CN105548371B - 低压电器电触头超声波无损检测用测试块及其组合和应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种低压电器电触头超声波无损检测用测试块及其组合和应用，所述测试块由三部分组成：第一部分为凸字型部件，第二部分为圆环形密封部件，第三部分为密封盖；所述圆环形密封部件安装在所述凸字型部件底部，所述圆形密封盖设置在所述凸字型部件顶部，所述圆环形密封部件位于所述凸字型部件、所述密封盖之间；所述凸字型部件是指整体呈凸字型结构，凸字型的上下两部分均是圆柱体或长方体；所述凸字型部件内部均设有梯形孔。测试块单独使用其中任意一个测试块或者多个测试块任意组合。本发明可供检测人员方便的使用于探头、检测设备的性能测试、灵敏度的调整，检测特殊形状工件时的调整以及测量范围的调整等方面的工作。

Description

低压电器电触头超声波无损检测用测试块及其组合和应用

技术领域

本发明属于超声波探伤装备技术领域，更具体地说，是涉及一种低压电器电触头无损检测用测试块及其组合和应用。

背景技术

超声波检测是目前应用最为广泛的无损检测方法之一。它具有穿透力强、设备轻便、检测成本低、检测效率高，并可以即时知道检测结果等优点。

在低压电器的无损检测行业中，焊接质量的好坏是通过测量C扫图像的钎着率作为评定的依据。在实际检测中，仅仅通过检测设备面板上的各种调节按钮往往不足以定量地记录检测设备的灵敏度以及其他有关的检测条件，这就给定量测量以及后续的验证带来困难，同时也不方便测量检测系统的性能。

现有的测试块有国际标准试块和国家标准试块，但标准试块往往结构复杂，且不同的标准试块由于组成的不同其主要用途各异，检测人员在选择和使用时非常不便。

经检索发现，中国专利CN104777235A，公布了一种低压电器电触点超声波无损检测用弧面斜面型测试工件，包括测试块，所述测试块为长方体，所述长方体下表面及侧表面均为平面，上表面由第一平面、倾斜角度为1～10°的第一斜面、倾斜角度为10～20°的第二斜面、圆弧半径为10～50mm的圆柱面以及第二平面依次连接而成。该发明充分考虑低压电器领域电触头的形状特点，能够配合超声波扫描技术，完成超声波探头对具有斜面或圆弧面工件的检测能力进行标定；可以弥补其他多种标准中规定的测试块的不足，提高工作效率，具有很高的推广应用价值。

以上发明虽然可以提供一套比较完整的测试块，但是在实际使用时，仍不能快速地根据扫查结果完成对检测系统的标定，同时，也不能方便的进行检测设备的性能测试。

发明内容

针对上述现有技术中的缺陷，本发明的目的是设计一种低压电器电触头超声波无损检测用测试块及其组合和应用，可供检测人员方便的使用于探头、检测设备的性能测试、灵敏度的调整，检测特殊形状工件时的调整以及测量范围的调整等方面的工作。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

本发明提供一种低压电器电触头超声波无损检测用测试块，所述测试块由三部分组成：第一部分为凸字型部件，第二部分为圆环形密封部件，第三部分为密封盖；所述圆环形密封部件安装在所述凸字型部件底部，所述圆形密封盖设置在所述凸字型部件顶部；所述凸字型部件是指整体呈凸字型结构，凸字型的上下两部分均是圆柱体或长方体；所述凸字型部件内部均设有梯形孔。

进一步的，所述凸字型部件的圆柱体或长方体的底部设有圆环形凹槽，并设有螺纹孔；所述圆环形橡胶密封垫安装在所述圆环形凹槽内；所述密封盖上设有螺纹孔，所述螺纹孔与所述凸字型圆柱体或长方体底部的螺纹孔相配合，从而通过螺钉将所述三部分固定为一体。

在一优选方式中：所述测试块，其凸字型部件的上下两部分均为圆柱体，圆柱体上表面为平面，内部设有梯形孔，此种结构测试块称为平面测试块。

进一步的，所述平面测试块分为两种，使用时任选一种或两种：

第一种：平面测试块，其圆柱体内部具有一梯形孔，且梯形孔和外部圆柱同轴；所述梯形孔为盲孔，所述梯形孔的顶部距离圆柱体的上表面有一厚度；所述测试块的所述梯形孔底部直径比所述梯形孔顶部直径大；

