Национальный стандарт РФ ГОСТ Р 55725-2013 "Контроль неразрушающий. Преобразователи ультразвуковые пьезоэлектрические. Общие технические требования" (утв. приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 8 ноября 2013 г. N 1411-ст)

Non-destructive testing. Piezoelectric ultrasonic transducers. General technical requirements

Дата введения - 1 июля 2015 г.

Введен впервые

Введение

Стандарт устанавливает основные параметры и характеристики ультразвуковых пьезоэлектрических преобразователей, которыми определяется их назначение и область применения.

Целью данного стандарта является обеспечение взаимозаменяемости и совместимости ультразвуковых пьезоэлектрических преобразователей, выпускаемых различными изготовителями.

1 Область применения

Настоящий стандарт распространяется на ультразвуковые пьезоэлектрические преобразователи (далее - ПЭП) общего назначения с плоской рабочей поверхностью, применяемые для ультразвукового неразрушающего контроля с номинальными частотами от 0,5 до 30,0 МГц и выпускаемые на основании технических условий, и устанавливает общие технические требования к ним.

Настоящий стандарт не распространяется на специализированные ПЭП, не относящиеся к типам, приведенным в разделе 0, а также на ПЭП, которые были разработаны и выпущены до введения его в действие.

2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:

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

ГОСТ 12.1.001-89 Система стандартов безопасности труда. Ультразвук. Общие требования безопасности

Примечание - При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодному информационному указателю "Национальные стандарты", который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам ежемесячного информационного указателя "Национальные стандарты" за текущий год. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана недатированная ссылка, то рекомендуется использовать действующую версию этого стандарта с учетом всех внесенных в данную версию изменений. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, то рекомендуется использовать версию этого стандарта с указанным выше годом утверждения (принятия). Если после утверждения настоящего стандарта в ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, внесено изменение, затрагивающее положение, на которое дана ссылка, то это положение рекомендуется применять без учета данного изменения. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, рекомендуется применять в части, не затрагивающей эту ссылку.

3 Термины и определения

В настоящем стандарте применены следующие термины с соответствующими определениями.

3.1 пьезоэлектрический преобразователь: Устройство, предназначенное для преобразования акустического сигнала в электрический и обратно, основанное на применении прямого и обратного пьезоэлектрических эффектов и применяемое для работы в составе средств неразрушающего контроля.

3.2 ПЭП общего назначения: ПЭП, в технических условиях на который не установлен конкретный тип контролируемого изделия или группы изделий.

3.3 специализированный ПЭП: ПЭП, в технических условиях на который установлен конкретный тип контролируемого изделия или группы изделий.

3.4 калибровочный образец (мера): Образец из материала определенного состава с заданными физико-механическими и геометрическими характеристиками, предназначенный для калибровки (поверки) и определения параметров ПЭП и ультразвуковых приборов неразрушающего контроля. Для иммерсионных преобразователей в качестве калибровочного образца используют конструкцию, в состав которой входит иммерсионная ванна.

3.5 номинальная частота: Частота, выбранная изготовителем из стандартизованного ряда, указанного в приложении Б, и применяемая для идентификации ПЭП по основной области его применения.

3.6 испытательный возбуждающий сигнал: Импульс напряжения заданной формы, подаваемый на ПЭП для возбуждения акустических колебаний.

3.7 измерительный эхоимпульс: Временная зависимость напряжения на ПЭП, регистрируемая от стандартизованного отражателя, являющегося частью калибровочного образца (меры), после подачи испытательного возбуждающего сигнала и применяемая для определения параметров ПЭП.

3.8 амплитуда эхоимпульса: Максимальное значение огибающей измерительного эхоимпульса.

3.9 длительность эхоимпульса: Интервал времени, в течение которого амплитуда эхоимпульса превышает уровень минус 20 дБ от ее максимального значения.

3.10 частотная передаточная функция: Отношение Фурье-спектра измерительного эхоимпульса к Фурье-спектру испытательного возбуждающего сигнала.

3.11 амплитудно-частотная характеристика: Модуль передаточной функции.

3.12 частота максимума амплитудно-частотной характеристики : Частота, соответствующая максимальному значению амплитудно-частотной характеристики.

3.13 нижняя частота амплитудно-частотной характеристики : Нижняя частота среза амплитудно-частотной характеристики по уровню минус 6 дБ от ее максимального значения.

3.14 верхняя частота амплитудно-частотной характеристики : Верхняя частота среза амплитудно-частотной характеристики по уровню минус 6 дБ от ее максимального значения.

3.15 полоса пропускания : Разность между частотами и .

3.16 рабочая частота : Среднеарифметическое значение нижней и верхней частот амплитудно-частотной характеристики.

3.17 относительная полоса пропускания : Отношение полосы пропускания к рабочей частоте, выраженное в процентах.

3.18 коэффициент преобразования : Значение модуля передаточной функции на номинальной частоте.

