ISO 22232-2:2020
(Main)Non-destructive testing — Characterization and verification of ultrasonic test equipment — Part 2: Probes
Non-destructive testing — Characterization and verification of ultrasonic test equipment — Part 2: Probes
This document specifies the characteristics of probes used for non-destructive ultrasonic testing in the following categories with centre frequencies in the range of 0,5 MHz to 15 MHz, focusing or without focusing means: a) single- or dual-transducer contact probes generating longitudinal and/or transverse waves; b) single-transducer immersion probes. Where material-dependent ultrasonic values are specified in this document they are based on steels having a sound velocity of (5 920 ± 50) m/s for longitudinal waves, and (3 255 ± 30) m/s for transverse waves. This document excludes periodic tests for probes. Routine tests for the verification of probes using on-site procedures are given in ISO 22232-3. If parameters in addition to those specified in ISO 22232-3 are to be verified during the probe's life time, as agreed upon by the contracting parties, the procedures of verification for these additional parameters can be selected from those given in this document. This document also excludes ultrasonic phased array probes, therefore see ISO 18563-2.
Essais non destructifs — Caractérisation et vérification de l'appareillage de contrôle par ultrasons — Partie 2: Traducteurs
Le présent document spécifie les caractéristiques des traducteurs utilisés pour les contrôles non destructifs par ultrasons appartenant aux catégories suivantes, de fréquence centrale comprise entre 0,5 MHz et 15 MHz, avec ou sans focalisation: a) traducteurs à contact à transducteur simple ou à émetteur et récepteur séparés, générant des ondes longitudinales et/ou transversales; b) traducteurs pour contrôle en immersion à transducteur simple. Lorsque des valeurs ultrasonores dépendantes du matériau sont spécifiées dans le présent document, elles sont basées sur des aciers dont la vitesse de l'onde ultrasonore est de (5 920 ± 50) m/s pour les ondes longitudinales, et de (3 255 ± 30) m/s pour les ondes transversales. Le présent document exclut les essais périodiques pour les traducteurs. Les essais de routine pour la vérification des traducteurs à l'aide de modes opératoires sur site sont décrits dans l'ISO 22232-3. Si d'autres paramètres que ceux spécifiés dans l'ISO 22232-3 doivent être vérifiés pendant la durée de vie du traducteur, suivant ce qui a été convenu entre les parties contractantes, les modes opératoires de vérification de ces paramètres supplémentaires peuvent être sélectionnés parmi celles décrites dans le présent document. Le présent document exclut également les traducteurs par ultrasons en multiéléments; par conséquent, voir l'ISO 18563-2.
General Information
Relations
Standards Content (Sample)
INTERNATIONAL ISO
STANDARD 22232-2
First edition
2020-09
Non-destructive testing —
Characterization and verification of
ultrasonic test equipment —
Part 2:
Probes
Essais non destructifs — Caractérisation et vérification de
l'appareillage de contrôle par ultrasons —
Partie 2: Traducteurs
Reference number
©
ISO 2020
© ISO 2020
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Published in Switzerland
ii © ISO 2020 – All rights reserved
Contents Page
Foreword .v
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms and definitions . 1
4 Symbols . 3
5 General requirements of conformity . 4
6 Technical information for probes . 5
6.1 General . 5
6.2 Probe data sheet . 5
6.3 Probe test report . 5
7 Test equipment. 7
7.1 Electronic equipment . 7
7.2 Test blocks and other equipment . 7
8 Performance requirements for probes .15
8.1 Physical aspects .15
8.1.1 Procedure .15
8.1.2 Acceptance criterion .15
8.2 Pulse shape, amplitude and duration .15
8.2.1 Procedure .15
8.2.2 Acceptance criterion .16
8.3 Frequency spectrum and bandwidth .17
8.3.1 Procedure .17
8.3.2 Acceptance criteria .17
8.4 Pulse-echo sensitivity .17
8.4.1 Procedure .17
8.4.2 Acceptance criterion .18
8.5 Distance-amplitude curve .18
8.5.1 General.18
8.5.2 Procedure .18
8.5.3 Acceptance criterion .20
8.6 Beam parameters for immersion probes .20
8.6.1 General.20
8.6.2 Beam profile — Measurements performed directly on the beam.21
8.6.3 Beam profile — Measurements made using an automated scanning system .28
8.7 Beam parameters for straight-beam single-transducer contact probes .30
8.7.1 General.30
8.7.2 Beam divergence and side lobes .31
8.7.3 Squint angle and offset for straight-beam probes .32
8.7.4 Focal distance (near field length) .33
8.7.5 Focal width .33
8.7.6 Length of the focal zone .34
8.8 Beam parameters for angle-beam single-transducer contact probes .34
8.8.1 General.34
8.8.2 Index point .34
8.8.3 Beam angle and beam divergence.35
8.8.4 Squint angle and offset for angle-beam probes .38
8.8.5 Focal distance (near field length) .41
8.8.6 Focal width .42
8.8.7 Length of the focal zone .42
8.9 Beam parameters for straight-beam dual-transducer contact probes .43
8.9.1 General.43
8.9.2 Delay line delay path .43
8.9.3 Focal distance .43
8.9.4 Axial sensitivity range (focal zone) .43
8.9.5 Lateral sensitivity range (focal width) .44
8.10 Beam parameters for angle-beam dual-transducer contact probes .45
8.10.1 General.45
8.10.2 Index point .45
8.10.3 Beam angle and profiles .45
8.10.4 Wedge delay path .46
8.10.5 Distance to sensitivity maximum (focal distance) .46
8.10.6 Axial sensitivity range (length of the focal zone).46
8.10.7 Lateral sensitivity range (focal width) .46
8.11 Crosstalk .47
8.11.1 Procedure .47
8.11.2 Acceptance criterion .47
Annex A (normative) Calculation of the near field length of non-focusing probes .48
Annex B (informative) Calibration block for angle-beam probes .51
Annex C (informative) Determination of delay line and wedge delays .55
Bibliography .56
iv © ISO 2020 – All rights reserved
Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards
bodies (ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out
through ISO technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical
committee has been established has the right to be represented on that committee. International
organizations, governmental and non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work.
ISO collaborates closely with the International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of
electrotechnical standardization.
The procedures used to develop this document and those intended for its further maintenance are
described in the ISO/IEC Directives, Part 1. In particular, the different approval criteria needed for the
different types of ISO documents should be noted. This document was drafted in accordance with the
editorial rules of the ISO/IEC Directives, Part 2 (see www .iso .org/ directives).
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of
patent rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights. Details of
any patent rights identified during the development of the document will be in the Introduction and/or
on the ISO list of patent declarations received (see www .iso .org/ patents).
Any trade name used in this document is information given for the convenience of users and does not
constitute an endorsement.
For an explanation of the voluntary nature of standards, the meaning of ISO specific terms and
expressions related to conformity assessment, as well as information about ISO's adherence to the
World Trade Organization (WTO) principles in the Technical Barriers to Trade (TBT), see www .iso .org/
iso/ foreword .html.
This document was prepared by Technical Committee ISO/TC 135, Non-destructive testing, Subcommittee
SC 3, Ultrasonic testing, in collaboration with the European Committee for Standardization (CEN)
Technical Committee CEN/TC 138, Non-destructive testing, in accordance with the Agreement on
technical cooperation between ISO and CEN (Vienna Agreement).
A list of all parts in the ISO 22232 series can be found on the ISO website.
Any feedback or questions on this document should be directed to the user’s national standards body. A
complete listing of these bodies can be found at www .iso .org/ members .html.
INTERNATIONAL STANDARD ISO 22232-2:2020(E)
Non-destructive testing — Characterization and
verification of ultrasonic test equipment —
Part 2:
Probes
1 Scope
This document specifies the characteristics of probes used for non-destructive ultrasonic testing in the
following categories with centre frequencies in the range of 0,5 MHz to 15 MHz, focusing or without
focusing means:
a) single- or dual-transducer contact probes generating longitudinal and/or transverse waves;
b) single-transducer immersion probes.
Where material-dependent ultrasonic values are specified in this document they are based on
steels having a sound velocity of (5 920 ± 50) m/s for longitudinal waves, and (3 255 ± 30) m/s for
transverse waves.
This document excludes periodic tests for probes. Routine tests for the verification of probes using on-
site procedures are given in ISO 22232-3.
