内容简介
ICS 19.100 J 04 备案号：44419—2014中华人民共和国机械行业标准
JB/T11731—2013
无损检测 超声相控阵探头通用技术条件
Non-destructivetesting
General specification for ultrasonic phased array probe
2014-07-01实施
2013-12-31发布
中华人民共和国工业和信息化部发布 中华人民共和国
机械行业标准
无损检测 超声相控阵探头通用技术条件
JB/T 11731—2013
*
机械工业出版社出版发行北京市百万庄人街22号
邮政编码：100037
*
210mm×297mm·1.5印张·49千字 2014年12月第1版第1次印刷
定价：24.00元
*
书号：15111·11600 网址：http：//www.cmpbook.com 编辑部电话： (010) 88379778 直销中心电话： （010）88379693
封面无防伪标均为盗版
版权专有 侵权必究 JB/T11731—2013
目 次
前言 1范围. 2规范性引用文件 3术语和定义 4分类.. 5检验条件.. 6检验方法和要求 7 检验规则 8标记. 9标志和标签. 10包装、运输和贮存附录A（规范性附录）探头数据表.. 附录B（资料性附录）线阵换能器阵元参数附录C（资料性附录）楔块技术资料图1不同阵列的几何结构简图图2串扰测试示意图图3 用超声脉冲反射法检测的测试装置图4 超声脉冲持续时问，图5 利用液浸法测试焦距，图6 聚焦液浸探头声场的轴向轮廊图7 液浸探头声场的横向轮廓..…. 图8 利用浸液法旋转球靶测试接收角，图9 背衬回波量测试.. 图10 楔块波束角测量. 图 B.1 换能器阵元参数示意图图C.1 带1个角度楔块参数定义图图C.2 带2个角度楔块参数定义图. 图 C.3 带弧面楔块第1阵元中心高度定义图图 C.4 带IHC楔块与常规楔块区别图C.5 楔块曲率类别示意图表1 用于不同频率的钢球（杆）的直径，表2超声相控阵探头的检验项目表A.1 探头数据表的基本内容和要求表C.1 楔块参数表，
II
12 13 13 15 16 17
10 10 16 17 18 18 19 20
11 15 17
I JB/T11731—2013
前言
本标准按照GB/T1.1一2009给出的规则起草。 本标准由中国机械工业联合会提出。 本标准由全国无损检测标准化技术委员会（SAC/TC56）归口。 本标准起草单位：广州多浦乐电子科技有限公司、上海艾因蒂克实业有限公司、上海泰司检测科技
有限公司。
本标准主要起草人：纪轩荣、龙绍军、谭大基、张瑞、章怡明。 本标准为首次发布。
II JB/T117312013
无损检测超声相控阵探头通用技术条件
1范围
本标准规定了超声相控阵探头的分类、技术要求和检验方法。 本标准适用于中心频率为0.5MHz～15MHz、阵元数为4～256的超声相控阵探头的型式检验和
出厂检验。本标准也可作为用户订货的验收依据。
2规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文
件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。
GB/T699优质碳素结构钢 GB/T12604.1无损检测术语超声检测 GB/T19001质量管理体系要求 GB/T19799.1无损检测超声检测 1号校准试块 GB/T23900 无损检测材料超声速度测量方法 GB/T27025 检测和校准实验室能力的通用要求
3术语和定义
GB/T12604.1界定的以及下列术语和定义适用于本文件。
3.1
串扰 crosstalk 相邻的2个阵元之间的信号相互耦合，是一个阵元振动引起相邻阵元受迫振动而产生的耦合信号
和电缆信号线之问的互感和互容引起线上的噪声信号的总和。 3.2
背衬回波backingecho 来自换能器背衬材料的反射回波。
3.3
阵元element 换能器分割成多个相互独立晶片，由单个或多个晶片所组成的具有独立收发功能的晶元组合称之
为一个阵元。 3.4
探头数据表 probedatasheet 随同每个探头提供探头性能信息的数据页。该数据页不必对单独探头性能提供测试证明。
3.5
扫描轴 日scanaxis 楔块的主角度方向规定为扫描轴。
1 JB/T11731—2013
4分类