第二种：平面测试块，其圆柱体内部设有第一、第二上下两个梯形孔；所述第二梯形孔位于所述第一梯形的下面位置；所述第二梯形孔的顶部为所述第一梯形孔的底部；所述第一梯形孔的顶部至圆柱体上表面有一厚度，所述第一梯形孔底部直径比所述第一梯形孔顶部直径大；所述第二梯形孔的底部直径大于所述第二梯形孔的顶部直径。

在一优选方式中：所述测试块，其凸字型部件的上下两部分均为圆柱体，所述上半部分圆柱体的上表面是球面；此种结构测试块称为球面测试块。

进一步的，所述球面测试块，其圆柱体内部设有一梯形孔，所述梯形孔与所述圆柱体同轴；所述测试块内部梯形孔的顶部圆心到所述球面有一厚度；所述测试块梯形孔底部直径大于所述梯形孔顶部直径。

在一优选方式中：所述测试块，其凸字型部件的上半部分为类长方体，下半部分为长方体；所述类长方体是指长方体的上表面是圆柱面，且其投影为正方形；此种结构测试块称为圆柱面测试块。

进一步的，所述圆柱面测试块内部设有一梯形孔，所述梯形孔的中心是所述类长方体的中心；所述测试块内部梯形孔的顶部圆心到所述圆柱面有一厚度；所述测试块梯形孔底部直径略大于所述梯形孔顶部直径。

本发明还提供一种上述低压电器领域电触头无损检测用测试块的组合，所述测试块的组合是一套测试块，包括多个测试块，按上表面的形状分为3组：平面组、球面组和圆柱面组；其中平面组为至少2个平面测试块，球面组为1个球面测试块，圆柱面组为1个圆柱面测试块；使用时，测试块单独使用其中任意一个测试块或者多个测试块任意组合；

所述至少2个平面测试块，其中至少一个平面测试块的圆柱体内部具有一梯形孔(即第一种平面测试块)，至少一个平面测试块的圆柱体内部设有第一、第二上下两个梯形孔(即第二种平面测试块)。具体数量根据实际需要进行选择。

本发明还提供一种上述低压电器领域电触头无损检测用测试块的应用，是指：所述测试块用于低压电器领域电触头无损检测；

利用超声波无损检测设备进行检测时，目标检测面是测试块内部梯形孔的顶部圆所在的平面；

检测时，总的检测面积等于测试块第一部分上半部分圆柱体或长方体的上表面的面积，而检测结果的缺陷面积是测试块内部梯形孔的顶部圆的面积，理论计算钎着率为：(总的检测面积-梯形孔顶部圆的面积)/总的检测面积；同时，梯形孔能消除超声无损检测的边缘效应；

将理论值与检测得到的钎着率相比较，完成对探头的标定；

组合使用时，得到多组理论值与实际检测值，通过分析理论值与实际检测值，能得到检测设备的线性性能。

由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

本发明无损检测用测试块，既可以整套使用，也可以单独使用其中任意一个测试块或其任意组合，能够配合超声波扫描技术，扫查每个测试块之后可以得到相对应的钎着率，完成对探头的标定以及对检测设备的性能测试以及灵敏度的调整等方面的工作。本发明简单，使用方便，可替代多种标准中规定的测试块，提高工作效率，具有很高的推广应用价值。

附图说明

图1为本发明一个平面组测试块的装配体的轴测图；

图2为本发明测试块用密封圈结构示意图；

图3为本发明测试块的底座结构示意图；

图4(a)-图4(g)为本发明平面组1#-7#测试块第一部分的剖视图；

图5为本发明平面组8#测试块第一部分的剖视图；

图6(a)、图6(b)为本发明球面组9#测试块第一部分剖视图和轴测图；

图7(a)、图7(b)为本发明柱面组10#测试块第一部分剖视图和轴测图；

图中：凸字型圆柱体或凸字型长方体1，圆环形密封部件2，密封盖3，梯形孔4，凸字型部件的上表面5，梯形孔的顶部6和梯形孔的底部7，第一梯形孔8和第二梯形孔9。

具体实施方式

以下对本发明的技术方案作进一步的说明，以下的说明仅为理解本发明技术方案之用，不用于限定本发明的范围，本发明的保护范围以权利要求书为准。

如图1-图7所示，一种低压电器电触头超声波无损检测用测试块的组合，包括一套共10个测试块，根据测试块上表面的形状不同，分为平面、球面和圆柱面3组，其中平面组为8个平面测试块，球面组为1个球面测试块，圆柱面组为1个圆柱面测试块。