If parameters in addition to those specified in ISO 22232-3 are to be verified during the probe’s life
time, as agreed upon by the contracting parties, the procedures of verification for these additional
parameters can be selected from those given in this document.
This document also excludes ultrasonic phased array probes, therefore see ISO 18563-2.
2 Normative references
The following documents are referred to in the text in such a way that some or all of their content
constitutes requirements of this document. For dated references, only the edition cited applies. For
undated references, the latest edition of the referenced document (including any amendments) applies.
ISO 5577, Non-destructive testing — Ultrasonic testing — Vocabulary
ISO 7963, Non-destructive testing — Ultrasonic testing — Specification for calibration block No. 2
ISO 22232-1, Non-destructive testing — Characterization and verification of ultrasonic test equipment —
Part 1: Instruments
ISO/IEC 17050-1, Conformity assessment — Supplier's declaration of conformity — Part 1: General
requirements
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the terms and definitions given in ISO 5577 and the following apply.
ISO and IEC maintain terminological databases for use in standardization at the following addresses:
— ISO Online browsing platform: available at https:// www .iso .org/ obp
— IEC Electropedia: available at http:// www .electropedia .org/
3.1
horizontal plane
plane perpendicular to the vertical plane (3.7) of the sound beam including the
beam axis in the material
3.2
peak-to-peak amplitude
difference between the highest positive and the lowest negative amplitude in a pulse
Note 1 to entry: See Figure 1.
Key
h peak-to-peak amplitude
L pulse duration
Figure 1 — Typical ultrasonic pulse
3.3
probe data sheet
document giving manufacturer's technical specifications of the same type of probes, i.e. probes
manufactured in series
Note 1 to entry: The data sheet does not necessarily need to be a test certificate of performance.
Note 2 to entry: For individually designed or manufactured probes, some parameters may not be accurately
known before manufacturing.
3.4
probe test report
document showing compliance with this document giving the measured values of the required
parameters of one specific probe, including test equipment and conditions
3.5
reference side
right side of an angle-beam probe looking in the direction of the beam, unless otherwise specified by
the manufacturer
3.6
squint angle for straight-beam probes
deviation between the beam axis and the line perpendicular to the coupling surface at the point of
incidence
Note 1 to entry: See Figure 2.
2 © ISO 2020 – All rights reserved
Key
1 ultrasonic straight-beam probe e offset
2 EMA receiver δ squint angle for straight-beam probes
3 echo point X , Y coordinates of the centre of the probe
c c
4 hemicylindrical test block X coordinate of EMA receiver
m
Y coordinate of the centre of the block
m
Figure 2 — Squint angle and offset for a straight-beam probe
3.7
vertical plane
plane through the beam axis of a sound beam in the probe wedge and the beam
axis in the test object
3.8
wear allowance
maximum wear of the probe contact surface which does not affect the performance of the probe
Note 1 to entry: Wear allowance is typically expressed in millimetres.
4 Symbols
Symbol Unit Meaning
L us Pulse duration
h V Peak-to-peak amplitude
f Hz Centre frequency
o
f Hz Upper cut-off frequency
u
f Hz Lower cut-off frequency
l
Δf Hz Bandwidth
Δf % Relative bandwidth
rel
S dB Pulse-echo sensitivity
N mm Near field length
F mm Focal distance
D
F mm Length of focal zone at −6 dB using a reflector or −3 dB using a hydrophone
L
Z mm Focal point
P
W mm Focal width on X-axis
x
Symbol Unit Meaning
W mm Focal width on Y-axis
y
° Angle of beam divergence in X direction
Ω
X
° Angle of beam divergence in Y direction
Ω
Y
X mm Probe index point
α ° Beam angle
δ ° Squint angle for straight-beam probes
5 General requirements of conformity
An ultrasonic probe complies with this document if it fulfils all of the following requirements:
a) the probe shall comply with Clause 8;
b) a declaration of conformity according to ISO/IEC 17050-1 shall be available;
c) the ultrasonic probe shall be clearly marked to identify the manufacturer, and carry a unique serial
number or show a permanent reference number from which information can be traced to the data
sheet and probe test report;
d) a probe data sheet corresponding to the ultrasonic probe shall be available, which defines the
performance criteria for the items given in Clause 6;
e) a probe test report shall be delivered together with the probe, which includes at least the test
results given in Clause 6.
Table 1 summarises the tests to be performed on ultrasonic probes.
Table 1 — List of tests for ultrasonic probes
Manufacturer’s tests
Title of test
Subclause
Physical aspects 8.1
Pulse shape, amplitude and duration 8.2
Frequency spectrum and bandwidth 8.3
Pulse-echo sensitivity 8.4
Distance-amplitude curve 8.5
Beam parameters for immersion probes 8.6
Axial profile – Focal distance and length of the focal zone 8.6.2.2
Transverse profile – Focal width 8.6.2.3
Transverse profile – Beam divergence 8.6.2.4
Beam profile by scanning means – Focal distance and focal length 8.6.3.2
Beam profile by scanning means – Focal width and beam divergence 8.6.3.3
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Table 1 (continued)
Manufacturer’s tests
Title of test
Subclause
Beam parameters for straight-beam single-transducer contact probes 8.7
Beam divergence and side lobes 8.7.2
Squint angle and offset for straight-beam probes 8.7.3
Focal distance (near field length) 8.7.4
Focal width 8.7.5
Length of the focal zone 8.7.6
Beam parameters for angle-beam single-transducer contact probes 8.8
Index point 8.8.2
Beam angle and beam divergence 8.8.3
Squint angle and offset 8.8.4
Focal distance (near field length) 8.8.5
Focal width 8.8.6
Length of the focal zone 8.8.7
Beam parameters for straight-beam dual-transducer contact probes 8.9
Delay line delay path 8.9.2
Focal distance 8.9.3
Axial sensitivity range (focal width) 8.9.4
Lateral sensitivity range (focal width) 8.9.5
Beam parameters for angle-beam dual-transducer contact probes 8.10
Index point 8.10.2
Beam angle and profiles 8.10.3
Wedge delay path 8.10.4
Distance to sensitivity maximum (focal distance) 8.10.5
Axial sensitivity range (length of the focal zone) 8.10.6
Lateral sensitivity range (focal width) 8.10.7
Crosstalk 8.11
6 Technical information for probes
6.1 General
The test conditions and the equipment used for the evaluation of the probe parameters shall be listed
(see Table 2).
For individually designed or manufactured probes some parameters may not be accurately known
prior to manufacturing. In that case the measured values shall be used as reference values.
6.2 Probe data sheet
The probe data sheet gives the list of information to be reported for all probes within the scope of this
document (see Table 2).
6.3 Probe test report
The probe test report gives the measured values of the required parameters of one specific probe and
other information from the probe data sheet (see Table 2).
The probe test report shall include the unique serial number or the permanent reference number to
provide a uniquely assignment between the specific probe and the probe test report.
Table 2 — List of information to be given in a probe data sheet and a probe test report
Probe Probe test
Information to be given Comment
data sheet report
Manufacturer's name I I —
Probe type I I —
Probe serial number — I —
Probe housing dimensions I I —
Probe weight I I —
Type of connectors I I —
Connectors interchangeability I I Only for dual-transducer probes
Crosstalk I M Only for dual-transducer probes
Transducer material I I —
Shape and size of transducer I I —
Roof angle of transducers I I Only for dual-transducer probes
Wedge material I I Only for angle-beam probes
Wedge delay path I I Only for angle-beam probes,
Delay line material I I Only for straight-beam probes
Delay line delay I I Only for straight-beam probes,
Protection layer material I I —
Wear allowance I I —
Pulse shape I M —
Frequency spectrum I M —
Centre frequency I M —
Bandwidth I M —
Pulse duration I M —
Pulse-echo sensitivity I M —
Beam angle I M Only for angle-beam probes
Angles of divergence I I Not for focusing immersion probes
Squint angle I I —
Squint offset I I —
Only for angle-beam probes
Probe index point I I
Alternatively the distance between the probe
index point and the front of the probe can be given
Type of focus I I —
Focal distance or near field length I I —
Width of the focal zone I I Only for focusing probes
Length of the focal zone I I Only for focusing probes
Operating temperature range I I —
Storage temperature range I I —
DAC I — —
Distance-amplitude curve available I — —
Key
I information
M measurement
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Table 2 (continued)
Probe Probe test
Information to be given Comment
data sheet report
Used equipment I I —
Test conditions I I —
Physical aspects — I —
Key
I information
M measurement
7 Test equipment
7.1 Electronic equipment
The ultrasonic instrument (or laboratory pulser/receiver) used for the tests specified in Clause 8 shall
be of the type designated on the probe data sheet and shall comply with ISO 22232-1 as applicable.