本标准所适用的超声相控阵探头按如下进行分类： a）按阵列类别（见图1），可分为：
线阵探头： ·矩阵探头； ·凸阵探头； ·凹阵探头；：特殊构象探头（除以上4类之外）。
b）按探头类别，可分为：
：集成楔块接触式探头；：非集成楔块接触式探头；液浸式探头。
矩阵
线阵
凹阵
凸阵
图1不同阵列的几何结构简图
5检验条件
5.1 超声仪器
主要技术要求为：增益调节量超过100dB，低频起始位置小于或等于1kHz，频带宽度超过 30 MHz 5.2示波器
主要技术要求为：频带宽度大于100MHz，通道数大于或等于2个。 5.3频谱分析仪
频带宽度大于100MHz的频谱分析仪，或能够进行离散型傅里叶变换的示波器。 5.4阻抗分析仪
最小带宽60MHz的阻抗分析仪或阻抗/增益/相位分析仪。 5.5 5函数发生器
主要技术要求为： a）调制输出幅度：0Vpp~20Vpp； b）高频信号频率范围：0.1MHz30MHz； c）调制脉冲起始范围：20ns～2000s; d）调制脉冲宽度范围：8ns～1999s。
2 JB/T11731——2013
5.6可选的附加设备
电磁-声探头（EMA）和接收器。 5.7聚苯乙烯试块 5.7.1试块材料
制作试块的聚苯乙烯材料，要求其声速为（2330土20）m/s、声阻抗为（2.5土0.1）Mrayl。 5.7.2 2半圆柱形试块
试块半径大于换能器长度10mm以上，长度大于换能器宽度20mm以上。每个试块的厚度应等于或大于其半径。 5.7.3平面试块
试块厚度范围10mm200mm，长度大于换能器长度20mm以上，试块宽度大于换能器宽度20mm 以上。 5.81号校准试块
符合GB/T19799.1的要求。 5.9钢质平面反射靶
宜选用符合GB/T699的20钢或45钢，晶粒度为7级～8级，厚度为探头波长5倍以上（波长按靶材中超声波速度计算），靶的横向尺寸应至少比探头在聚焦区末端声束直径宽10倍。 5.10钢球或半球形端部的钢杆
宜选用符合GB/T699的20钢或45钢，晶粒度为7级～8级，具有光滑表面的钢球或半球形端部
的钢杆。对于不同的探头中心频率f，其直径d见表1。
表1用于不同频率的钢球（杆）的直径
d/mm d≤3 3
液浸槽可以是手动或自动扫描的，探头架应具有以下6个自由轴： a）3个直线轴X、Y、Z； b）两个可自由旋转15°以上轴和2； c）一个360°旋转轴。
5.12量具
a）长度大于或等于150mm的游标卡尺； b）厚度从0.02mm开始的厚度塞规； c）长度大于或等于100mm的刀口平度尺。
3 JB/T11731—2013
6检验方法和要求
6.1物理性能 6.1.1检验方法
目视检验探头外侧有无正确标识和装配，以及可能影响其当前或以后可靠性的物理损伤。用游标卡尺测量探头的外形尺寸。特别是对于平面探头用平度刀口尺和塞尺测量探头接触表面的平直度。 6.1.2要求
探头尺寸应符合探头数据表（见附录A）的要求，无物理损伤。尤其对于平面探头，整个探头表面与平度刀口尺的问隙不应大于0.05mm。 6.2防渗漏性能 6.2.1检验方法
对于非液浸探头，把探头没于1m水下，12h后取出探头，把探头表面擦拭干净，再把探头放入真空缸中，抽真空至-1kPa以下，持续5min，用5倍～40倍放大镜检查探头表面是否有渗漏。
对于液浸探头，把探头浸于1m水下，48h后取出探头，把探头表面擦拭干净，再把探头放入真
空缸中，抽真空至-1kPa以下，持续5min，用5倍～40倍放大镜检查探头表面是否有渗漏。 6.2.2要求
探头应无渗漏。
6.3电阻抗和静态电容 6.3.1检验方法
把探头通过固定电缆连接到阻抗分析仪，探头无需耦合到试块。 在探头中心频率的均匀问隔内为对应频率绘制阻抗模数和相位曲线。 测量探头谐振频率与反谐振频率点的阻抗值。 在1kHz频率激励下，测量探头的静态电容值。
6.3.2要求
若探头有n个阵元，测量第1个阵元、第n个阵元、最中问间1个阵元，共3个阵元。 注：最中间1个阵元的选取：n为数时，取第n/2个阵元；n为奇数时，取第（n+1）/2个阵元。 检验结果允许与标称值偏差土15%。
6.4串扰 6.4.1检验方法
按图2所示装置进行测试，函数发生器输出频率设置为探头中心频率，采用连续正弦波工作模式，函数发生器输出端接探头的某一阵元，用示波器测量此阵元带载条件下激励信号幅度，此值标为
Ai，再用示波器另一通道测量与之相邻的阵元所接收到的受迫信号幅度，此值标为A2，串扰值用式（1）进行计算。
串扰值=20lg(A2/A).
