“校准”这个术语用于表示与超声探伤仪相关的3种不同的过程:声速/零位校准,在对新材料进行检测或使用一个新探头时,就要进行声速/零位校准;参考校准,这种校准用于设置涉及到参考标准试块的检测;完成证书制作的校准,这种校准要定期进行,以验证仪器测量的准确性。
超声探伤仪利用精准计时的回波,测量厚度、深度或距离。为了将这些时间测量值转换为距离测量值,必须要在被测材料的声速、仪器所要求的必要零位偏移、探头类型或回波形状方面,对仪器进行配置。这个过程通常被称为声速/零位校准。任何超声厚度、深度或距离测量的准确度都取决于完成校准时所采用的准确度与用心程度。不正确的校准会生成不正确的读数。幸运的是,校准过程通常都很简单,而且不同材料和探头的校准都可以被存储起来,并被快速调用。
在声速校准过程中,探伤仪要测量与被测材料同质的参考样件的声速,然后将声速值存储起来,以便在根据测到的时间间隔值计算厚度时使用。影响声速的主要因素如下:材料密度和弹性、材料的组成成分、晶粒结构及温度。在零位校准过程中,探伤仪使用一个已知厚度的材料样件的测量值,计算零位偏移值,这个值用于补偿在整个脉冲传送时间中不是在被测样件中发生的实际声程的部分。在常用缺陷探测应用中影响零位值的主要因素是楔块延迟,即声波离开探头所需的时间值。其他因素包含电子转换延迟、电缆延迟和耦合剂延迟。
推荐使用的声速和零位校准程序是“两点校准”,这种校准需要使用具有不同厚度的与被测材料同质的样件,且用户要确切了解样件的维度尺寸。在缺陷探测应用中,两点校准经常使用IIW参考试块完成,这种试块可提供多个不同的声程长度。探头被耦合到已知长度的长声程和短声程,仪器测量每个声程的脉冲传送时间,操作人员输入已知厚度或距离。使用这4个数据点,即两个输入的厚度或距离值加上与每个值相关的测量出的传送时间值,仪器计算出可以解开方程的独一无二的声速和零位值。然后这些值被用于测量,并作为设置的一部分被存储起来。
大多数当代数字式探伤仪都有软件提示功能,目的是指导用户完成初始声速/零位校准过程。第4章将更详细地说明这个过程。
参考校准是使用适当的试块或相似的参考标准试块为特定的检测进行设置的过程。一般来说,这个过程涉及到根据参考标准试块建立一个信号波幅水平的操作,在实际检测中可使用这个波幅水平与来自被测样件的缺陷指示进行比较。所需参考校准的详细信息一般会在用户为每个具体检测制定的程序中有述。
完成证书制作的校准是在特定检测条件下记录超声仪器的测量准确度和线性的过程。对于缺陷探伤仪,水平(深度或距离)认证和垂直(波幅)认证都要提供。这种为提供证书而进行的校准经常要根据公认的标准或规范完成,如:ASTM E-317或EN12668。一般要将所记录检测条件下的测量准确度与制造商为某个特定仪器规定的公差进行比较。对于旧式模拟仪器,这种为提供证书而进行的校准必须以手动完成,需要操作人员收集数据;而数字式仪器通常使用可确认相关参数的计算机软件在自动过程中完成认证校准。
因为缺陷探测应用中的测量准确度在很大程度上取决于正确的设置及仪器自身的完整性,因此用户有责任根据某个具体检测所需的准确度水平,验证仪器的测量准确度。通常,只需使用适当的参考标准试块对读数进行核查的方法,就可以很容易地完成这项操作。