Where more than one type of ultrasonic instrument is designated the tests shall be repeated with each
of the additional designated types.
Testing shall be carried out with the probe cables and electrical matching devices specified on the
probe data sheet for use with the particular type of ultrasonic instrument.
NOTE Probe leads more than about 2 m long can have a significant effect on probe performance.
In addition to the ultrasonic instrument or laboratory pulser/receiver the items of equipment essential
to assess probes in accordance with this document are as follows:
a) an oscilloscope with a minimum bandwidth of 100 MHz;
b) a frequency spectrum analyser with a minimum bandwidth of 100 MHz, or an oscilloscope/digitiser
or computer capable of performing discrete Fourier transforms (DFT).
The following additional equipment is optional:
c) for contact probes only:
1) an electromagnetic-acoustic probe (EMA) and receiver;
2) a plotter to plot directivity diagrams;
d) for immersion probes only:
a hydrophone receiver with an active diameter less than two times the central ultrasonic
wavelength of the probe (centre frequency) under test but not less than 0,5 mm. The bandwidth of
the hydrophone and the amplifier shall cover the bandwidth of the probe under test.
7.2 Test blocks and other equipment
For contact probes to be used on carbon steel, the test block quality shall be as defined in ISO 7963. For
contact probes to be used on other materials such as stainless steel, aluminum, titanium or plastics,
the test block material shall be documented in the probe data sheet or probe test report including
the measured sound velocity. The sound attenuation of other materials, especially plastics, shall be
considered.
The following test blocks and additional equipment shall be used to carry out the specified range of
tests, for contact probes:
a) Hemicylindrical blocks with different radii (R) in the range from 12 mm to 200 mm. Steps of R 2
are recommended. The length of each block shall be equal to or larger than its radius, up to a
maximum length of 100 mm. An example is shown in Figure 3.
b) Blocks with parallel faces and different thicknesses in the range from 12 mm to 200 mm. The
length and width of each block shall be equal to or larger than its thickness, up to a maximum
thickness of 100 mm.
c) Blocks with side-drilled holes parallel to the test surface, of preferably 3 mm or 1,5 mm diameter
as shown in Figure 4 or Figure 5, respectively. For probes with centre frequencies up to 2 MHz
side-drilled holes of 5 mm diameter are recommended. The blocks shall meet the following
requirements:
1) the length, height and width shall be such that the sides of the blocks do not interfere with the
ultrasonic beam;
2) the depth positions of the holes shall be such that at least three holes fall outside the near field;
3) the position of the holes shall be such that the signals do not interfere, e. g. the amplitude shows
a drop of at least 26 dB between two adjacent holes.
8 © ISO 2020 – All rights reserved
Dimensions in millimetres
Key
1 centre line of slot
2 front surface
3 angle-beam probe
X, Y, Z coordinate system of hemicylindrical-stepped block
Figure 3 — Example of a hemicylindrical-stepped block
Dimensions in millimetres
Key
1 side-drilled hole (SDH) of diameter 3 mm
Figure 4 — Example of a test block with 3 mm side-drilled holes
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Dimensions in millimetres
Key
1 side-drilled hole (SDH) of diameter 1,5 mm SDH side-drilled hole at depth position n
n
2 front surface x width coordinate
3 top surface y length coordinate
4 right surface z depth coordinate
5 bottom surface
6 left surface
Figure 5 — Example of a test block with side-drilled holes (SDH)
d) Blocks with inclined faces with a notch as shown in Figure 6 and blocks with hemispherical-
bottomed holes as in Figure 7. These blocks are used to measure the beam divergence in the vertical
and horizontal plane respectively.
Dimensions in millimetres
Key
a tolerance of centre line position
Figure 6 — Example of a test block with notches
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Dimensions in millimetres
Figure 7 — Examples of test blocks with side-drilled and hemispherical-bottomed holes
e) An alternative steel block to measure index point, beam angle and beam divergence for angle-beam
probes as given in Annex B.
NOTE Not all blocks are required if only special kinds of probes are to be checked, e.g. blocks to measure the
index point and the beam angle are not necessary if only straight-beam probes are measured.
For measuring distances, the following equipment shall be used:
f) A ruler.
g) Feeler gauges starting at 0,05 mm.
For testing immersion probes, the following reflectors and additional equipment shall be used:
h) A steel ball or rod with a hemispheric ended smooth reflective surface. For each frequency range
the diameter of ball or rod to be used is given in Table 3.
Table 3 — Steel ball (rod) diameters for different frequencies
Probe centre frequency Diameter d of ball or rod
MHz mm
0,5 ≤ f ≤ 3 3 ≤ d ≤ 5
3 < f ≤ 15 d ≤ 3
i) A large plane and smooth reflector. The target’s lateral size shall be at least ten times wider than
the beam width of the probe under test measured at the end of the focal zone, as defined in 8.6.2.4.1.
The reflector's lateral size shall be at least five times the wavelength calculated using the sound
velocity of the fluid used and the centre frequency of the probe under test.
j) An immersion tank equipped with a manual or automated scanning mechanism with five free axes:
— three linear axes X, Y, Z;
— two angular axes θ and ψ.
k) Automated recording means: if the amplitudes of ultrasonic signals are recorded automatically,
it is the responsibility of the manufacturer to ensure that the system has sufficient accuracy. In
particular, consideration shall be given to the effects of the system bandwidth, spatial resolution,
data processing and data storage on the accuracy of the results.
Typical setups to measure the sound beam of immersion probes are shown in Figures 16, 17 and 18.
The scanning mechanism used with the immersion tank should be able to maintain alignment between
the reflector and the probe in the X and Y directions, i.e. within ±0,1 mm for 100 mm distance in the
Z direction.
The temperature of the water in the immersion tank should be maintained at room temperature and shall
not deviate by more than ±2 °C during the characterization of immersion probes described in 8.2 to 8.6.
The water temperature shall be reported in the probe data sheet.
Care shall be taken about the influence of sound attenuation in water, which, at high frequencies, causes
a downshift of the echo frequency when using broad-band probes.
Table 4 shows the relation between frequency downshift and water path.
14 © ISO 2020 – All rights reserved
Table 4 — Frequency downshift in percent of centre frequency f depending on total water path
o
length, for relative bandwidths (Δ f ) 50 % and 100 %
rel
Total water path
f Δf
o rel mm
MHz %
10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 150 200 250 300 350 400
5 50 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 2 2 2 3 3
5 100 0 1 1 1 2 2 2 3 3 3 5 6 7 9 10 11
10 50 0 1 1 1 2 2 2 3 3 3 5 6 7 9 10 11
10 100 1 3 4 5 6 7 8 9 10 11 16 21 24 28 31 34
15 50 1 1 2 3 4 4 5 6 6 7 10 13 15 18 20 23
15 100 3 6 8 10 13 15 17 19 21 23 30 37 42 47 50 54
8 Performance requirements for probes
8.1 Physical aspects
8.1.1 Procedure
The outside of the probe shall be visually inspected for correct identification, correct assembly and for
physical damage which can influence its current or future reliability. In particular, for contact probes
the flatness of the contact surface of the probe shall be measured using a ruler and feeler gauges.
8.1.2 Acceptance criterion
For flat-faced probes, over the whole probe face, the gap between the ruler and the probe contact
surface shall not be larger than 0,05 mm.
No visible damage of the probe contact surface that could influence the ultrasonic beam is allowed.
8.2 Pulse shape, amplitude and duration
8.2.1 Procedure
The peak-to-peak amplitude of the echo shall be measured.
