周 琳

(洛陽欣隆工程檢測(cè)有限公司，河南洛陽 471012)

超聲檢測(cè)儀調(diào)節(jié)過程中表面干擾波的排除

周 琳

(洛陽欣隆工程檢測(cè)有限公司，河南洛陽 471012)

概述了在超聲波橫波檢測(cè)時(shí)的儀器調(diào)節(jié)過程中，出現(xiàn)干擾波的情況，指出干擾波干擾儀器的正常調(diào)節(jié)，影響缺陷定位和定量，提出可以通過分析計(jì)算和試驗(yàn)，排除這種干擾波，最后推斷出它是表面波。

干擾波;表面波;波幅;K值

在超聲波檢測(cè)中，為了在確定的檢測(cè)范圍內(nèi)發(fā)現(xiàn)規(guī)定大小的缺陷，并對(duì)缺陷定位和定量，就必須在檢測(cè)前調(diào)好儀器的掃描速度和靈敏度。在對(duì)焊縫的超聲波檢測(cè)中，經(jīng)常用到的是橫波檢測(cè)。對(duì)于橫波掃描速度的調(diào)節(jié)我們最常用的試塊是CSK－ⅠA試塊。而對(duì)于焊縫檢測(cè)的靈敏度的調(diào)節(jié)，我們要用的試塊是能夠制作DAC曲線的CSK－ⅢA試塊。如果掃描速度和靈敏度調(diào)節(jié)出現(xiàn)較大偏差，那么缺陷的定位和定量就不準(zhǔn)確。所以在超聲波檢測(cè)的儀器調(diào)節(jié)階段一定要將偏差控制在盡可能小的范圍內(nèi)，排除干擾波就顯得尤為重要。

1 問題的提出

儀器型號(hào):PXUT－360，探頭規(guī)格:5P8×12K3，實(shí)測(cè)K值:2.71，前沿:10mm，耦合劑:甘油，試塊:CSK－ⅠA、CSK－ⅢA。

在CSK－ⅠA試塊上調(diào)節(jié)橫波掃描速度時(shí)，發(fā)現(xiàn)在R50和R100圓弧反射波旁邊分別緊挨著一個(gè)反射波，并且其波幅與圓弧反射波波幅相當(dāng)，如圖1所示。那么哪兩個(gè)才是真正的R50和R100圓弧反射波?而另外兩個(gè)反射波是怎樣形成的呢?帶著這些疑問進(jìn)行下一個(gè)儀器調(diào)節(jié)的步驟。

圖1 采用CSK－ⅠA試塊的反射波示意圖

在CSK－ⅢA試塊上制作DAC曲線時(shí)，將探頭對(duì)準(zhǔn)深度為20 mm的橫孔Φ1×6，找最高回波時(shí)，示波屏上出現(xiàn)了兩個(gè)反射波，調(diào)節(jié)聲程按鈕將波壓縮，出現(xiàn)更多反射波，如圖2所示。橫波在深度為20 mm的橫孔Φ1×6上的反射波只有一個(gè)，其他反射波均為干擾波。這些干擾波和在CSK－ⅠA試塊上調(diào)節(jié)橫波掃描速度時(shí)出現(xiàn)的干擾波有聯(lián)系嗎?

圖2 采用CSK－ⅢA試塊的反射波示意圖

2 干擾波的分析

2.1 波形的分析

將探頭置于CSK－ⅢA試塊上，調(diào)節(jié)聲程按鈕使示波屏上出現(xiàn)如圖2所示的多個(gè)反射波。干擾波有遲到波、三角形反射波、探頭雜波、輪廓回波、耦合劑反射波、幻想波等。在上述調(diào)節(jié)過程中出現(xiàn)的最有可能的干擾波似乎是輪廓回波。因?yàn)橛檬种刚从团拇驁D3中的位置②，發(fā)現(xiàn)B2、B3波隨著手指的拍打而跳動(dòng)，但是根據(jù)波形和橫波在CSK－ⅢA試塊中的傳播途徑，探頭所在位置發(fā)出的橫波不可能在位置②的輪廓處有反射;再用手指沾油拍打圖3中①的位置，發(fā)現(xiàn)B1、B2、B3波的波幅均有明顯變化，回波隨著手指的拍打而跳動(dòng);用手指沾油拍打圖3中的位置③，發(fā)現(xiàn)B2、B3波隨著手指的拍打而跳動(dòng);拍打位置圖3中位置④，B1、B2、B3波的波幅均無明顯變化。這可以表明這些回波是沿著試塊表面?zhèn)鞑サ?。由此可推斷這些干擾波是表面波。

