Kontrolovaná ultrazvuková reference

Referenční výpočet paprsku v ploché desce a kruhového prvku pro ultrazvuk

Vypočítá ideální geometrii paprsku pro první úsek a plný odraz v ploché rovnoběžné desce, vlnovou délku pro uživatelem zadanou kalibrovanou rychlost vlnění a samostatnou referenci blízkého pole pro kruhový prvek.

Lomový úhel od normály k povrchuUživatelem zadaná kalibrovaná rychlostŽádné přednastavení materiáluBez rozhodnutí o detekci nebo přijetí

Tento výpočetní list není postupem ultrazvukové zkoušky, plánem pokrytí, kalibrací, metodou určování velikosti nerovností ani rozhodnutím o přijetí. Nezvolí sondu, klín, mód vlnění, frekvenci, úhel, plán skenování, citlivost, referenční reflektor ani kritérium přijetí. Zůstává povinné použití kvalifikovaného postupu a kalibrace přístroje/sondy.

Kontrolované vstupy

Záznam zdroje postupu / kalibracePovinné. Výpočetní list nezadá rychlost materiálu ani nominální nastavení sondy.

Kalibrovaný mód vlněníVybraný mód musí odpovídat zadané rychlosti a lomovému úhlu.

Tloušťka ploché desky t (mm)

Lomový úhel β ve zkoušeném díle (°)Měřeno od normály k povrchu; 0 ≤ β < 90°. Toto není úhel dopadu do klínu.

Kalibrovaná rychlost vlnění c (m/s)Použijte ověřenou rychlost pro vybraný materiál, mód vlnění a podmínky zkoušky.

Ověřená střední frekvence f (MHz)Použijte zdokumentovanou efektivní/nominální hodnotu vhodnou pro účel reference.

Průměr aktivního kruhového prvku D (mm)Pouze pro samostatnou ideální referenci blízkého pole; ne průměr pouzdra ani stopa klínu.

Potvrzuji, že c a β jsou ověřené hodnoty pro vybraný mód vlnění ve skutečném zkoušeném díle nebo platné kalibraci, nikoli obecné hodnoty z tabulek materiálů. Potvrzuji, že výpočet paprsku je úmyslně omezen na plochou desku s rovnoběžnými plochami a zrcadlovým odrazem střední čáry; zakřivení, dráha v klínu, posun indexového bodu a šířka svazku jsou mimo jeho rozsah. Pouze pro výsledek blízkého pole potvrzuji, že D představuje plochý kruhový, nezaostřený, monolitický aktivní prvek vyzařující přímo do homogenního prostředí. Nebudu jej aplikovat jako efektivní blízké pole úhlového klínu, zpožďovací vrstvy, zaostřené sondy ani pole.

Rovnice a jednotky

První úsek: s₁ = t / cos β; x₁ = t tan β
Dva úseky / jeden plný odraz: s₂ = 2t / cos β; x₂ = 2t tan β
Vlnová délka: λ = c / f
Přesné blízké pole kruhového prvku: N₀ = (D² − λ²) / (4λ)
Přiblížení pro velkou aperturu: N₀ ≈ D² / (4λ) = D²f / (4c)

β je lomený úhel v zkoušeném díle měřený od normály k povrchu. Vzorce nepočítají lom z úhlu dopadu na klín.
t, s, x, D, λ a N₀ jsou v milimetrech. c se zadává v m/s a f v MHz; λ(mm) = c / [1000 f(MHz)].
Zobrazené průchodové doby zahrnují pouze šíření ve zkoušeném díle: time(µs) = 1000 × path(mm) / c(m/s). Klín, zpožďovací článek, kontaktní médium a nulová doba přístroje jsou vyloučeny.
Přesná rovnice pro kruhový prvek se vyhodnocuje pouze pro D/λ > 1. Reference Olympus uvádí přiblížení pro D/λ > 10; pracovní list hlásí, zda je tato podmínka splněna, aniž by ji považoval za rozhodnutí o výběru sondy.
Pro klín s úhlovým paprskem nebo obdélníkovou sondu závisí efektivní blízké pole také na úhlech dopadu/lomu, délce prvku, dráze klínu, rychlostech a korekčním faktoru. Tento pracovní list tyto vstupy úmyslně neuhoduje.