3.19 реверберационно-шумовая характеристика (РШХ): Временная зависимость электрического напряжения на акустически не нагруженном ПЭП, нормированная на амплитуду испытательного возбуждающего сигнала, поданного на ПЭП.

3.20 нормированная диаграмма амплитуда-расстояние-диаметр (АРД): Семейство зависимостей амплитуды измерительного эхоимпульса на ПЭП от расстояния между ним и дисковым отражателем, построенных для отражателей различных диаметров, и нормированных на амплитуду возбуждающего сигнала.

3.21 акустическая ось: Прямая, проходящая через две точки максимальной амплитуды акустического поля в дальней зоне ПЭП.

3.22 точка выхода: Точка пересечения акустической оси с рабочей поверхностью ПЭП.

3.23 стрела ПЭП: Расстояние от точки выхода наклонного ПЭП до внешней поверхности передней стенки корпуса.

3.24 время задержки в ПЭП: Общее время задержки акустического сигнала при его прохождении через конструктивные элементы ПЭП при излучении и приеме.

3.25 диаграмма направленности ПЭП: Зависимость амплитуды акустического поля ПЭП в дальней зоне от направления относительно точки выхода при неизменном расстоянии от этой точки.

3.26 ширина диаграммы направленности: Угловой размер сектора диаграммы направленности ПЭП в плоскости, проходящей через акустическую ось, в пределах которого значения диаграммы направленности падают не более чем на 3 дБ по отношению к ее значению на акустической оси.

3.27 угол акустической оси: Угол между акустической осью и нормалью к рабочей поверхности преобразователя.

3.28 угол ввода: Угол между нормалью к поверхности меры, на которую установлен преобразователь, и линией, соединяющей ось бокового цилиндрического отражателя в мере с точкой выхода при установке преобразователя в положение, при котором амплитуда эхосигнала от отражателя наибольшая.

3.29 номинальный угол ввода: Угол ввода, выбранный изготовителем из стандартизованного ряда, приведенного в приложении Б, и применяемый для идентификации ПЭП по направленности его акустического поля.

3.30 угол скоса: Угол отклонения проекции акустической оси наклонного ПЭП на его рабочую поверхность от конструктивно заданного направления.

3.31 фокусное расстояние: Расстояние от точки выхода до точки, находящейся на акустической оси, в которой амплитуда акустического поля фокусирующего ПЭП максимальна.

3.32 размеры фокальной области: Продольный (вдоль акустической оси) и поперечный размеры пространственной области вблизи фокуса, на границах которой амплитуда акустического поля падает на 3 дБ по отношению к амплитуде в фокусе.

3.33 диапазон рабочих температур: Диапазон температур, в котором отклонения характеристик ПЭП не выходят за пределы значений, заданных в технических условиях на ПЭП конкретного типа.

4 Классификация ПЭП

4.1 ПЭП классифицируют по следующим признакам:

4.1.1 По способу осуществления акустического контакта:

- контактные;

- иммерсионные.

4.1.2 По направлению ввода акустических волн в исследуемый объект:

- прямые;

- наклонные;

- комбинированные.

4.1.3 По электроакустическому исполнению:

- совмещенные;

- раздельно совмещенные.

4.1.4 По наличию фокусировки:

- фокусирующие;

- нефокусирующие.

4.1.5 По основному типу применяемых волн:

- продольных волн;

- поперечных волн;

- поверхностных волн;

- головных волн.

4.2 Тип ПЭП определяют сочетанием перечисленных выше признаков.

4.3 Каждому типу ПЭП соответствует условное обозначение, рекомендуемая структура которого приведена в приложении А. Допускается применение других условных обозначений, принятых изготовителем.

5 Технические требования

5.1 ПЭП должны быть изготовлены в соответствии с требованиями настоящего стандарта и технических условий на ПЭП.

5.2 На боковой плоской поверхности наклонных ПЭП, предназначенных для ручного контроля, должна быть нанесена метка или шкала с меткой для обозначения точки выхода.

5.3 На ПЭП должна быть нанесена маркировка согласно приложению А. Маркировка и покрытие ПЭП должны быть стойкими к износу и воздействию контактных жидкостей.

5.4 Требования по устойчивости ПЭП к индустриальным радиопомехам, внешним воздействиям и электробезопасности должны соответствовать требованиям, установленным в стандартах и технических условиях на устройства и приборы неразрушающего контроля, для работы с которыми предназначен ПЭП.

5.5 Средний уровень звукового давления или колебательная скорость, или интенсивность ультразвука в зоне контакта ПЭП и оператора должны соответствовать ГОСТ 12.1.001-89 и не должны превышать соответственно 110 дБ, м/с и 0,1 .

5.6 ПЭП должны быть паспортизованы в соответствии с настоящим стандартом, а также ГОСТ Р 55808, причем каждый ПЭП должен быть обеспечен индивидуальным техническим паспортом.

5.7 Технический паспорт предоставляется изготовителем ПЭП с указанием даты паспортизации и исполнителя, выполнившего измерения.