平面组的8个平面测试块又根据内部结构的不同分为两类，第1类为1#测试块、2#测试块、3#测试块、4#测试块、5#测试块、6#测试块、7#测试块；第2类为8#测试块。球面组为9#测试块。圆柱面组为10#测试块。该套测试块在位置上没有确定的约束，使用时可以使用整套10个测试块作为测试块，也可以单独使用其中任意一个或多个的组合。加工时，每个测试块可单独加工。

每个测试块由三部分组成：1#、2#、3#、4#、5#、6#、7#、8#测试块第一部分凸字型部件，凸字型的上下两部分均是圆柱体，9#测试第一部分凸字型部件，凸字型上部分为圆柱体(圆柱体上表面5为球面)，下部分为圆柱体；10#测试块第一部分凸字型部件，凸字型的上部分是类正方体，下部分是长方体；第二部分为圆环形密封部件2(如圆环形橡胶密封垫)，第三部分为密封盖3(如圆形密封盖)。所述圆环形密封部件2安装在所述凸字型部件底部，所述密封盖3设置在所述凸字型部件2顶部，所述圆环形密封部件2位于所述凸字型部件、所述密封盖3之间；所述凸字型部件内部均设有梯形孔4(孔的纵截面形状)。

以下对上述各个测试块的结构以举例的方式进行详细说明：

如图1所示，为本发明一实施例中的平面测试块的装配图，即上述的平面组测试块1#、2#、3#、4#、5#、6#、7#，每个测试块由三部分组成，第一部分为凸字型圆柱体1(凸字型部件)，第二部分为圆环形密封部件2，第三部分为圆形密封盖3。所述测试块的第一部分凸字型圆柱体1底面设有圆环形凹槽，并设有螺纹孔；所述圆环形密封部件2安装在所述圆环形凹槽内；所述圆形密封盖3上设有螺纹孔，所述螺纹孔与所述凸字型圆柱体1底部的螺纹孔相配合；通过螺钉，将所述三部分固定为一体。

如图4(a)所示为1#测试块第一部分的剖视图。凸字型圆柱体上表面5的直径为50mm；内部设有梯形孔4，所述梯形孔4和圆柱体同轴；所述梯形孔4的顶部6到圆柱体的上表面5的距离为1.5mm；梯形孔顶部6圆的直径为15mm，底部7圆的直径为17mm；经计算，所述梯形孔顶部6圆的面积与所述1#测试块第一部分的上部分圆柱体的上表面5的面积之比为15²/50²＝0.09，即9％。

如图4(b)所示为2#测试块第一部分的剖视图。凸字型圆柱体上表面5的直径为50mm；内部设有梯形孔4，所述梯形孔4和圆柱体同轴；所述梯形孔的顶部6到圆柱体的上表面5的距离为1.5mm；梯形孔顶部6圆的直径为20mm，底部7圆的直径为22mm；经计算，所述梯形孔顶部6圆的面积与所述1#测试块第一部分的上部分圆柱体的上表面5的面积之比为20²/50²＝0.16，即16％。

如图4(c)所示为3#测试块第一部分的剖视图。凸字型圆柱体上表面5的直径为50mm；内部设有梯形孔4，所述梯形孔4和圆柱体同轴；所述梯形孔的顶部66到圆柱体的上表面5的距离为1.5mm；梯形孔顶部圆6的直径为25mm，底部圆7的直径为27mm；经计算，所述梯形孔顶部6圆的面积与所述1#测试块第一部分的上部分圆柱体的上表面5的面积之比为25²/50²＝0.25，即25％。

如图4(d)所示为4#测试块第一部分的剖视图。凸字型圆柱体上表面5的直径为50mm；内部设有梯形孔4，所述梯形4孔和圆柱体同轴；所述梯形孔的顶部6到圆柱体的上表面5的距离为1.5mm；梯形孔顶部6圆的直径为30mm，底部圆6的直径为32mm；经计算，所述梯形孔顶部6圆的面积与所述1#测试块第一部分的上部分圆柱体的上表面5的面积之比为30²/50²＝0.36，即36％。

如图4(e)所示为5#测试块第一部分的剖视图。凸字型圆柱体上表面5的直径为50mm；内部设有梯形孔4，所述梯形孔4和圆柱体同轴；所述梯形孔的顶部6到圆柱体的上表面5的距离为1.5mm；梯形孔顶部6圆的直径为35mm，底部7圆的直径为37mm；经计算，所述梯形孔顶部6圆的面积与所述1#测试块第一部分的上部分圆柱体的上表面5的面积之比为35²/50²＝0.49，即49％。

