超声波检测缺陷定量法

1、A:缺陷大小的测定缺陷定量包括确定缺陷的大小和数量，而缺陷的大小指缺陷的面积和长度。目前，在工业超声波检测中，对缺陷的定量的方法很多，但均有一定的局限性。常用的定量方法有当量法、底波高度法和测长法三种。当量法和底波高度法用于缺陷尺寸小于声束 截面的情况，测长法用于缺陷尺寸大于声束截面的情况。一.当量法采用当量法确定的缺陷尺寸是缺陷的当量尺寸。常用的当量法有当量试块比拟法、当量计算法和当量 AVGAVG 曲线法。1.当量试块比拟法当量试块比拟法是将工件中的自然缺陷回波与试块上的人工缺陷回波进行比拟来对缺 陷定量的方法。加工制作一系列含有不同声程不同尺寸的人工缺陷如平底孔试块，检测中发现 缺陷时，

2、将工件中自然缺陷回波与试块上人工缺陷回波进行比拟。当同声程处的自然缺 陷回波与某人工缺陷回波高度相等时，该人工缺陷的尺寸就是此自然缺陷的当量大小。利用试块比拟法对缺陷定量要尽量使试块与被探工件的材质、外表光洁度和形状一 致，并且其他探测条件不变，如仪器、探头，灵敏度旋钮的位置，对探头施加的压力等。当量试块比拟法是超声波检测中应用最早的一种定量方法，其优点是直观易懂，当量概念明确，定量比拟稳妥可靠。但这种方法需要制作大量试块，本钱高。同时操作也比拟烦琐，现场检测要携带很多试块，很不方便。因此当量试块比拟法应用不多，仅在xv 3N N 的情况下或特别重要零件的精确定量时应用。2.当量计算法当x 3

3、N N 时，规那么反射体的回波声压变化规律根本符合理论回波声压公式。当量计算法就是根据检测中测得的缺陷波高的dB值，利用各种规那么反射体的理论回波声压公式进行计算来确定缺陷当量尺寸的定量方法。应用当量计算法对缺陷定量不需要任何试块，是目前广泛应用的一种当量法。下面以纵波探作伤为例来说明平底孔当量计算法。平底孔和大平底面的回波声压公式为_2：xBPB=上e68大平底x芝3N2椭L L 2aXfPf= 土飞利平底孔x*N尢xf不同距离处的大平底与平底孔回波分贝差为2PB2 xf. ：Bf=20lg P =20lg2： g -XB)Pf二DfxB式中 BfBf底波与缺陷波的dB差;xfxf缺陷至探测

4、面的距离；XB底面至探测面的距离；DfDf缺陷的当量平底孔直径；入-波长；(6.17)a 材质衰减系数单程不同平底孔回波分贝差为Pf1Df1X2.：12=20lg =40lg- 2a(x2x1)Pf 2Df2X1式中12平底孔1、2的dB差；DI、D D2平底孔1、2的当量直径；X X1、X X2平底孔1、2的距离。利用以上两式和测试结果可以算出缺陷的当量平底孔尺寸。例1,用2.5P14Z探头检测厚度为420 mm饼形钢制工件，钢中CL=5 900 m/s,不考虑 介质衰减，利用底波调整2平底孔检测灵敏度。检测中在210 mm处发现一缺陷，其回波比底波低26dB,求此缺陷的当量大小。由得：c

5、5.9 = = =2.36(mm)f 2.5_ 2一2Ds20N = =- =42.4(mm)4 -4 2.363N =3 42.4 =127.2400(mm)所以应用当量计算法。设420 mm处大平底回波声压为PB,210 mm处缺陷回波声压为R,那么有Pf1Df1X2.：12=20lg =40lg- 2ag f) =22Pf2Df2X140lg-=22 2a(x2x1)Df2Xi=22 -2 0.01 100 =20Df2X11052 400 100.5Df1=-500例2用2.5P20Z探头径向检测直径为500 mm的实心圆柱钢工件，CL=5 900 m/s , a=0.01 dB/mm

6、，利用底波调整500/2灵敏度，检测中在400 mm处发现一缺陷，其回波比 灵敏度基准波高22 dB,求此缺陷的当量大小。由得：c5 9 = = =2.36(mm)f 2.5_ 2_ 2Ds20N = =- =42.4(mm)4 -4 2.363N =3 42.4 =127.2400(mm)因此可以利用当量计算法。设400 mm处缺陷回波声压为 P Pf1,500mm处中2回波声压为 P Pf2,那么有(6.18)DflX2X2即该缺陷的当量平底孔尺寸为中2.8 mm。Pf1Df1X2.：12=20lg - =40lg- 2a(X2为)=22Pf2Df2X1=22 -2 0.01 100 =2

7、0Df2Xi1052 400 1005Dfi =-500即此缺陷的当量平底孔尺寸为5.1 mm。3 3.当量 AVGffiAVGffi 线法当量 AVGAVG 线法是利用通用 AVGAVG 或实用 AVGffiAVGffi 线来确定工件中缺陷的当量尺寸。例1,条件同当量计算法例1。由条件得：AB=迪=竺=20N 21Xf210Af二二-二10N 21查如图6.24所示的 AVAV 刖线，由横座标 A A=20作垂线交大平底 B B 曲线于 a a 点，由于A=10处的缺陷回波比AB=2 0处的大平底回波低26dB,因此， 由 a a 点向下数26dB到 b b 点， 过 b b 点作水平线交过