... (1)
4 ICS 19.100 J 04 备案号：44419—2014
中华人民共和国机械行业标准
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中华人民共和国工业和信息化部发布 中华人民共和国
机械行业标准
无损检测 超声相控阵探头通用技术条件
JB/T 11731—2013
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机械工业出版社出版发行北京市百万庄人街22号
邮政编码：100037
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210mm×297mm·1.5印张·49千字 2014年12月第1版第1次印刷
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书号：15111·11600 网址：http：//www.cmpbook.com 编辑部电话： (010) 88379778 直销中心电话： （010）88379693
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版权专有 侵权必究 JB/T11731—2013
目 次
前言 1范围. 2规范性引用文件 3术语和定义 4分类.. 5检验条件.. 6检验方法和要求 7 检验规则 8标记. 9标志和标签. 10包装、运输和贮存附录A（规范性附录）探头数据表.. 附录B（资料性附录）线阵换能器阵元参数附录C（资料性附录）楔块技术资料图1不同阵列的几何结构简图图2串扰测试示意图图3 用超声脉冲反射法检测的测试装置图4 超声脉冲持续时问，图5 利用液浸法测试焦距，图6 聚焦液浸探头声场的轴向轮廊图7 液浸探头声场的横向轮廓..…. 图8 利用浸液法旋转球靶测试接收角，图9 背衬回波量测试.. 图10 楔块波束角测量. 图 B.1 换能器阵元参数示意图图C.1 带1个角度楔块参数定义图图C.2 带2个角度楔块参数定义图. 图 C.3 带弧面楔块第1阵元中心高度定义图图 C.4 带IHC楔块与常规楔块区别图C.5 楔块曲率类别示意图表1 用于不同频率的钢球（杆）的直径，表2超声相控阵探头的检验项目表A.1 探头数据表的基本内容和要求表C.1 楔块参数表，
II
12 13 13 15 16 17
10 10 16 17 18 18 19 20
11 15 17
I JB/T11731—2013
前言
本标准按照GB/T1.1一2009给出的规则起草。 本标准由中国机械工业联合会提出。 本标准由全国无损检测标准化技术委员会（SAC/TC56）归口。 本标准起草单位：广州多浦乐电子科技有限公司、上海艾因蒂克实业有限公司、上海泰司检测科技
有限公司。
本标准主要起草人：纪轩荣、龙绍军、谭大基、张瑞、章怡明。 本标准为首次发布。
II JB/T117312013
无损检测超声相控阵探头通用技术条件
1范围
本标准规定了超声相控阵探头的分类、技术要求和检验方法。 本标准适用于中心频率为0.5MHz～15MHz、阵元数为4～256的超声相控阵探头的型式检验和
出厂检验。本标准也可作为用户订货的验收依据。
2规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文
件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。
GB/T699优质碳素结构钢 GB/T12604.1无损检测术语超声检测 GB/T19001质量管理体系要求 GB/T19799.1无损检测超声检测 1号校准试块 GB/T23900 无损检测材料超声速度测量方法 GB/T27025 检测和校准实验室能力的通用要求
3术语和定义
GB/T12604.1界定的以及下列术语和定义适用于本文件。
3.1
串扰 crosstalk 相邻的2个阵元之间的信号相互耦合，是一个阵元振动引起相邻阵元受迫振动而产生的耦合信号
和电缆信号线之问的互感和互容引起线上的噪声信号的总和。 3.2
背衬回波backingecho 来自换能器背衬材料的反射回波。
3.3
阵元element 换能器分割成多个相互独立晶片，由单个或多个晶片所组成的具有独立收发功能的晶元组合称之
为一个阵元。 3.4
探头数据表 probedatasheet 随同每个探头提供探头性能信息的数据页。该数据页不必对单独探头性能提供测试证明。
3.5
扫描轴 日scanaxis 楔块的主角度方向规定为扫描轴。
1 JB/T11731—2013
