБ. вычисляют по формуле

где U_n, U_K — максимальные значения амплитуд (размаха) электрического напряжения возбуждения НЭП и эхо и импульса, соответственно, В: К_у — коэффициент усиления широкополосного усилителя, включаемого между ПЭН и осциллографом.

2.1.4.    Для повышения точности измерения контактных ПЭМ по п. 2.1.3 допускается вводить

поправку у, исключающую влияние ослабления эхо-сигнала в нагрузке и обусловленную затуханием звука. Для этого в исходную форму (1) следует добавить слагаемое у = a, z. где а, — коэффициент затухания звука в материале на номинальной частоте f_VOM НЭП. дБ/мм, z —путь, пройденный звуком, мм.

При измерении иммерсионных НЭП допускается вводить поправку IV, исключающую влияние ослабления эхо-сигнала при переходе звука через границу вода — плоский отражатель. Для этого в формулу (1) следует добавить слагаемое W = -20 lg К где V — коэффициент отражения плоской волны при нормальном падении на границу раздела вода — плоский отражатель.

2.1.5.    Эффективную частоту эхо-импульса МГц, вычисляют по формуле

<¹>

где п — число полупериодов эхо-импульса, устанавливаемое в технических условиях на ПЭМ конкретного типа: т — длительность п полупериодов. мкс. Отклонением f_t от ее номинального значения является разность между значением f_t, полученным по формуле 2, и номинальным значением.

Дтя увеличения точности измерения допускается определять /₃ по спектру эхо-импульса. В этом случае эффективной частотой эхо-импульса f_t является частота, соответствующая максимуму спектра.

2.2. Метод измерения мгновенных значений импульсной характеристики I/\ длительности импульсной характеристики /_{яах (А)}, временных интервалов импульсной характеристики t’]~’ и импульсного

коэффициента преобразования К щ

2.2.1. Аппаратура

Измерения следует проводить на установке, схема которой приведена на черт. 7.

1

(50 ± I) Ом

Черт. 7

%

ГОСТ 23702-90 С. 5

Генератор видеоимпульсов (генератор ударного возбуждения УТ1НК) должен обеспечивать возбуждение НЭП импульсом тока экспоненциальной формы и иметь следующие параметры: амплитуда импульса тока на нагрузку С = 1000 пФ в пределах диапазона 2—15 А: длительность фронта _t й 1/2/мкс; постоянная времени экспоненциального импульса г = (1 //— т_{ф 4}) ± 0,1 // мкс, где /— номинальные значения частоты f_:V или f_t проверяемого ПЭП, МГц.

Широкополосный усилитель должен обеспечить усиление эхо-импульса в полосе частот 0,16—30.0 МГц и иметь коэффициент усиления не менее 60 дБ; регулировку усиления 0-60 дБ с погрешностью в пределах ±0,5 дБ; входное активное сопротивление не менее 1.0 кОм; входную емкость не более 30 пФ; динамический диапазон входных сигналов не менее 0.5 • I0″^J — 1,0 В; уровень шумов не более 50 мкВ. Широкополосный усилитель должен быть устойчив к перегрузкам сигналов генератора видеоимпульсов.

Осциллограф и акустические нагрузки должны иметь значения параметров, указанные в п. 2.1.1.

Допускается при измерении параметров специализированных ПЭП выбирать значения резистора R и входного сопротивления широкополосного усилителя такими, чтобы модуль их сопротивления при параллельном соединении был равен входному сопротивлению УГ1НК с отклонением в пределах допуска на входное сопрогиатение УПНК.

2.2.2. Подготовка и проведение измерений

Выбирают акустическую нагрузку, устанавливают на ней ПЭП и добиваются устойчивого повторения эхо-сигнала, как указано в п. 2.1.2.

Измеряют с помошью осциллографа значения параметров эхо-импульса U’)’\ /*’\ t_N, U___(черт. и максимальное значение импульса тока возбуждения.