The 10 % peak-to-peak amplitude value defines levels symmetrically to the base line. The first and the
last crossing point of the signal with these levels define the pulse duration as shown in Figure 1. The
pulse duration shall be determined with a measurement setup as shown in Figure 8 (contact probes) or
in Figure 16 (immersion probes):
a) For contact probes with a single transducer, a hemicylindrical block or a block with parallel faces
shall be used whose reflecting surface is at a distance larger than 1,5 times of the near field length
of the probe or within the focal zone of focused probes.
b) For dual-transducer probes, a hemicylindrical block or a block with parallel faces shall be used whose
reflecting surface is at a distance nearest to the focal point but within the focal zone of the probe.
c) For immersion probes, a large flat reflector shall be used at the focal distance for focused probes or
at a distance larger than 1,5 times of the near field length for flat probes.
a) Method using an ultrasonic instrument
b) Method using an ultrasonic pulser with receiver stage
Key
1 ultrasonic a) instrument or b) pulser 5 reference block
2 oscilloscope 6 oscilloscope probe
3 probe connector 7 oscilloscope input
4 ultrasonic probe 8 pulser RF output
Figure 8 — Setup for measuring the pulse shape, amplitude and duration
It shall be stated, whether the measurement was done with wear plates, coupling membranes or other
equipment mounted or not.
The pulser setting shall be recorded. It is recommended to plot the transmitter pulse shape.
8.2.2 Acceptance criterion
The pulse duration shall not be greater than the manufacturer's specification stated in the probe
data sheet.
16 © ISO 2020 – All rights reserved
The plot of the transmitter pulse should be included in the probe data sheet.
8.3 Frequency spectrum and bandwidth
8.3.1 Procedure
The same setup as in 8.2 shall be used, but using a frequency spectrum analyser/digitiser instead of an
oscilloscope and oscilloscope probe. The reflector echo shall be gated and the frequency spectrum shall
be determined using a spectrum analyser or a Discrete Fourier Transform.
Spurious echoes from the probe’s wedge, e.g. from the housing or the damping, shall not be analysed
together with the echo from the semi-cylinder or any other appropriate calibration block. The gate
width shall be twice the pulse duration as a minimum and centred on the maximum of the pulse.
The lower and upper cut-off frequencies f and f shall be determined at a 6 dB drop from the maximum
l u
value in the frequency spectrum. For the immersion technique the values shall be corrected according
to Table 4.
From these upper and lower cut-off frequencies f and f , the centre frequency f , the bandwitdth Δf and
u l o
the relative bandwidth Δ f shall be calculated as given in ISO 5577. See Formulae (1) to (3):
rel
ff+
ul
f = (1)
o
Δff=− f (2)
ul
Δf
Δf = ×100% (3)
rel
f
o
8.3.2 Acceptance criteria
The measured centre frequency shall be within ±10 % of the frequency stated in the probe data sheet.
The measured –6 dB bandwidth shall be within ±15 % of the bandwidth stated in the probe data sheet.
If the spectrum between f and f has more than one maximum, the amplitude ratio between adjacent
l u
minima and maxima shall not exceed 3 dB.
8.4 Pulse-echo sensitivity
8.4.1 Procedure
Pulse-echo sensitivity is defined by Formula (4):
V
out
S =20log (4)
V
in
where
V is the peak-to-peak voltage of the echo from a specified reflector, before amplification as
out
measured in 8.2;
V is the peak-to-peak voltage applied to the probe with the ultrasonic instrument set to separate
in
pulser/receiver mode.
Probe sensitivity comparisons made with different types of ultrasonic instruments can vary, because
the probe sensitivity is influenced by the coupling conditions and by the impedances of pulser, probe,
cable and receiver. Therefore, the used equipment shall be specified in the probe data sheet.
8.4.2 Acceptance criterion
For probes manufactured in series, the pulse-echo sensitivity shall be within ±3 dB of the manufacturer’s
specification stated in the probe data sheet.
For individually designed or manufactured probes, the measured sensitivity shall be reported on the
probe test report.
8.5 Distance-amplitude curve
8.5.1 General
The amplitude of ultrasonic pulses varies with distance from the probe. Therefore, to evaluate echoes
from reflectors, for all kinds of probes, distance-amplitude curves are needed using the reflectors listed
in Table 5.
Table 5 — Reflectors for distance-amplitude curves
Reflector shape Contact technique Immersion technique
Disk Flat-bottomed holes Flat-ended rods
Cylindrical Side-drilled holes Cylindrical rods
Spherical Hemispherical-bottomed holes Hemispherical-ended rods or balls
8.5.2 Procedure
When using contact probes flat-bottomed holes, side-drilled holes and hemispherical-bottomed holes
are used as reflectors when using contact probes. With immersion probes, usually a small-sized steel
ball is used to measure a distance-amplitude curve (see 8.6.2).
For dual-transducer probes, the axis of the side-drilled holes shall be perpendicular to the separation
layer. Contoured probes should be evaluated on reference blocks having the same curvature as the
sample the probe shoe was fitted to. If this is not possible, they can only be evaluated on reference
blocks with flat contact surfaces before applying the contour to the probe shoe.
Using a series of reflectors of constant size but at different distances from the probe the received echo
amplitudes shall be plotted against distance. At least eight measurement points on each curve shall be
available, except for highly focused probes. The distances used shall cover the focal range of focusing
probes or the range including the near field length of non-focusing probes.
Distances and amplitudes shall be determined on the calibrated screen of an ultrasonic instrument
mentioned in the probe data sheet.
The distance-amplitude curve and the distance-noise curve should only be made on request of the client.
A diagram showing at least one distance-amplitude curve shall be available for each probe type,
attached to the manufacturer’s specification stated in the probe data sheet. This diagram shall also
include a distance-noise curve.
Figure 9 shows an example of different distance-amplitude curves, calculated for disk-shaped reflectors
in steel (distance-gain-size diagram — DGS-diagram). Figure 10 shows an example of a measured
distance-amplitude curve for 3 mm side-drilled holes in steel, with the associated distance-noise curve.
18 © ISO 2020 – All rights reserved
Key
1 back wall echo
2 noise level
X distance (mm)
Y gain (dB)
S reflector size (mm)
Figure 9 — Calculated distance-amplitude curves for disk-shaped reflectors in steel
Key
1 back wall echo X distance (mm)
2 distance-amplitude curve for 3 mm side-drilled holes F length of focal zone
L
3 distance-noise curve Y gain (dB)
Figure 10 — Measured distance-amplitude curve for 3-mm side-drilled holes with distance-
noise curve
8.5.3 Acceptance criterion
Within the focal zone the distance-amplitude curve and the distance-noise curve shall not deviate by
more than 3 dB from the curves given in the manufacturer’s specification stated in the probe data sheet.
8.6 Beam parameters for immersion probes
8.6.1 General
The measurement technique consists of studying the probe's sound beam in water, using a target. This
target is a small, almost point source reflector, or a hydrophone receiver. The beam parameters are
determined by scanning the reflector or hydrophone relative to the beam, either by moving the target
or the probe.
If the target is a reflector, echo mode is used. Both transmitter and receiver characteristics of the probe
are verified. If the target is a hydrophone transmission mode is used, and then only the transmitting
characteristics of the probe is verified.
The same reflector or hydrophone shall be used for all the beam parameter measurements associated
with one particular probe.