圖3 不同拍打位置

2.2 回波聲程的分析

圖4 CSK－ⅢA試塊

將探頭置于CSK－ⅢA試塊上(聲速設(shè)置為橫波在鋼中傳播的速度3230m/s)，如圖4。移動(dòng)探頭，使探頭距離試塊邊緣50 mm，此時(shí)B1波聲程顯示為64 mm;探頭移動(dòng)至距離試塊邊緣100 mm，此時(shí)B1波聲程顯示為117.4mm;探頭移動(dòng)至距離試塊邊緣150 mm，此時(shí)B1波聲程顯示為170.7mm。實(shí)際聲程為探頭距離試塊邊緣距離+前沿，所以這三個(gè)位置的實(shí)際聲程是60、110、160 mm(見表1)。聲程顯示和實(shí)際聲程不一致的原因就是聲速不同，鋼中表面波的聲速是橫波的0.9倍。

表1 試驗(yàn)數(shù)據(jù)列表 mm

將以上數(shù)據(jù)放進(jìn)此式，得出的結(jié)果是57.6、105.3、153.6。接近于實(shí)際聲程。這也證明了上述干擾波是表面波。

將探頭置于CSK－ⅢA試塊上，調(diào)節(jié)聲程按鈕使示波屏上能看到如圖2上的顯示。前后推動(dòng)探頭，會(huì)發(fā)現(xiàn)B1波和B2波之間的聲程是固定不變的(150mm)，B2波和B3波同樣如此，只有B1波的聲程在變化。將探頭置于圖3位置固定，聲速設(shè)置為表面波聲速2907 m/s，B1、B2、B3回波的聲程顯示分別是79.9、230.4、380.8mm。

由于表面波沿表面?zhèn)鞑?，結(jié)合圖3中的實(shí)驗(yàn)可以確定其聲程如圖5所示。

再來看上文的第一個(gè)問題，就是在CSK－ⅠA試塊上調(diào)節(jié)橫波掃描速度時(shí)發(fā)現(xiàn)的干擾波是什么波。這個(gè)答案也是表面波，因?yàn)橥瑯涌梢杂蒙鲜龇椒ㄗC明。由于表面波的實(shí)際聲程是儀器上顯示聲程的0.9倍。所以可以確定在圖1中前面的波B1、B3是真正的R50和R100圓弧反射波，緊跟其后的B2、B4是表面波的反射波。其傳播路程如圖6所示。

圖6 表面波傳播路程

3 表面波和K值的關(guān)系

在CSK－ⅢA試塊上做靈敏度調(diào)節(jié)時(shí)出現(xiàn)的這種表面波與探頭的K值有一定的關(guān)系。用不同K值的探頭(5P8×12K3;5P8×12K2.5;5P8×12K2;5P8×12K1.5)對(duì)準(zhǔn)深度為20 mm的橫孔Φ1×6，其最高回波和表面波回波的關(guān)系見表2。

表2 不同K值探頭實(shí)驗(yàn)比較

從表2可以看出，表面波的回波高度隨K值的減小而下降，在K值達(dá)到2.0時(shí)表面波基本上不影響DAC曲線的制作。

4 結(jié)論

大K值的斜探頭在探傷時(shí)會(huì)在工件表面產(chǎn)生表面波。在CSK－ⅠA和CSK－ⅢA試塊上這種表面波往往會(huì)干擾我們對(duì)儀器的調(diào)節(jié)。影響調(diào)節(jié)精度。在CSK－ⅠA試塊上這種干擾波總在R50及R100的反射波后且兩波相鄰比較近。在CSK－ⅢA試塊上干擾波總出現(xiàn)在橫孔回波后面一段距離，波幅較高，相對(duì)容易分辨。

TQ050.7

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1003－3467(2010)12－0024－02

2010－04－21