U

in

О

il

Черт. 8

Параметры импульса тока возбуждения определяют измерением электрического напряжения на активном сопротивлении К_г включенном в цепь тока возбуждения ПЭП или подключенном к генератору через широкополосный трансформатор.

2.2.3. Импульсный коэффициент преобразования Кц/ , дБ, вычисляют по формуле

кVI * 20 lg

(3)

где U_mM — максимальное значение эхо-импульса, В; U_K — максимальное значение напряжения на сопротивлении Л,. В; R, — сопротиазение в цепи тока возбуждения ПЭП, Ом; К_с, — опорный

уровень tCyj я 1 В/Л.

97

7 — 2770

С. 6 ГОСТ 23702-90

2.2.4. Для повышения точности определения а » контактных ПЭМ по п. 2.2.3 допускается вводить поправку у, исключающую влияние ослабления эхо-сигнала в нагрузке, обусловленного затуханием звука. Для этого в исходную формулу (3) следует ввести слагаемое у, определенное в п. 2.1.4. Дтя иммерсионных ПЭП допускается вводить поправку IV, исключающую влияние ослабления эхо-сигнала при переходе звука через границу вода — плоский отражатель. Для этого в формулу (3) следует добавить слагаемое W, определенное в п. 2.1.4.

2.3. Метод измерения амплитудно-частотной характеристики K_VV{l/n (со), частоты максимума преобразования f_VV(VI) и ее отклонения от номинального значения, полосы пропускания Af_vv граничных частот полосы пропускания неравномерности амплитудно-частотной характеристики B_VLiU) и коэффициента преобразования    и    его    отклонения    от    номинального    значения

2.3.1. Аппаратура

Измерения следует проводить на установке, схема которой приведена на черт. 9 или 10.

^мпильеы _| Синхронизации

Инпдмсь^ CjJ MxPOhUSQuUiJ

/ — генератор радиоимпульсов; 2 — приемник; 3 — осциллограф: 4 — частота-мер: 5 — проверяемый ПЭП; 6 — акустическая нагрузка

г а ГГ I

/ — генератор импульсов возбуждения: 2 — приемник; 3 — осциллограф: V -анхшмгор спектра; 5— проверяемый ПЭП; 6 — акустическая нагрузка

Чсрг. 10

Черт. 9

Установка, показанная на черт. 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, а установка, показанная на черт. 10. — 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 (5—15)/»‘ мке (/— частота заполнения. МГц), амплитудой напряжения не менее 5/“’ 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 хуже 2 мВ, входное сопротивление не менее 20 Z_{n j} (<о) регулировку усиления 0—60 дБ с погрешностью не более 0,5 дБ. При работе в схеме черт. 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 6/»* и не более 600/»‘ В; длительность импульса в пределах диапазона (5—15)/~‘ мкс, где /— номинальное значение f_ut 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 п. 2.1.1.

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

98

ГОСТ 23702-90 С. 7

2.3.2. Подготовка и проведение измерений

2.3.2.1.    Выбирают акустическую нагрузку, устанавливают на ней ПЭП и добиваются устойчивого повторения первого эхо-импульса (далее — эхо-импульса), как указано в п. 2.1.2.

2.3.2.2.    Измерения на установке по черт. 9 выполняют следующим образом. В пределах рабочего диапазона частот ПЭП устанавливают п различных частот заполнения радиоимпульса, длительность которого должна быть такой, чтобы эхо-импульс имел в средней части не менее двух периодов установившихся синусоидальных колебаний. С помошью приемника и осциллографа определяют значения:

/-1,2,….л,    (4)

где    — амплитуда импульса напряжения возбуждения ПЭП на частоте J\    дБ;    и’_к    — амплитуда

импульса напряжения на сопротивлении R на частоте /’,дБ; и‘_а — амплитуда импульса напряжения эхо-импульса на частоте /’, дБ.