Small variations in the measured position of maximum signals occur as measured by a hydrophone or
different reflector types. Consequently, for rea
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 22232-2
Première édition
2020-09
Essais non destructifs —
Caractérisation et vérification
de l'appareillage de contrôle par
ultrasons —
Partie 2:
Traducteurs
Non-destructive testing — Characterization and verification of
ultrasonic test equipment —
Part 2: Probes
Numéro de référence
©
ISO 2020
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Web: www.iso.org
Publié en Suisse
ii © ISO 2020 – Tous droits réservés
Sommaire Page
Avant-propos .v
1 Domaine d’application . 1
2 Références normatives . 1
3 Termes et définitions . 1
4 Symboles . 3
5 Exigences générales de conformité . 4
6 Informations techniques sur les traducteurs . 5
6.1 Généralités . 5
6.2 Fiche technique du traducteur . 5
6.3 Rapport d’essai du traducteur . 6
7 Équipement de contrôle . 7
7.1 Équipement électronique . 7
7.2 Blocs d’essai et autre équipement . 8
8 Exigences de performance des traducteurs .15
8.1 Aspects physiques .15
8.1.1 Mode opératoire .15
8.1.2 Critère d’acceptation .15
8.2 Forme, amplitude et durée des impulsions .15
8.2.1 Mode opératoire .15
8.2.2 Critère d’acceptation .17
8.3 Spectre de fréquences et bande passante .17
8.3.1 Mode opératoire .17
8.3.2 Critères d’acceptation . .17
8.4 Sensibilité de la réflexion .18
8.4.1 Mode opératoire .18
8.4.2 Critère d’acceptation .18
8.5 Courbe amplitude-distance .18
8.5.1 Généralités .18
8.5.2 Mode opératoire .18
8.5.3 Critère d’acceptation .20
8.6 Paramètres du faisceau des traducteurs pour contrôle par immersion .20
8.6.1 Généralités .20
8.6.2 Profil du faisceau — Mesurages directement réalisés sur le faisceau .21
8.6.3 Profil du faisceau — Mesurages effectués avec un système de balayage
automatique .28
8.7 Paramètres du faisceau pour les traducteurs droits à contact à transducteur simple .31
8.7.1 Généralités .31
8.7.2 Divergence du faisceau et lobes secondaires .31
8.7.3 Angle de bigle et décalage pour traducteurs droits .32
8.7.4 Distance focale (longueur du champ proche) .33
8.7.5 Largeur focale .34
8.7.6 Longueur de la zone focale.34
8.8 Paramètres du faisceau pour les traducteurs de faisceau d’angle à contact
à transducteur simple .35
8.8.1 Généralités .35
8.8.2 Point d’émergence .35
8.8.3 Angle du faisceau et divergence du faisceau .35
8.8.4 Angle de bigle et décalage pour traducteurs de faisceau d’angle .38
8.8.5 Distance focale (longueur du champ proche) .41
8.8.6 Largeur focale .42
8.8.7 Longueur de la zone focale.42
8.9 Paramètres du faisceau pour les traducteurs droits à contact à émetteur et
récepteur séparés .43
8.9.1 Généralités .43
8.9.2 Trajet de retard de la ligne de retard .43
8.9.3 Distance focale .43
8.9.4 Plage de sensibilité axiale (zone focale) .43
8.9.5 Plage de sensibilité latérale (largeur focale) .44
8.10 Paramètres du faisceau pour les traducteurs de faisceau d’angle à contact
à émetteur et récepteur séparés .45
8.10.1 Généralités .45
8.10.2 Point d’émergence .45
8.10.3 Angle du faisceau et profils .45
8.10.4 Trajet de retard du sabot .46
8.10.5 Distance jusqu’à la sensibilité maximale (distance focale) .46
8.10.6 Plage de sensibilité axiale (longueur de la zone focale) .47
8.10.7 Plage de sensibilité latérale (largeur focale) .47
8.11 Diaphonie.47
8.11.1 Mode opératoire .47
8.11.2 Critère d’acceptation .47
Annexe A (informative) Calcul de la longueur du champ proche des traducteurs non focalisés .48
Annexe B (informative) Bloc d’étalonnage pour traducteurs de faisceau d’angle .51
Annexe C (informative) Détermination de la ligne de retard et des retards de sabot .55
Bibliographie .56
iv © ISO 2020 – Tous droits réservés
Avant-propos
L'ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d'organismes
nationaux de normalisation (comités membres de l'ISO). L'élaboration des Normes internationales est
en général confiée aux comités techniques de l'ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude
a le droit de faire partie du comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales,
gouvernementales et non gouvernementales, en liaison avec l'ISO participent également aux travaux.
L'ISO collabore étroitement avec la Commission électrotechnique internationale (IEC) en ce qui
concerne la normalisation électrotechnique.
Les procédures utilisées pour élaborer le présent document et celles destinées à sa mise à jour sont
décrites dans les Directives ISO/IEC, Partie 1. Il convient, en particulier, de prendre note des différents
critères d'approbation requis pour les différents types de documents ISO. Le présent document a été
rédigé conformément aux règles de rédaction données dans les Directives ISO/IEC, Partie 2 (voir www
.iso .org/ directives).
L'attention est attirée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l'objet de
droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L'ISO ne saurait être tenue pour responsable
de ne pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence. Les détails concernant
les références aux droits de propriété intellectuelle ou autres droits analogues identifiés lors de
l'élaboration du document sont indiqués dans l'Introduction et/ou dans la liste des déclarations de
brevets reçues par l'ISO (voir www .iso .org/ brevets).
Les appellations commerciales éventuellement mentionnées dans le présent document sont données
pour information, par souci de commodité, à l’intention des utilisateurs et ne sauraient constituer un
engagement.
Pour une explication de la nature volontaire des normes, la signification des termes et expressions
spécifiques de l'ISO liés à l'évaluation de la conformité, ou pour toute information au sujet de l'adhésion
de l'ISO aux principes de l’Organisation mondiale du commerce (OMC) concernant les obstacles
techniques au commerce (OTC), voir www .iso .org/ avant -propos.
Le présent document a été élaboré par le comité technique ISO/TC 135, Essais non destructifs, sous-
comité SC 3, Contrôle par ultrasons, en collaboration avec le comité technique du Comité européen
de normalisation (CEN) CEN/TC 138, Essais non destructifs, conformément à l’Accord de coopération
technique entre l’ISO et le CEN (Accord de Vienne).
Une liste de toutes les parties de la série ISO 22232 se trouve sur le site web de l’ISO.
Il convient que l’utilisateur adresse tout retour d’information ou toute question concernant le présent
document à l’organisme national de normalisation de son pays. Une liste exhaustive desdits organismes
se trouve à l’adresse www .iso .org/ fr/ members .html.
NORME INTERNATIONALE ISO 22232-2:2020(F)
Essais non destructifs — Caractérisation et vérification de
l'appareillage de contrôle par ultrasons —
Partie 2:
Traducteurs
1 Domaine d’application
Le présent document spécifie les caractéristiques des traducteurs utilisés pour les contrôles non
destructifs par ultrasons appartenant aux catégories suivantes, de fréquence centrale comprise
entre 0,5 MHz et 15 MHz, avec ou sans focalisation:
a) traducteurs à contact à transducteur simple ou à émetteur et récepteur séparés, générant des ondes
longitudinales et/ou transversales;
b) traducteurs pour contrôle en immersion à transducteur simple.
Lorsque des valeurs ultrasonores dépendantes du matériau sont spécifiées dans le présent document,
elles sont basées sur des aciers dont la vitesse de l’onde ultrasonore est de (5 920 ± 50) m/s pour les
ondes longitudinales, et de (3 255 ± 30) m/s pour les ondes transversales.
Le présent document exclut les essais périodiques pour les traducteurs. Les essais de routine pour la
vérification des traducteurs à l’aide de modes opératoires sur site sont décrits dans l’ISO 22232-3.
Si d’autres paramètres que ceux spécifiés dans l’ISO 22232-3 doivent être vérifiés pendant la durée de
vie du traducteur, suivant ce qui a été convenu entre les parties contractantes, les modes opératoires de
vérification de ces paramètres supplémentaires peuvent être sélectionnés parmi celles décrites dans le
présent document.
Le présent document exclut également les traducteurs par ultrasons en multiéléments; par conséquent,
voir l’ISO 18563-2.
2 Références normatives
Les documents suivants sont cités dans le texte de sorte qu’ils constituent, pour tout ou partie de leur
contenu, des exigences du présent document. Pour les références datées, seule l’édition citée s’applique.
Pour les références non datées, la dernière édition du document de référence s'applique (y compris les
éventuels amendements).
ISO 5577, Essais non destructifs — Contrôle par ultrasons — Vocabulaire
ISO 7963, Essais non destructifs — Contrôle par ultrasons — Spécifications relatives au bloc d’étalonnage n° 2
ISO 22232-1, Essais non destructifs — Caractérisation et vérification de l’appareillage de contrôle par
ultrasons — Partie 1: Appareils
ISO/IEC 17050-1, Évaluation de la conformité — Déclaration de conformité du fournisseur — Partie 1:
Exigences générales
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et les définitions de l’ISO 5577 ainsi que les suivants
s’appliquent.
L’ISO et l’IEC tiennent à jour des bases de données terminologiques destinées à être utilisées en
normalisation, consultables aux adresses suivantes:
— ISO Online browsing platform: disponible à l’adresse https:// www .iso .org/ obp
— IEC Electropedia: disponible à l’adresse http:// www .electropedia .org/
3.1
plan horizontal
plan perpendiculaire au plan vertical (3.7) du faisceau acoustique
incluant l’axe du faisceau dans le matériau
3.2
amplitude crête à crête
écart entre la plus grande amplitude positive et la plus grande amplitude négative de l’impulsion
Note 1 à l'article: Voir Figure 1.