4分类
本标准所适用的超声相控阵探头按如下进行分类： a）按阵列类别（见图1），可分为：
线阵探头： ·矩阵探头； ·凸阵探头； ·凹阵探头；：特殊构象探头（除以上4类之外）。
b）按探头类别，可分为：
：集成楔块接触式探头；：非集成楔块接触式探头；液浸式探头。
矩阵
线阵
凹阵
凸阵
图1不同阵列的几何结构简图
5检验条件
5.1 超声仪器
主要技术要求为：增益调节量超过100dB，低频起始位置小于或等于1kHz，频带宽度超过 30 MHz 5.2示波器
主要技术要求为：频带宽度大于100MHz，通道数大于或等于2个。 5.3频谱分析仪
频带宽度大于100MHz的频谱分析仪，或能够进行离散型傅里叶变换的示波器。 5.4阻抗分析仪
最小带宽60MHz的阻抗分析仪或阻抗/增益/相位分析仪。 5.5 5函数发生器
主要技术要求为： a）调制输出幅度：0Vpp~20Vpp； b）高频信号频率范围：0.1MHz30MHz； c）调制脉冲起始范围：20ns～2000s; d）调制脉冲宽度范围：8ns～1999s。
2 JB/T11731——2013
5.6可选的附加设备
电磁-声探头（EMA）和接收器。 5.7聚苯乙烯试块 5.7.1试块材料
制作试块的聚苯乙烯材料，要求其声速为（2330土20）m/s、声阻抗为（2.5土0.1）Mrayl。 5.7.2 2半圆柱形试块
试块半径大于换能器长度10mm以上，长度大于换能器宽度20mm以上。每个试块的厚度应等于或大于其半径。 5.7.3平面试块
试块厚度范围10mm200mm，长度大于换能器长度20mm以上，试块宽度大于换能器宽度20mm 以上。 5.81号校准试块
符合GB/T19799.1的要求。 5.9钢质平面反射靶
宜选用符合GB/T699的20钢或45钢，晶粒度为7级～8级，厚度为探头波长5倍以上（波长按靶材中超声波速度计算），靶的横向尺寸应至少比探头在聚焦区末端声束直径宽10倍。 5.10钢球或半球形端部的钢杆
宜选用符合GB/T699的20钢或45钢，晶粒度为7级～8级，具有光滑表面的钢球或半球形端部
的钢杆。对于不同的探头中心频率f，其直径d见表1。
表1用于不同频率的钢球（杆）的直径
d/mm d≤3 3
液浸槽可以是手动或自动扫描的，探头架应具有以下6个自由轴： a）3个直线轴X、Y、Z； b）两个可自由旋转15°以上轴和2； c）一个360°旋转轴。
5.12量具
a）长度大于或等于150mm的游标卡尺； b）厚度从0.02mm开始的厚度塞规； c）长度大于或等于100mm的刀口平度尺。
3 JB/T11731—2013
6检验方法和要求
6.1物理性能 6.1.1检验方法
目视检验探头外侧有无正确标识和装配，以及可能影响其当前或以后可靠性的物理损伤。用游标卡尺测量探头的外形尺寸。特别是对于平面探头用平度刀口尺和塞尺测量探头接触表面的平直度。 6.1.2要求
探头尺寸应符合探头数据表（见附录A）的要求，无物理损伤。尤其对于平面探头，整个探头表面与平度刀口尺的问隙不应大于0.05mm。 6.2防渗漏性能 6.2.1检验方法
对于非液浸探头，把探头没于1m水下，12h后取出探头，把探头表面擦拭干净，再把探头放入真空缸中，抽真空至-1kPa以下，持续5min，用5倍～40倍放大镜检查探头表面是否有渗漏。
对于液浸探头，把探头浸于1m水下，48h后取出探头，把探头表面擦拭干净，再把探头放入真
空缸中，抽真空至-1kPa以下，持续5min，用5倍～40倍放大镜检查探头表面是否有渗漏。 6.2.2要求
探头应无渗漏。
6.3电阻抗和静态电容 6.3.1检验方法
把探头通过固定电缆连接到阻抗分析仪，探头无需耦合到试块。 在探头中心频率的均匀问隔内为对应频率绘制阻抗模数和相位曲线。 测量探头谐振频率与反谐振频率点的阻抗值。 在1kHz频率激励下，测量探头的静态电容值。
6.3.2要求
若探头有n个阵元，测量第1个阵元、第n个阵元、最中问间1个阵元，共3个阵元。 注：最中间1个阵元的选取：n为数时，取第n/2个阵元；n为奇数时，取第（n+1）/2个阵元。 检验结果允许与标称值偏差土15%。
6.4串扰 6.4.1检验方法
按图2所示装置进行测试，函数发生器输出频率设置为探头中心频率，采用连续正弦波工作模式，函数发生器输出端接探头的某一阵元，用示波器测量此阵元带载条件下激励信号幅度，此值标为
Ai，再用示波器另一通道测量与之相邻的阵元所接收到的受迫信号幅度，此值标为A2，串扰值用式（1）进行计算。
串扰值=20lg(A2/A).
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