Измерения Ц*_ш и U „ выполняют при положении переключателя 1—2, U— при положении 1—3. Измерение £/„’<„ _Л) выполняют по амплитуде или размаху эхо-импульса в области установившихся колебаний.

2.3.2.3.    Измерения на установке по черт. 10 выполняют следующим образом. Устанавливают положение и длительность строба селектора приемника такими, чтобы на выход приемника поступал сигнал или только от эхо-импульса, или от импульса возбуждения ПЭП. Используя регулировки приемника и анализатора спектра, определяют в п точках рабочего диапазона частот ПЭП значения:

Kib -Vnl ^к‘ы “ г; — 0* ; i = I, 2,…, п,    (5)

где W’_H — амплитуда огибающей спектра импульса напряжения возбуждения ПЭП    на частоте    /’, дБ:

V ь — амплитуда огибающей спектра импульса напряжения на сопротивлении R на частоте /’, дБ:

U J, — амплитуда огибающей спектра эхо-импульса /’, дБ.

2.3.2.4.    Число точек // частотного диапазона по пп. 2.3.2.2, 2.3.2.3 выбирают из условия обеспечения требуемой точности измерения соответствующих параметров конкретного типа ПЭП.

2.3.2.5.    Обработка результатов измерений

Амплитудно-частотную характеристику K_v, (<о) определяют по формуле

(во) = Ки, * 201g (*„/*“,). /= I, 2, 3, … , /»,    (6)

где к’_ш — отношение напряжений, измеренных в пп. 2.3.2.2. 2.3.2.3, дБ; — сопротивление в цепи тока возбуждения ПЭП, Ом; К», — опорный уровень К_ш, равный I В/Л.

Амплитудно-частотной характеристикой    (<о) является зависимость K_vt) от частоты,

полненная по пп. 2.3.2.2, 2.3.2.3.

Максимальные значения К_т(1,_Л (со) являются коэффициентами преобразования K_bv , а соответствующие им частоты являются частотами максимума преобразования f_vtiyvh ■ Разности между значениями K_vu и f_vl,_{Vh и их номинальными значениями являются их отклонениями от номинальных значений соответственно.

Ширину полосы пропускания Af_bViVh вычисляют по формуле

Afmnpn -fuvwh ~fww.i)»    *⁷⁾

гае feu п.’/) * fvv it-/1 ~ верхняя и нижняя границы интервала частот, МГц. включающего в себя f_vtxon, на которых К_и1Льп ^ принимает значения на уровне минус 6 дБ.

Частоты f’_VV{Uh, fl_b |(//) равны соответственно граничным частотам пропускания /_и. /_и, МГц.

7*    99

С. 8 ГОСТ 23702-90

Неравномерность амплитудно-частотной характеристики    дБ.    вычисляют    по    формуле

Виишн — Kumvn ~ Kuuwn*    W

.. тхп.шд\ .. 111 in. шл\    .    ₄    ,/    .    »    .    .

где К _vv , K_VJ — минимальные (максимальные) значения, соответственно, К_иь{1о), A_{f /}(o))

в рабочей области частот НЭП, дБ.

2.3.2.6. Для повышения точности измерений параметров по п. 2.3.2.5 допускается вводить поправку К_т, исключающую влияние шунтирования Г1ЭП в режиме приема электрическим сопротивлением схемы измерения, а также для контактных НЭП поправку у. исключающую влияние ослабления эхо-сигнала, обусловленного затуханием звука в нагрузке, и для иммерсионных НЭП поправку W, исключающую    влияние    ослабления    эхо-сигнала при переходе звука через    границу    вода    —    плоский

отражатель.    Для    этого в исходные формулы (4), (5) следует ввести слагаемое    W    по    и.    2.1.4    и    (или) у

и (или) А’_ш, значения которых вычисляют по формулам:

Y = а/ z;    (9)

К_ш = — 20Ig(Z^/Z,),    (10)

где а} — коэффициент затухания звука в материале нагрузки на частоте / \ дБ/мм; z — путь,

пройденный эхо-сигналом в нагрузке, мм; Z“*_t — электрическое сопротивление НЭП на частоте

/’, Ом: Z_t — модуль электрического сопротивления схемы черт. 9, 10 между точкой •!» и корпусом при подключенном ПЭП, Ом.