Vyloučené položky modelu

Vyloučená položka	Proč je jednoduchý výsledek nedostatečný	Požadovaná kontrola
Tabulka rychlostí materiálu	Rychlost závisí na vlnovém módu, složení, struktuře a stavu; obecná hodnota nekoriguje vzdálenost.	Ověřte rychlost/nulu s aktuálním uspořádáním a použitelným referenčním blokem nebo známou dráhou.
Geometrie klínu a indexového bodu	Průchodová doba klínu, úhel dopadu, indexový bod paprsku a teplota ovlivňují skutečnou dráhu a úhel sestavy.	Kalibrujte sestavu sondy/klínu a ověřte lomený úhel.
Zkoušený díl s křivým povrchem	Trigonometrie pro plochou desku se stává nepřesnou a mění se úhel odrazu.	Použijte ověřenou korekci pro zakřivený povrch pro skutečnou vnitřní/vnější geometrii.
Šířka paprsku, zaostření a pokrytí	Středová osa paprsku nepopisuje zvukové pole ani pokrytí skenování.	Použijte model sondy, postup a ověření pokrytí.
Detekce, charakterizace a určování velikosti	Orientace reflektoru, odezva, útlum, rozptyl, spojení, šířka pásma, citlivost a poměr signál/šum se nepočítají.	Použijte kalibrované referenční reflektory a použitelnou techniku detekce/určování velikosti.
Přijetí	Geometrie sama o sobě neobsahuje úroveň zkoušení, úroveň hodnocení ani kritérium přijetí.	Použijte postup pro produkt/normu/smlouvu a její aktuální pravidla pro přijetí.

Důkazy a status normy

GEOMETRIE PAPRSKUEvident, Theory and Use of Curved Surface Correction in EPOCH Series Flaw Detectors.

Vysvětluje, že výchozí výpočty polohy úhlového paprsku předpokládají plochý zkoušený díl a používají kalibrovanou rychlost, lomený úhel, tloušťku a indexový bod paprsku; zakřivení vyžaduje jiné vztahy.

Oficiální dokument výrobce

BLÍZKÉ POLEOlympus, Phased Array Testing: Basic Theory for Industrial Applications, 3rd ed., 2014, Appendix A, report p. 82 (PDF p. 88).

Uvádí N₀ = (D² − λ²)/(4λ), přiblížení D²f/(4v) pro D/λ > 10 a samostatné rovnice pro efektivní blízké pole pro diskové nebo obdélníkové sondy na klínech.

Oficiální PDF výrobce

KALIBRACEEvident Ultrasonic Flaw Detection Tutorial, Calibration Concepts.

Uvádí, že kalibrace rychlosti/nuly je vyžadována při použití nového zkoušeného materiálu nebo převodníku a že referenční kalibrace je specifická pro postup zkoušení.

Oficiální tutoriál výrobce

OBECNÁ NORMAISO 16810:2024, Edition 2.

Oficiální karta ISO uvádí, že podmínky specifické pro aplikaci patří do produktových norem, specifikací, kodexů, smluv nebo písemných postupů a že ISO 16810 nespecifikuje rozsah/plány skenování ani kritéria přijetí.

Oficiální záznam ISO

ROZSAH SVAŘENÝCH SPOJŮISO 17640:2018, Edition 4, stage 90.92 (k revizi).

Oficiální karta omezuje svůj hlavní rozsah na specifikované ruční UT tavně svařených kovových spojů a uvádí podmínky materiálu/teploty/úrovně zkoušení. Tento pracovní list netvrdí, že implementuje tento postup.

Oficiální záznam ISO

Zdroje přístupné 16. července 2026. Žádná uzavřená klauzule normy, úroveň zkoušení ani tabulka přijetí není reprodukována ani odvozena.

Otázky k interpretaci

Je „úhel sondy

Enter the verified refracted angle in the test piece, measured from the surface normal. A wedge incident angle is not interchangeable with it; refraction depends on the velocities and Snell’s law.

Does two-leg path mean distance to a single reflector?

Ne. Jedná se o ideální dráhu střednice od vstupního povrchu k opačné rovnoběžné stěně a zpět na vstupní povrch po jednom zrcadlovém odrazu. Reflektor se může vyskytnout kdekoli na úseku a musí být lokalizován na základě kalibrované zvukové dráhy a informací o úseku.

Je vypočtené N₀ platné pro mou šikmou sondu?

Ne jako efektivní blízké pole sestavy. Zobrazené N₀ je samostatná reference pro přímý kruhový prvek. Šikmá sonda/wedge vyžaduje další geometrické a korekční údaje, které jsou zde explicitně vynechány.

Je λ/2 minimální vada, která bude detekována?

Tento pracovní list takové tvrzení neobsahuje. Detekce a rozměrování závisí na celém zvukovém poli, typu a orientaci reflektoru, útlumu/rozptylu, spojení, pásmu, citlivosti, poměru signál/šum, kalibraci a platném postupu.

Revize: 16. července 2026. Klasifikace výsledku: pouze nenormativní geometrická/akustická reference.