8、 A A=10所作的垂线于 c,cc,c 点落在 G G=0.2曲线上，于是缺陷的当量平底孔尺寸 为D D=GDGD=0.2 x 14=2.8(mm)此结果与当量计算法结果相同。图6.24利用通用AVG曲线定量例2:条件同当量计算法例2,用实用AVG定量。实用AVG曲线图6.25未考虑介质衰减，因此这里也应扣除介质衰减的分贝差： 12=22-2a(X X2-X X1)=22- 2X 0.01 X 100=20 dB在图4.30中，由XB=500作垂线交 中曲线于 a a 点，由a向上数20 dB至b点，过b点作 水平线交过 X Xf=400所作垂线于 c c 点，c c 点对应的当量大小为 中

9、5,即此缺陷的当量平底孔尺 寸为中5mmDfiX240lg-=22 -2a(x2-xi)X2此结果与当量计算结果根本一致O二.测长法当工件中缺陷尺寸大于声束截面时,一般米用测长法来确定缺陷的长度。测长法是根据缺陷波高与探头移动距离来确定缺陷的尺寸。按规定的方法测定的缺陷长度称为缺陷的指示长度。 由于实际工件中缺陷的取向、 性质、外表状态等都会影响缺陷回波 高，因此缺陷的指示长度总是小于或等于缺陷的实际长度。根据测定缺陷长度时的灵敏度基准不同将测长法分为相对灵敏度法、绝对灵敏度法和端点峰值法。1.相对灵敏度测长法相对灵敏度测长法是以缺陷最高回波为相对基准、沿缺陷的长度方向移动探头，降低一定的dB

10、值来测定缺陷的长度。降低的分贝值有3 dB、6 dB、10 dB、12 dB、20 dB、等几 种。常用的是6 dB法和端点6 dB法。16 dB法半波高度法：由于波高降低6 dB后正好为原来的一半，因此6 dB法 又称为半波高度法。半波高度法具体做法是：移动探头找到缺陷的最大反射波不能到达饱和然后沿缺陷 方向左右移动探头，当缺陷波高降低一半时，探头中心线之间距离就是缺陷的指示长度。6dB法的具体做法是：移动探头找到缺陷的最大反射波后，调节衰减器，使缺陷波高 降至基准波高。然后用衰减器将仪器灵敏度提高6 dB,沿缺陷方向移动探头，当缺陷波高降至基准波高时，探头中心线之间距离就是缺陷的指示长度，

11、如图4.29所示。半波高度法6 dB法是用来对缺陷测长较常用的一种方法。适用于测长扫查过程中 缺陷波只有一个高点的情况。2端点6 dB法端点半波高度法：当缺陷各局部反射波高有很大变化时，测长采 用端点6 dB法。端点6 dB法测长的具体做法是：当发现缺陷后，探头沿着缺陷方向左右移动，找 到缺陷两端的最大反射波，分别以这两个端点反射波高为基准，继续向左、向右移动 探头，当端点反射波高降低一半时或6 dB时，探头中心线之间的距离即为缺陷的 指示长度，如图6.27所示。这种方法适用于测长扫查过程中缺陷反射波有多个高点的 情况。图6.25利用实用AVGffi线定量图6.26半波局度法6 dB法陞ll(

12、inm)图6.27端点6 dB法测长图6.28绝对灵敏度测长法半波高度法和端点6dB法都属于相对灵敏度法，因为它们是以被测缺陷本身的最大反 射波或以缺陷本身两端最大反射波为基准来测定缺陷长度的。2.绝对灵敏度测长法绝对灵敏度测长法是在仪器灵敏度一定的条件下，探头沿缺陷长度方向平行移动，当缺陷波高降到规定位置时(如图6.28所示 B B 线)探头移动的距离，即为缺陷的指示长度。绝对灵敏度测长法测得的缺陷指示长度与测长灵敏度有关。测长灵敏度高，缺陷长度大。在自动检测中常用绝对灵敏度法测长。3.端点峰值法探头在测长扫查过程中，如发现缺陷反射波峰值起伏变化， 有多个高点时，那么可以缺陷 两端反射波极大

13、值之间探头的移动长度来确定为缺陷指示长度，如图6.29所示。这种方法称为端点峰值法。端点峰值法测得的缺陷长度比端点6 dB法测得的指示长度要小一些。端点峰值法也只适用于测长扫查过程中，缺陷反射波有多个高点的情况。图6.29端点峰值测长法三.底波高度法底波高度法是利用缺陷波与底波的相对波高来衡量缺陷的相对大小。当工件中存在缺陷时，由于缺陷反射，使工件底波下降。缺陷愈大，缺陷波愈高，底波 就愈低，缺陷波高与底波 波高之比就愈大。底波高度法常用以下几种方法来表示缺陷的相对大小。1.F/BF法F/BF法是在一定的灵敏度条件下， 以缺陷波高 F F 与缺陷处底波高BF之比来衡量缺陷的相对大小，如图6.30 (a)。2.F/BG法F/BG法法是在一定的灵敏度条件下，以缺陷波高F与无缺陷处底波高 &之比来衡量缺陷 的相对大小，如图6.30 (b)。M)F/lir图6.30底波高度法(a)F/BF(b)F/BG3.B/BF法B/BF法是在一定的灵敏度条件下，以无缺陷处底波段与缺陷处底波 &之比来衡量缺陷的相对大小。底波高度法不用试块，可以直接利用底波调节灵敏度和比拟缺陷的相对大小，操作方便。但不能给出缺陷的当量尺寸，同样大小的缺陷，