Légende
h amplitude crête à crête
L durée d’impulsion
Figure 1 — Impulsion ultrasonore type
3.3
fiche technique du traducteur
document décrivant les spécifications techniques du fabricant concernant un même type de traducteurs,
c’est-à-dire des traducteurs fabriqués en série
Note 1 à l'article: La fiche technique ne doit pas nécessairement être un certificat d’essai de performances.
Note 2 à l'article: Pour les traducteurs conçus ou fabriqués de manière individuelle, il se peut que certains
paramètres ne soient pas précisément connus avant la fabrication.
3.4
rapport d’essai du traducteur
document attestant la conformité au présent document et indiquant les valeurs mesurées pour les
paramètres requis d’un traducteur spécifique, y compris l’équipement et les conditions de contrôle
3.5
côté de référence
côté droit d’un traducteur de faisceau d’angle lorsque l’on regarde dans la direction du faisceau, sauf
spécification contraire du fabricant
2 © ISO 2020 – Tous droits réservés
3.6
angle de bigle pour traducteurs droits
écart entre l’axe du faisceau et la ligne perpendiculaire à la surface de couplage au point d’incidence
Note 1 à l'article: Voir Figure 2.
Légende
1 traducteur ultrasonore droit e décalage
2 récepteur EMA δ angle de bigle pour traducteurs droits
3 point d’écho X , Y coordonnées du centre du traducteur
c c
4 bloc d’essai semi-cylindrique X coordonnées du récepteur EMA
m
Y coordonnées du centre du bloc
m
Figure 2 — Angle de bigle et décalage pour un traducteur droit
3.7
plan vertical
plan passant par l’axe du faisceau acoustique dans le sabot du
traducteur et l’axe du faisceau de l’objet contrôlé
3.8
tolérance d’usure
usure maximale de la surface de contact du traducteur qui n’affecte pas les performances du traducteur
Note 1 à l'article: La tolérance d’usure est généralement exprimée en millimètres.
4 Symboles
Symbole Unité Signification
L µs Durée d’impulsion
h V Amplitude crête à crête
f Hz Fréquence centrale
o
f Hz Fréquence de coupure supérieure
u
f Hz Fréquence de coupure inférieure
l
Δf Hz Bande passante
Δf % Bande passante relative
rel
S dB Sensibilité de la réflexion
N mm Longueur du champ proche
Symbole Unité Signification
F mm Distance focale
D
F mm Longueur de la zone focale à −6 dB en utilisant un réflecteur ou −3 dB en utilisant
L
un hydrophone
Z mm Point focal
P
W mm Largeur focale sur l’axe X
x
W mm Largeur focale sur l’axe Y
y
° Angle de divergence du faisceau dans la direction de l’axe X
Ω
X
° Angle de divergence du faisceau dans la direction de l’axe Y
Ω
Y
X mm Point d’émergence du traducteur
α ° Angle du faisceau
δ ° Angle de bigle pour traducteurs droits
5 Exigences générales de conformité
Un traducteur ultrasonore est conforme au présent document s’il satisfait à la totalité des exigences
suivantes:
a) le traducteur doit être conforme à l’Article 8;
b) une déclaration de conformité établie selon l’ISO/IEC 17050-1 doit être disponible;
c) le traducteur ultrasonore doit porter un marquage permettant d’identifier clairement le fabricant,
ainsi qu’un numéro de série unique ou un numéro de référence permanent à partir duquel il est
possible de tracer les informations jusqu’à la fiche technique et le rapport d’essai du traducteur;
d) la fiche technique du traducteur correspondant au traducteur ultrasonore, qui définit les critères
de performance conformément à l’Article 6, doit être disponible;
e) un rapport d’essai contenant au moins les résultats d’essai de l’Article 6 doit être fourni avec le
traducteur.
Le Tableau 1 résume les essais à réaliser sur les traducteurs ultrasonores.
Tableau 1 — Liste des essais relatifs aux traducteurs ultrasonores
Essais du fabricant
Titre de l’essai
Paragraphe
Aspects physiques 8.1
Forme, amplitude et durée des impulsions 8.2
Spectre de fréquences et bande passante 8.3
Sensibilité de la réflexion 8.4
Courbe amplitude-distance 8.5
Paramètres du faisceau des traducteurs pour contrôle par immersion 8.6
Profil axial – Distance focale et longueur de la zone focale 8.6.2.2
Profil transversal – Largeur focale 8.6.2.3
Profil transversal – Divergence du faisceau 8.6.2.4
Profil du faisceau obtenu par des moyens de balayage – Distance focale et longueur 8.6.3.2
focale
Profil du faisceau obtenu par des moyens de balayage – Largeur focale et divergence 8.6.3.3
du faisceau
Paramètres du faisceau pour les traducteurs droits à contact à transducteur simple 8.7
4 © ISO 2020 – Tous droits réservés
Tableau 1 (suite)
Essais du fabricant
Titre de l’essai
Paragraphe
Divergence du faisceau et lobes secondaires 8.7.2
Angle de bigle et décalage pour traducteurs droits 8.7.3
Distance focale (longueur du champ proche) 8.7.4
Largeur focale 8.7.5
Longueur de la zone focale 8.7.6
Paramètres du faisceau pour les traducteurs de faisceau d’angle à contact 8.8
à transducteur simple
Point d’émergence 8.8.2
Angle du faisceau et divergence du faisceau 8.8.3
Angle de bigle et décalage 8.8.4
Distance focale (longueur du champ proche) 8.8.5
Largeur focale 8.8.6
Longueur de la zone focale 8.8.7
Paramètres du faisceau pour les traducteurs droits à contact à émetteur et 8.9
récepteur séparés
Trajet de retard de la ligne de retard 8.9.2
Distance focale 8.9.3
Plage de sensibilité axiale (zone focale) 8.9.4
Plage de sensibilité latérale (largeur focale) 8.9.5
Paramètres du faisceau pour les traducteurs de faisceau d’angle à contact 8.10
à émetteur et récepteur séparés
Point d’émergence 8.10.2
Angle du faisceau et profils 8.10.3
Trajet de retard du sabot 8.10.4
Distance jusqu’à la sensibilité maximale (distance focale) 8.10.5
Plage de sensibilité axiale (longueur de la zone focale) 8.10.6
Plage de sensibilité latérale (largeur focale) 8.10.7
Diaphonie 8.11
6 Informations techniques sur les traducteurs
6.1 Généralités
Les conditions d’essai et l’équipement utilisé pour l’évaluation des paramètres des traducteurs doivent
être répertoriés dans une liste (voir Tableau 2).
Pour les traducteurs conçus ou fabriqués de manière individuelle, il se peut que certains paramètres
ne soient pas précisément connus avant la fabrication. Dans ce cas, les valeurs mesurées doivent être
utilisées comme valeurs de référence.
6.2 Fiche technique du traducteur
La fiche technique du traducteur établit la liste des informations à communiquer pour tous les
traducteurs couverts par le domaine d’application du présent document (voir Tableau 2).
6.3 Rapport d’essai du traducteur
Le rapport d’essai du traducteur fournit les valeurs mesurées des paramètres requis d’un traducteur
spécifique, ainsi que d’autres informations de la fiche technique du traducteur (voir Tableau 2).
Le rapport d’essai du traducteur doit mentionner le numéro de série unique ou le numéro de référence
permanent afin d’établir un lien unique entre le traducteur spécifique et le rapport d’essai du traducteur.