5.8 Перечень информации, которая должна приводиться в техническом паспорте каждого ПЭП в пределах области применения настоящего стандарта, приведен в таблице 1.

5.9 Технический паспорт должен содержать информацию о нормативных документах, в соответствии с которыми выполняют измерение параметров ПЭП, а также условия хранения и транспортирования.

5.10 При наличии существенного влияния температуры на какой-либо параметр ПЭП, которое может привести к увеличению погрешности результатов измерений при применении ПЭП в составе аппаратуры неразрушающего контроля, изготовителем должна быть предоставлена информация о зависимости этого параметра от температуры.

5.11 Для ПЭП, предназначенных для применения при повышенных температурах поверхности объекта контроля, должна предоставляться информация о зависимости между максимальной температурой поверхности объекта контроля и допустимым временем нахождения ПЭП в контакте с этой поверхностью.

5.12 В паспорте должно быть указано максимальное допустимое электрическое напряжение, которое можно подавать на ПЭП.

5.13 При необходимости изготовитель может включать в паспорт дополнительную информацию, не содержащуюся в таблице 1. Примерная форма технического паспорта ПЭП приведена в приложении В.

Таблица 1 - Номенклатура основных показателей, устанавливаемых в техническом паспорте на ПЭП

Наименование показателя

Категория преобразователя

Контактный

Иммерсионный

прямой

наклонный

прямой

продольных волн

поперечных волн

продольных волн

поперечных волн

продольных волн

совмещенный

раздельно совмещенный

совмещенный

совмещенный

раздельно совмещенный

совмещенный

раздельно совмещенный

совмещенный

раздельно совмещенный

нефокусирующий

фокусирующий

нефокусирующий

фокусирующий

нефокусирующий

нефокусирующий

фокусирующий

нефокусирующий

фокусирующий

нефокусирующий

фокусирующий

нефокусирующий

фокусирующий

нефокусирующий

фокусирующий

нефокусирующий

фокусирующий

1 Наименование изготовителя

С

С

С

С

С

С

С

С

С

С

С

С

С

С

С

С

С

2 Тип ПЭП

С

С

С

С

С

С

С

С

С

С

С

С

С

С

С

С

С

3 Масса и габаритные размеры ПЭП

С

С

С

С

С

С

С

С

С

С

С

С

С

С

С

С

С

4 Размеры пьезоэлемента

С

С

С

С

С

С

С

С

С

С

С

С

С

С

С

С

С

5 Тип разъемов

С

С

С

С

С

С

С

С

С

С

С

С

С

С

С

С

С

6 Форма измерительного эхоимпульса

И

И

И

И

И

И

И

И

И

И

И

И

И

И

И

И

И

7 Длительность эхоимпульса

И

И

И

И

И

И

И

И

И

И

И

И

И

И

И

И

И

8 Амплитудно-частотная характеристика (АЧХ)

И

И

И

И

И

И

И

И

И

И

И

И

И

И

И

И

И

9 Верхняя и нижняя частоты АЧХ, частота максимума АЧХ

И

И

И

И

И

И

И

И

И

И

И

И

И

И

И

И

И

10 Рабочая частота

Р

Р

Р

Р

Р

Р

Р

Р

Р

Р

Р

Р

Р

Р

Р

Р

Р

11 Относительная полоса пропускания

Р

Р

Р

Р

Р

Р

Р

Р

Р

Р

Р

Р

Р

Р

Р

Р

Р

12 Коэффициент преобразования

И

И

И

И

И

И

И

И

И

И

И

И

И

И

И

И

И

13 РШХ

И

И

И

И

И

И

И

И

И

И

И

И

И

И

И

И

И

14 АРД-диаграмма

И, Р

И, Р

И, Р

И, Р

И, Р

И, Р

И, Р

И, Р

И, Р

И, Р

И, Р

И, Р

И, Р

И, Р

И, Р

И, Р

И, Р

15 Стрела ПЭП

-

-

-

-

-

И

И

И

И

И

И

И

И

-

-

-

-

16 Время задержки в ПЭП

И

И

И

И

И

И

И

И

И

И

И

И

И

И

И

И

И

17 Угол ввода

-

-

-

-

-

И

И

И

И

И

И

И

И

-

-

-

-

18 Угол скоса

-

-

-

-

-

И

И

И

И

И

И

И

И

-

-

-

-

19 Фокусное расстояние

-

И, Р

-

И, Р

-

-

И, Р

-

И, Р

-

И, Р

-

И, Р

-

И, Р

-

И, Р

20 Размеры фокальной области

-

И, Р

-

И, Р

-

-

И, Р

-

И, Р

-

И, Р

-

И, Р

-

И, Р

-

И, Р

21 Диапазон рабочих температур

С

С

С

С

С

С

С

С

С

С

С

С

С

С

С

С

С

Обозначение: С - справочные данные; И - измерение; Р - расчет; И, Р - измерение или расчет; "-" - данные не приводятся