2.4. Метод измерения электрического сопротивления ПЭН Zl^ita), Z£*. Z*_a\»

2.4.1. Аппаратура

Измерения следует проводить на установке, схема которой приведена на черт. 11, 12.

Zn f — проверяемый ПЭП; — электрическая itarpvi-

/— частотомер; 2— измеритель ЛЧХ; 3 — графопостроитель; Zn ( — проперяе* ммй ПЭП; Zl — электрическая нагрузка; 4 — акустическая нагрузка

Черт. 12

Черт. 11

Измеритель ЛЧХ — прибор для исследования амплитудно-частотных характеристик — должен иметь следующие параметры: диапазон частот не уже 0.1—35,0 МГц; погрешность измерения относительной амплитуды — в пределах ±(0.4 + 0.1 Л) дБ, где Л—измеренная относительная амплитуда, дБ; входное сопротивление не менее 20 Z_n , (со); входную емкость — не более 30 пФ.

Графопостроитель (двухкоординатный самописец) должен иметь диапазон масштабов регистрации по обоим каналам не уже 0.1—25,0 мВ/см; погрешность записи в пределах ±1 %.

Электрическая нагрузка Z, — активное или емкостное сопроти&тение, предназначенное для обеспечения постоянства амплитуды тока, протекающего через ПЭП, должно удоатетворять в рабочей области частот условию /Z, / 2 (10—20) Z_n t (со).

Акустическая нагрузка.

Нагрузка для контактного ПЭП должна соответствовать черт. 13.

100

ГОСТ 23702-90 С. 9

А (5:1)

Черт. 13

Материал — оргстекло, сталь 45, алюминиевый сплав Д16Т. Допуск плоскостности и параметры шероховатости рабочей поверхности должны соответствовать табл. I. Нагрузкой для иммерсионного ПЭГ1 служит вода.

Частотомер должен иметь параметры согласно п. 2.3.1.

2.4.2. Подготовка и проведение измерений

Выбирают акустическую нагрузку в зависимости от типа ПЭМ. Материал нагрузки должен быть таким же, как и материал нагрузки, используемой при измерении К_ьи, К»,у. Если K^_v, K_VL. измерялись с использованием нагрузки из кварцевого стекла, то при определении Z» , следует использовать

нагрузку из алюминиевого сплава Д16Т. При определении электрического сопротивления Z , нагрузкой НЭП служит воздух, акустическое сопротивление которого считают равным нулю.

Подключают НЭП к установке, как показано на черт. 11. Контактные ПЭП устанавливают на акустическую нагрузку. При атом прямой ПЭП устанавливают согласно черт. 14, наклонный — черт. 15.

Измерение электрического сопротивления ПЭП выполняют сравнением с сопротивлением Z_t опорного конденсатора или резистора. Для этого устанавливают масштабы изображения на экране измерителя ЛЧХ и графопостроителя, обеспечивающие наибольшую точность измерения. Проводят запись на графопостроителе кривой Z_{lt t} (to) и меток частоты. Подключают вместо ПЭП опор-

Чсрт. 14

Чсрг. 15

ные    сопротивления Z], 2\ и проводят запись графиков зависимости Z f * от частоты. Значения

Z    выбирают такими, чтобы кривые зависимости Z »¹ (со) легли в области минимума и максимума

кривой Z_n а (о>). Электрическое сопротивление Z_a а («) определяют, используя опорные значения

кривых Z . метки частоты и масштабы изображения. Значения    соответствуют    максимуму

(минимуму) кривой Z^ ^ (ю).