Tableau 2 — Liste des informations à fournir dans une fiche technique et un rapport d’essai
d’un traducteur
Fiche Rapport
Informations à fournir technique du d’essai du Commentaire
traducteur traducteur
Nom du fabricant I I —
Type de traducteur I I —
Numéro de série du traducteur — I —
Dimensions du boîtier du traducteur I I —
Poids du traducteur I I —
Type de connecteurs I I —
Interchangeabilité des connecteurs I I Uniquement pour les traducteurs
à émetteur et récepteur séparés
Diaphonie I M Uniquement pour les traducteurs
à émetteur et récepteur séparés
Matériau du transducteur I I —
Forme et taille du transducteur I I —
Angle de toit des transducteurs I I Uniquement pour les traducteurs
à émetteur et récepteur séparés
Matériau du sabot I I Uniquement pour les traducteurs
de faisceau d’angle
Trajet de retard du sabot I I Uniquement pour les traducteurs
de faisceau d’angle
Matériau de la ligne de retard I I Uniquement pour les traducteurs droits
Retard de la ligne de retard I I Uniquement pour les traducteurs droits
Matériau de la couche de protection I I —
Tolérance d’usure I I —
Forme d’impulsion I M —
Spectre de fréquences I M —
Fréquence centrale I M —
Bande passante I M —
Durée d’impulsion I M —
Sensibilité de la réflexion I M —
Angle du faisceau I M Uniquement pour les traducteurs
de faisceau d’angle
Angle de divergence I I Non adapté aux traducteurs pour contrôle
en immersion focalisé
Angle de bigle I I —
Décalage de l’angle de bigle I I —
Légende
I informations
M mesurage
6 © ISO 2020 – Tous droits réservés
Tableau 2 (suite)
Fiche Rapport
Informations à fournir technique du d’essai du Commentaire
traducteur traducteur
Point d’émergence du traducteur I I Uniquement pour les traducteurs de
faisceau d’angle
La distance entre le point d’émergence du
traducteur et l’avant du traducteur peut
également être indiquée
Type de foyer I I —
Distance focale ou longueur du I I —
champ proche
Largeur de la zone focale I I Uniquement pour les traducteurs focalisés
Longueur de la zone focale I I Uniquement pour les traducteurs focalisés
Plage de températures de service I I —
Plage de températures de stockage I I —
CAD I — —
Courbe amplitude-distance dispo- I — —
nible
Équipement utilisé I I —
Conditions d’essai I I —
Aspects physiques — I —
Légende
I informations
M mesurage
7 Équipement de contrôle
7.1 Équipement électronique
L’appareil de contrôle par ultrasons (ou le générateur d’impulsions/le récepteur de laboratoire) utilisé
pour les essais spécifiés à l’Article 8 doit être du type indiqué sur la fiche technique du traducteur, et
être conforme à l’ISO 22232-1 selon le cas applicable.
Lorsque plusieurs types d’appareils de contrôle par ultrasons sont mentionnés, les essais doivent être
renouvelés pour chacun des types supplémentaires désignés.
Les essais doivent être réalisés avec les câbles du traducteur et les dispositifs d’adaptation électrique
spécifiés dans la fiche technique du traducteur et devant être utilisés avec le type particulier d’appareil
de contrôle par ultrasons.
NOTE Les fils des traducteurs dont la longueur est supérieure à 2 m environ peuvent avoir un impact
significatif sur les performances des traducteurs.
En plus de l’appareil de contrôle par ultrasons ou du générateur d’impulsions/récepteur de laboratoire,
il est essentiel de disposer de l’équipement suivant pour évaluer les traducteurs conformément au
présent document:
a) un oscilloscope avec une bande passante minimale de 100 MHz;
b) un analyseur de spectre de fréquences avec une bande passante minimale de 100 MHz, ou un
oscilloscope/numériseur ou un calculateur capable d’effectuer des transformées de Fourier
discrètes (TFD).
L’équipement supplémentaire suivant est facultatif:
c) pour les traducteurs à contact uniquement:
1) un traducteur électromagnétique acoustique (EMA) et un récepteur;
2) un traceur pour tracer des diagrammes de directivité;
d) pour les traducteurs pour contrôle en immersion uniquement:
un récepteur d’hydrophone avec un diamètre actif inférieur à deux fois la longueur d’onde
ultrasonore centrale du traducteur (fréquence centrale) soumis à essai, mais non inférieur
à 0,5 mm. La bande passante de l’hydrophone et de l’amplificateur doit couvrir la bande passante
du traducteur en essai.
7.2 Blocs d’essai et autre équipement
Pour les traducteurs à contact à utiliser sur de l’acier au carbone, la qualité du bloc d’essai doit être
conforme à celle définie dans l’ISO 7963. Pour les traducteurs à contact à utiliser sur d’autres matériaux
comme l’acier inoxydable, l’aluminium, le titane ou les matières plastiques, le matériau du bloc d’essai
doit être documenté dans la fiche technique du traducteur ou le rapport d’essai du traducteur, en
précisant la vitesse de l’onde ultrasonore mesurée. L’atténuation acoustique des autres matériaux, en
particulier des matières plastiques, doit être prise en compte.
Les blocs d’essai et l’équipement supplémentaire suivants doivent être utilisés pour réaliser l’ensemble
des contrôles spécifiés, pour les traducteurs à contact.
a) Des blocs semi-cylindriques avec différents rayons (R) compris entre 12 mm et 200 mm. Des paliers
de R 2 sont recommandés. La longueur de chaque bloc doit être supérieure ou égale à son rayon,
jusqu’à une longueur maximale de 100 mm. Un exemple en est donné à la Figure 3.
b) Des blocs à faces parallèles et de différentes épaisseurs comprises entre 12 mm et 200 mm.
La longueur et la largeur de chaque bloc doivent être supérieures ou égales à son épaisseur, jusqu’à
une longueur maximale de 100 mm.
c) Des blocs ayant des trous de génératrice parallèles à la surface d’essai, de préférence de 3 mm ou
de 1,5 mm de diamètre, comme représenté à la Figure 4 ou la Figure 5, respectivement. Pour les
traducteurs avec des fréquences centrales allant jusqu’à 2 MHz, des trous de génératrice de 5 mm
de diamètre sont recommandés. Les blocs doivent satisfaire aux exigences suivantes:
1) la longueur, la hauteur et la largeur doivent être choisies pour que les côtés des blocs
n’interfèrent pas avec le faisceau ultrasonore;
2) les positions de profondeur des trous doivent être telles qu’au moins trois trous débouchent en
dehors du champ proche;
3) la position des trous doit être telle que les signaux n’interfèrent pas; par exemple, l’amplitude
présente une chute d’amplitude d’au moins 26 dB entre deux trous adjacents.
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Dimensions en millimètres
Légende
1 axe de l’entaille
2 surface frontale
3 traducteur de faisceau d’angle
X, Y, Z système de coordonnées de bloc semi-cylindrique à gradins
Figure 3 — Exemple de bloc semi-cylindrique à gradins
Dimensions en millimètres
Légende
1 trous de génératrice (TPL) de 3 mm de diamètre
Figure 4 — Exemple de bloc d’essai ayant des trous de génératrice de 3 mm
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Dimensions en millimètres
Légende
1 trous de génératrice (TPL) de 1,5 mm de diamètre TPL trous de génératrice à une position de profondeur n
n
2 surface frontale x coordonnée de la largeur
3 surface supérieure y coordonnée de la longueur
4 surface droite z coordonnée de la profondeur
5 surface inférieure
6 surface gauche
Figure 5 — Exemple de bloc d’essai ayant des trous de génératrice (TPL)
d) Des blocs à faces inclinées présentant une entaille telle que représentée à la Figure 6 et des blocs
avec des trous à fond hémisphérique selon la Figure 7. Ces blocs sont utilisés pour mesurer la
divergence du faisceau dans le plan vertical et horizontal respectivement.
Dimensions en millimètres
Légende
a tolérance de position de la ligne médiane
Figure 6 — Exemple de bloc d’essai à entailles
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Dimensions en millimètres
Figure 7 — Exemples de bloc d’essai ayant des trous de génératrice et des trous à fond
hémisphérique
e) Un bloc en acier alternatif pour mesurer le point d’émergence, l’angle du faisceau et la divergence
du faisceau pour les traducteurs de faisceau d’angle selon la description de l’Annexe B.
NOTE Tous les blocs ne sont pas requis si seuls des types de traducteurs spéciaux doivent être contrôlés.
Par exemple, les blocs destinés à mesurer le point d’émergence et l’angle du faisceau ne sont pas nécessaires si
seuls des traducteurs droits sont mesurés.
Pour les distances de mesure, l’équipement suivant doit être utilisé:
f) Une règle.
g) Des jauges d’épaisseur débutant à 0,05 mm.
Pour soumettre à essai des traducteurs pour contrôle en immersion, les réflecteurs et l’équipement
supplémentaire suivants doivent être utilisés:
h) Une bille d’acier ou une tige avec une surface terminale réfléchissante hémisphérique et lisse.
Pour chaque gamme de fréquences, le diamètre de la bille ou de la tige à utiliser est indiqué dans
le Tableau 3.