如图4(f)所示为6#测试块第一部分的剖视图。凸字型圆柱体上表面5的直径为50mm；内部设有梯形孔4，所述梯形孔4和圆柱体同轴；所述梯形孔的顶部6到圆柱体的上表面5的距离为1.5mm；梯形孔顶部6圆的直径为40mm，底部7圆的直径为42mm；经计算，所述梯形孔顶部6圆的面积与所述1#测试块第一部分的上部分圆柱体的上表面5的面积之比为40²/50²＝0.64，即64％。

如图4(g)所示为7#测试块第一部分的剖视图。凸字型圆柱体上表面5的直径为50mm；内部设有梯形孔4，所述梯形孔4和圆柱体同轴；所述梯形孔的顶部6到圆柱体的上表面5的距离为1.5mm；梯形孔顶部6圆的直径为45mm，底部7圆的直径为47mm；经计算，所述梯形孔顶部6圆的面积与所述1#测试块第一部分的上部分圆柱体的上表面5的面积之比为45²/50²＝0.81，即81％。

如图5所示为为本发明一实施例中的平面测试块的装配图，即平面组8#测试块第一部分的剖视图。8#测试块上部分圆柱体的直径为50mm；内部设有上第一梯形孔8、第二梯形孔9，上、下2个梯形孔，所述梯形孔和圆柱体同轴；所述第一梯形孔8的顶部到圆柱体的上表面5的距离为2mm；所述第一梯形孔8顶部圆的直径为20mm，底部圆的直径为45mm；所述第二梯形孔9顶部圆的直径为45mm，底部圆的直径为47mm。

图6(a)、图6(b)为本发明一实施例中的球面组9#测试块第一部分的剖视图和轴测图；所述9#测试块第一部分是凸字型部件，所述凸字型的上半部分和下半部分均为圆柱体；所述凸字型上部分上表面5为球面，所述球面半径为150mm；内部设有梯形孔4，所述梯形孔4与圆柱体同轴；梯形孔的顶面6中心和球面5有一距离，且此距离为2mm；所述梯形孔顶部6圆的直径为45mm，所述梯形孔底部7圆的直径为47mm。

图7(a)、图7(b)为本发明一实施例中的柱面组10#测试块第一部分的剖视图和轴测图；所述10#测试块第一部分是凸字型部件，所述凸字型的上半部分为类长方体，下半部分为长方体；所述类长方体的上表面5是圆柱面，圆柱面半径为150mm，且其投影为正方形；10#测试块内部设有梯形孔4，所述梯形孔4的中心是所述类长方体的中心；所述梯形孔的顶部6圆的圆心到所述圆柱面的距离为2mm；所述梯形孔顶部6圆的直径为40mm，所述梯形孔底部7圆的直径为42mm。

在一应用实例中，利用超声波无损检测设备检测本发明的测试块组合中的1#测试块。定义总的检测面积是1#测试块第一部分的上部分圆柱体的上表面5的面积，1#测试块内部梯形孔的顶部6圆的面积定位为缺陷面积，检测得到的钎着率为91％，未钎着率即为9％。所述梯形孔顶部6圆的面积与所述1#测试块第一部分的上部分圆柱体的上表面5的面积之比为15²/50²＝0.09，即9％。

同理，2#～7#测试块单个的使用原理与1#测试块相同。

组合并多次使用1#～7#测试块时，根据计算得到的理论钎着率和检测得到的实际检测率之间的差值，可以完成检测设备的性能测试如线性测试等。

平面组8#测试块为可以作为标定斜面的测试块，在超声波检测设备检测斜面工件时作为测试块使用。

球面组9#测试块为可以作为标定球面的测试块，在超声波检测设备检测球面工件时作为测试块使用。

球面组10#测试块为可以作为标定圆柱面的测试块，在超声波检测设备检测球面工件时作为测试块使用。

在另一实施例中，也可以仅采用两个平面测试块、一个球面测试块，一个柱面组测试块的组合，平面测试块为可以作为标定斜面的测试块，在超声波检测设备检测斜面工件时作为测试块使用。球面测试块为可以作为标定球面的测试块，在超声波检测设备检测球面工件时作为测试块使用。球面测试块为可以作为标定圆柱面的测试块，在超声波检测设备检测球面工件时作为测试块使用。

本发明能够配合超声波扫描技术，完成超声波探头和检测系统的标定；可以使用检测系统检测本发明的测试块，直接得到相对应的钎着率，并可以同时使用多个测试块时，完成系统的性能测试，可以作为斜面工件、球面工件、圆柱面工件等特殊形状的工件的测试块。本发明简单、易得，可替代多种标准中规定的测试块，提高工作效率，具有很高的推广应用价值。