Значения Z_n . (со) можно также определять по кривой зависимости от Z _j (со) на экране измерителя ЛЧХ подбором Z_r при которых обеспечивается совпадение изображения Z (со) и Z _ (со) в точках минимума и максимума Z„ _а (<о). соответственно.

Сопротивления Z должны быть определены с погрешностью не более 2 %.

Для повышения точности измерений 2**2 , а также в случае, когда входное сопротивление измерителя ЛЧХ менее 20 Z_n t (со), допускается выполнять подключение ПЭП к измерителю ЛЧХ по схеме черт. !2, где / Z_ll£Z_ait(со) • (10—20). В этом случае на экране измерителя ЛЧХ наблюдается зависимость У_п > (со) = 1 / Z_n t (о>), а частотой резонанса является частота в точке максимума графика зависимости у£’_а(ю).

101

С. 10 ГОСТ 23702-90

2.5. Метод измерения коэффициент преобраювания K_eV{Ve}* частоты максимума преобразования f_9lполосы пропускания 6f_9V (1в(, неравномерности амплитудно-частотной характеристики

BpV(lb)

2.5.1.    Измеряют амплитудно-частотную характеристику K_vv (о>) и электрическое сопротивление

Z_XI j (<о), как указано п пп. 2.3, 2.4. Если выполнить измерение K_vv <<о) по п. 2.3. невозможно из-за большой длительности импульса возбуждения НЭП на уровне эхо-сигнала, то допускается использовать акустические    нагрузки,    имеющие значения Н больше указанных    в    табл.    1,    или    выполнять

измерения    К_иь (<о)    в теневом    варианте, используя для этого два дополнительных однотипных    НЭП.

установленных соосно с измеряемым ПЭГ1 на противоположной стороне акустической нагрузки. Проверяемый НЭП следует при этом подключить к приемнику.

2.5.2.    Вычисляют амплитудно-частотные характеристики K_aV (to), /^(to), дБ. по формулам:

(a»-10l_e[//^V,._i#/)²];    (И)

K_Va (со) = ^ K_tv «о) *10 lg[ HZ Г,., «о) (*,* )’*’ ],    (12)

где K_LV (to) — амплитудно-частотная характеристика. дБ;

Z— электрическое сопротивление НЭП. Ом; K_a°_V(Va} — опорный уровень, К ^ = I В/Па;

\К^ас1]= 1 Па/в): И — параметр взаимности, равный //?’*; «/— коэффициент затухания звука в

материале нагрузки на частоте /’, мм’¹.

При измерении K_vu в теневом варианте с использованием двух дополнительных ПЭП значения

каждого K_vv вычисляют по формуле = K_uv (/, k) + K_vv (/, /) — K_uv (/. A),

где /, k. I— 1,2, 3;    ^uu — коэффициент преобразования K_vv /-го ПЭП. дБ;

K_vu(/, к) = U’_n -f/f, — коэффициент преобразования преобразователей с номерами / и к, измеренный в теневом варианте; U‘_n — амплитуда напряжения эхо-нм пульса /-го ПЭП, дБ; {/* — амплитуда импульса возбуждения к-го ПЭП, дБ.

Значения И’ вычисляют по формуле //’ = //_Л1 ■Ю~^я‘^/за. где Н_пх = 25/ pv; S— площадь рабочей поверхности ПЭП. м-; р — плотность материалов нагрузки, кг/м³; v — скорость звука в материале

нагрузки, м/с. Значения // для прямых ПЭП. нагруженных на воду, органическое стекло, алюминиевый сплав Д16Т, стань 45, приведены на черт. 16—20 для различных значений безразмерных параметров:

ка = 2л/’a/\r, kz~ 2nf‘ г/v,    (13)

где /’— частота, Гц; а — радиус (или половина стороны квадрата) пьезопластины, м; г — путь, пройденный акустическим сигналом в нагрузке, м.