Tableau 3 — Diamètre de la bille (tige) d’acier en fonction de la fréquence
Fréquence centrale du traducteur Diamètre d de la bille ou tige
MHz mm
0,5 ≤ f ≤ 3 3 ≤ d ≤ 5
3 < f ≤ 15 d ≤ 3
i) Un plan large et un réflecteur lisse. La dimension latérale de la cible doit être au moins dix fois plus
grande que la largeur du faisceau du traducteur en essai mesurée à la fin de la zone focale, tel que
défini en 8.6.2.4.1.
La dimension latérale du réflecteur doit être égale à au moins cinq fois la longueur d’onde calculée
en utilisant la vitesse de l’onde ultrasonore du fluide utilisé et la fréquence centrale du traducteur
en essai.
j) Un réservoir d’immersion équipé d’un mécanisme de balayage manuel ou automatique à cinq
axes libres:
— trois axes linéaires X, Y, Z;
— deux axes angulaires θ et ψ.
k) Des moyens d’enregistrement automatique: si les amplitudes des signaux ultrasonores sont
enregistrées automatiquement, le fabricant est tenu de s’assurer que l’exactitude des mesurages
réalisés avec le système est suffisante. Il faut en particulier tenir compte des effets de la bande
passante du système, de la résolution spatiale, du traitement et du stockage des données sur
l’exactitude des résultats.
Les Figures 16, 17 et 18 illustrent des montages types permettant de mesurer le faisceau acoustique
des traducteurs pour contrôle en immersion.
Il convient que le mécanisme de balayage utilisé avec le réservoir d’immersion soit capable de maintenir
l’alignement entre le réflecteur et le traducteur dans les directions X et Y, c’est-à-dire à ± 0,1 mm pour
une distance de 100 mm dans la direction Z.
Il est recommandé de maintenir la température de l’eau dans le réservoir d’immersion à température
ambiante et cette température ne doit pas dévier de plus de ± 2 °C pendant la caractérisation des
traducteurs pour contrôle en immersion décrits en 8.2 à 8.6.
La température de l’eau doit être consignée dans la fiche technique du traducteur.
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Il faut également tenir compte de l’influence de l’atténuation acoustique dans l’eau qui, aux fréquences
élevées, entraîne une baisse de la fréquence d’écho lorsque des traducteurs en large bande sont utilisés.
Le Tableau 4 indique la relation entre la baisse de fréquence et le trajet dans l’eau.
Tableau 4 — Baisse de fréquence en pourcentage de la fréquence centrale f en fonction de
o
la longueur totale du trajet dans l’eau, pour des bandes passantes (Δ f ) relatives 50 % et 100 %
rel
Trajet total dans l’eau
f Δf
o rel
mm
MHz %
10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 150 200 250 300 350 400
5 50 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 2 2 2 3 3
5 100 0 1 1 1 2 2 2 3 3 3 5 6 7 9 10 11
10 50 0 1 1 1 2 2 2 3 3 3 5 6 7 9 10 11
10 100 1 3 4 5 6 7 8 9 10 11 16 21 24 28 31 34
15 50 1 1 2 3 4 4 5 6 6 7 10 13 15 18 20 23
15 100 3 6 8 10 13 15 17 19 21 23 30 37 42 47 50 54
8 Exigences de performance des traducteurs
8.1 Aspects physiques
8.1.1 Mode opératoire
L’extérieur du traducteur doit être examiné visuellement afin de vérifier que l’identification et
l’assemblage sont corrects et de détecter tout dommage physique susceptible d’avoir un impact sur sa
fiabilité actuelle ou future. Pour les traducteurs à contact en particulier, la planéité de la surface de
contact du traducteur doit être mesurée à l’aide d’une règle et de jauges d’épaisseur.
8.1.2 Critère d’acceptation
Pour les traducteurs à faces plates, sur la totalité de la face du traducteur, l’espace entre la règle et la
surface de contact du traducteur ne doit pas être supérieur à 0,05 mm.
Aucun dommage visible susceptible d’influer sur le faisceau ultrasonore n’est admis à la surface de
contact du traducteur.
8.2 Forme, amplitude et durée des impulsions
8.2.1 Mode opératoire
L’amplitude crête à crête de l’écho doit être mesurée.
La valeur de l’amplitude crête à crête de 10 % définit les niveaux de manière symétrique jusqu’à la ligne
de base. Le premier et le dernier point de croisement du signal avec ces niveaux définissent la durée
de l’impulsion représentée à la Figure 1. La durée de l’impulsion doit être déterminée en utilisant un
montage de mesure conforme à la Figure 8 (traducteurs à contact) ou la Figure 16 (traducteurs pour
contrôle en immersion):
a) Les traducteurs à contact à transducteur simple doivent utiliser un bloc d’essai semi-cylindrique ou
un bloc à faces parallèles dont la surface réfléchissante est à une distance supérieure à 1,5 fois la
longueur du champ proche du traducteur ou se situe dans la zone focale des traducteurs focalisés.
b) Les traducteurs à émetteur et récepteur séparés doivent utiliser un bloc semi-cylindrique ou un
bloc à faces parallèles dont la surface réfléchissante est à la distance la plus proche du point focal,
mais dans la zone focale du traducteur.
c) Les traducteurs pour contrôle en immersion doivent utiliser un grand réflecteur plat à la distance
focale pour les traducteurs focalisés ou à une distance supérieure à 1,5 fois la longueur du champ
proche pour les traducteurs plats.
a) Méthode utilisant l’appareil de contrôle par ultrasons
b) Méthode utilisant le générateur d'impulsions ultrasononres avec unité de réception
Légende
1 a) appareil de contrôle ou b) générateur d’impulsions par ultrasons5 bloc de référence
2 oscilloscope 6 traducteur de l’oscilloscope
3 connecteur du traducteur 7 entrée de l’oscilloscope
4 traducteur ultrasonore 8 sortie RF du générateur d’impulsions
Figure 8 — Montage de mesure de la forme, l'amplitude et la durée d’impulsion
Il faut indiquer si le mesurage a été réalisé avec des plaques d’usure, des membranes de couplage ou un
autre équipement monté ou non.
Le réglage du générateur d’impulsions doit être enregistré. Il est recommandé de tracer la forme de
l’impulsion d’émission.
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8.2.2 Critère d’acceptation
La durée d’impulsion ne doit pas être supérieure à la valeur spécifiée par le fabricant dans la fiche
technique du traducteur.
Il convient d’inclure le tracé de l’impulsion d’émission dans la fiche technique du traducteur.
8.3 Spectre de fréquences et bande passante
8.3.1 Mode opératoire
Le même montage qu’en 8.2 doit être employé, mais en utilisant un analyseur de spectre de fréquences
à la place d’un oscilloscope et d’un traducteur d’oscilloscope. L’écho du réflecteur doit être synchronisé
et le spectre de fréquences doit être déterminé à l’aide d’un analyseur de spectre de fréquences ou d’une
transformée de Fourier discrète.
Les échos brouilleurs dus au sabot du traducteur, par exemple liés au boîtier ou à l’amortissement,
ne doivent pas être analysés en même temps que l’écho issu du demi-cylindre ou de tout autre bloc
d’étalonnage approprié. La largeur de la porte doit être au minimum égale au double de la durée
d’impulsion et être centrée sur le maximum de l’impulsion.
Les fréquences de coupure inférieure et supérieure f et f doivent être déterminées pour une chute de
l u
6 dB par rapport à la valeur maximale du spectre de fréquences. Pour la technique en immersion, les
valeurs doivent être corrigées conformément au Tableau 4.
À partir de ces fréquences de coupure supérieure et inférieure f et f , la fréquence centrale f , la bande
u l o
passante Δf et la bande passante relative Δ f doivent être calculées comme indiqué dans l’ISO 5577.
rel
Voir Formules (1) à (3):
ff+
ul
f = (1)
o
Δff=− f (2)
ul
Δf
Δf = ×100% (3)
rel
f
o
8.3.2 Critères d’acceptation
La fréquence centrale mesurée doit être à ± 10 % de la fréquence indiquée dans la fiche technique du
traducteur.
La bande passante mesurée de –6 dB doit être à ± 15 % de la bande passante indiquée dans la fiche
technique du traducteur.
Si le spectre entre f et f comporte
...
Questions, Comments and Discussion
Ask us and Technical Secretary will try to provide an answer. You can facilitate discussion about the standard in here.