上述实施例中的各个测试块的具体尺寸、组合的数目和测试块的类型等只是本发明用来举例说明，并不用于限定本发明保护范围，本发明各个测试块也可以是其他的尺寸参数、组合，均不影响本发明的实质，这对于本领域技术人员来说是非常容易实现的。

尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (5)

1.一种低压电器领域电触头无损检测用测试块，其特征在于：所述测试块由三部分组成：第一部分为凸字型部件，第二部分为圆环形密封部件，第三部分为圆形密封盖；所述圆环形密封部件安装在所述凸字型部件底部，所述圆形密封盖设置在所述凸字型部件顶部；所述凸字型部件是指整体呈凸字型结构，凸字型的上下两部分均是圆柱体或长方体；所述凸字型部件内部均设有梯形孔；

所述测试块为平面测试块、球面测试块或圆柱面测试块，其中：

-所述平面测试块，其凸字型部件的上下两部分均为圆柱体，圆柱体上表面为平面，内部设有梯形孔；所述平面测试块分为两种，使用时任选一种或两种：

第一种：平面测试块，其圆柱体内部具有一梯形孔，且梯形孔和外部圆柱同轴；所述梯形孔为盲孔，所述梯形孔的顶部距离圆柱体的上表面有一厚度；所述测试块的所述梯形孔底部直径比所述梯形孔顶部直径大；

第二种：平面测试块，其圆柱体内部设有第一、第二上下两个梯形孔；所述第二梯形孔位于所述第一梯形孔的下面位置；所述第二梯形孔的顶部为所述第一梯形孔的底部；所述第一梯形孔的顶部至圆柱体上表面有一厚度，所述第一梯形孔底部直径比所述第一梯形孔顶部直径大；所述第二梯形孔的底部直径大于所述第二梯形孔的顶部直径；

-所述球面测试块，其凸字型部件的上下两部分均为圆柱体，所述上半部分圆柱体的上表面是球面；所述球面测试块，其圆柱体内部设有一梯形孔，所述梯形孔与所述圆柱体同轴；所述测试块内部梯形孔的顶部圆心到所述球面有一厚度；所述测试块梯形孔底部直径大于所述梯形孔顶部直径；

-所述圆柱面测试块，其凸字型部件的上半部分为类长方体，下半部分为长方体；所述类长方体是指长方体的上表面是圆柱面，且其投影为正方形。

2.根据权利要求1所述的低压电器领域电触头无损检测用测试块，其特征在于：所述凸字型部件的圆柱体或长方体的底部设有圆环形凹槽，并设有螺纹孔；所述圆环形橡胶密封垫安装在所述圆环形凹槽内；所述密封盖上设有螺纹孔，所述螺纹孔与所述凸字型圆柱体或长方体底部的螺纹孔相配合，从而通过螺钉将所述三部分固定为一体。

3.根据权利要求1所述的低压电器领域电触头无损检测用测试块，其特征在于：所述圆柱面测试块内部设有一梯形孔，所述梯形孔的中心是所述类长方体的中心；所述测试块内部梯形孔的顶部圆心到所述圆柱面有一厚度；所述测试块梯形孔底部直径略大于所述梯形孔顶部直径。

4.一种上述权利要求1-3任一项所述的低压电器领域电触头无损检测用测试块的组合，其特征在于：所述测试块的组合是一套测试块，包括多个测试块，按上表面的形状分为3组：平面组、球面组和圆柱面组；其中平面组为至少2个平面测试块，球面组为1个球面测试块，圆柱面组为1个圆柱面测试块；使用时，测试块单独使用其中任意一个测试块或者多个测试块任意组合；

所述至少2个平面测试块，其中至少一个平面测试块的圆柱体内部具有一梯形孔，至少一个平面测试块的圆柱体内部设有第一、第二上下两个梯形孔。

5.一种上述权利要求1-3任一项所述的低压电器领域电触头无损检测用测试块的应用，其特征在于：所述测试块用于在低压电器领域电触头无损检测；

利用超声波无损检测设备进行检测时，目标检测面是测试块内部梯形孔的顶部圆所在的平面；

检测时，总的检测面积等于测试块第一部分上半部分圆柱体或长方体的上表面的面积，而检测结果的缺陷面积是测试块内部梯形孔的顶部圆的面积，理论计算钎着率为：(总的检测面积-梯形孔顶部圆的面积)/总的检测面积；同时，梯形孔能消除超声无损检测的边缘效应；

将理论值与检测得到的钎着率相比较，完成对探头的标定；

组合使用时，得到多组理论值与实际检测值，通过分析理论值与实际检测值，能得到检测设备的线性性能。