Когда конструкция ПЭП или материал акустической нагрузки не позволяют воспользоваться для вычисления параметров взаимности черт. 16—20. значения // должны быть указаны в технических условиях на конкретный тип ПЭП.

102

ГОСТ 23702-90 С. 11

Значения параметра шаимности // для ПЭП с круглой пьеюплаетиной, нагруженного на воду 0    500    1ООО 1S00 2000 2500 Л000 3500    40Q0    ч$С0 <2

I — Ка — Ю; 2 — ка — IS: 3 — ка — 20; 4 — ка — 25; 5 — ка — 30: 6 — ка — 35; 7- ка — 40; 8 — ка — 50: 9 — ка — 60; 10 — ка — 70: II — ка — 80; 12 — ка — 90; 13 — ка — 100: Н — ка — 150: IS — ка — 160 — 400: 16 — ка — 500 — 1600

Черт. 16

Значения параметра в«анмноети II для ПЭП с квадратной ньеюплаетиной. нагруженного на воду

Чсрг. 17

/ — ка — 10; 2 — ка — 20: 3 — ка — 25; 4 — ка — 30. S — ка — 35; 6 — ка — 40; 7- ка — 45: S — ка — 50; 9 — ка — 60; 10 — ка — 70; II- ка — 80; 12 — ка — 100; 13 — ка — 150; N — ка — 200 — 400

103

С. 12 ГОСТ 23702-90

Значения параметра взаимности // для ПЭН с круглой пьеюпластииой. нагруженного на органическое стекло

I — ка- 2.0. 2 — ка — 2.5; 3 — ка — 3.0. 4 — ка — 3.5; S — ка — 4.0: 6 — ка — 5.0; 7 — ка — 6.0; Я — ка — 7.5; 9 — ка — 10.0; 10- ка — 12.5; II — ка — 15,0; 12 — ка — 20.0; 13 — ка — 35

Черт. IS

Значения параметра взаимности // для ПЭП с круглой иьеюнластинон. натруженною на алюминиевый сплав Д16Т

Черт. 19

I — ка — 10; 2 — ка — 12; 3 — ка — 14; 4 — ка — 16; 5 —    — 18; 6 — ка — 20; 7 — ка — 2S; S — ка — 30: 9- ка — 40; 10 — ка — 60 — 205

104

ГОСТ 23702-90 С. 13

Значения параметра вшнмности // для НЭП с круглой ньсмиыасгниой. нагруженного на сталь 45

I — ка — 2,0; 2- ка- S.0: J — ка — 7.5; 4 — ка — 10.0; 5 — ка — 12.0; 6 — ка — 14.0; 7 — ка — 16.0; S — ка — 1S.0;    9    —    ка    — 20.0: 10 — ка — 22.0;    //    —    ка — 26.0; II — ка — 26.0; 12 — ка — 30.0; 13 — ка — 40.0; 14- ка — 60.0 — 120.0

Чсрг. 20

2.5.3. Максимальные значения К_а1лШ (ш). измеренные по п. 2.5.2, являются коэффициентами преобразования К„_иа<д), а соответствующие частоты являются частотами f_aV{Vc) ■

Ширину полосы пропускания 4^_(йв), МГц, вычисляют по формуле

bfaUi.de) — /

^гД^е faf(ba)» f«v

щего в себя f_aVil , на которых K_aVttMl (to) принимает значения на уровне минус 3 дБ.

Неравномерностъ амплитудно-частотной характеристики    (о>),    МГц.    вычисляют пофор-

муле

*«(т,    (15)

где    —    минимальные (максимальные) значения K_oU (to), K_La (со), соответственно.

в рабочей области частот ПЭГ1.

2.5.4. С целью повышения производительности измерений определение параметров f_eV{LW^дЛп1лзг    может    быть    выполнено    с    помощью    диэлектрических    преобразователей,    как    указано

в приложении 3, а определение K„_V(Lla), f_aUil,_e)