超声检测第14讲-AVG曲线

1、AVG曲线AVG曲线是描述规则反射体的距离(A)、回波高度(V)及当量尺寸(G)之间的曲线，A、V、G是德文的字头缩写，英文中编写为DGS。AVG曲线可用于对缺陷定量和灵敏度调整。AVG曲线有多种类型，根据通用性分为通用AVG和实用AVG；根据波型不同分为纵波AVG和横波AVG；根据反射体不同分为平底孔AVG和横孔AVG等。下面以平底孔为例来说明纵波平底孔AVG曲线的原理和绘制方法。一、纵波平底孔AVG曲线1.通用AVG当x3N，不考虑介质衰减时，大平底面与平底孔问波声压分别为：大平底声压：平底孔声压： 式中P0 探头波源的起始声压；FS 探头波源的面积，Ff 探头波源的面积，DS 晶片的直径

2、； Df 缺陷的直径； 波长； x 平底孔至波源的距离。当仪器的垂直线性良好时，示波屏上波高与声压成正比。大平底：平底孔：为了简化计算，对上式进行归一化处理。令 并代入上式得：大平底： 平底孔：若用dB表示相对波高，则有：式中 A 归一化距离。 G 归一化缺陷当量大小； V1 大平底面回波与始波高度dB差； V2 平底孔回波与始波高度dB差。以横坐标表示A，纵坐标表示V1,V2，由公式1可得大平底面回波高度与距离之间的关系曲线，如图1所示中B曲线。由公式2可得一簇不同G值的平底孔回波高度与距离之间的关系曲线，如图1所示中的其他曲线。图1 通用AVG曲线图中V均为负dB值，说明各底波与平底孔回波

3、均比始波低，需要增益相应dB值，才能达到与始波等高。在A3的区域内，由于理论公式不适用，因此该区域的曲线一般不绘出或由实测得到。由图2所示的平底孔缺陷通用AVG曲线可见，当A1时，由于波的干涉，使平底孔回波声压趋于复杂化，出现极大极小值。但对于大平底而言，其回波几乎不随距离变化，在这个区域内的入射波可视为平面波的一部分，平均声压为常数。通用AVG曲线由于采用了归一化距离和归一化缺陷当量大小，因此通用性好，适用不同规格的探头。通用AVG曲线可以用来调整检测灵敏度和对缺陷进行定量，下面举例说明之。【例】用2.5 MHz,20 mm直探头检测厚为400 mm钢制饼形锻件，己知钢中CL=5 900 m

4、/s。检测中在170 mm处发现一处缺陷，其回波比底波低10 dB。 (1)如何利用底波调整2平底孔灵敏度?(2)求此缺陷的当量平底孔尺寸为多少?解:(1)调灵敏度求Ncf=5.92.5=2.36(mm)N=Ds24=4004×2.3642.4(mm)求A和G AxN=40042.49.4G=DfDs=220=0.1AVG曲线如图1所示.过处作垂线交G=线于N，交B线于M，则MN所对应的分贝值为400 mm处大平底与2平底孔的回波分贝差:=B-2=44(dB)调整2灵敏度调节仪器使第一次底波B1达基准波高，对于增益型仪器，增加44 dB；对于衰减型仪器，衰减掉44 dB。至此2灵敏度

5、调好，即此时400 mm处2平底孔回波正好达基准波高。 (2)对缺陷定量求Af： Af =XfN=17042.44求Gf： 如图1所示，过A=4作垂线，从比M点低10 dB的F点作水平线,相交于Q点,则Q点对应的G值为所求:Gf。求缺陷的当量尺寸: Df=Gf=0.3×20=6(mm)由以上例子看到，通用AVG曲线虽然通用性较好，但使用中要进行归一化换算，不大方便，为此引入了适用于特定探头的专用AVG曲线，常称实用AVG曲线。2.实用AVG曲线以横坐标表示实际声程，纵坐标表示规则反射体相对波高，用来描述距离、波幅、当量尺寸之间的关系曲线，称为实用AVG曲线，如图2所示。图2 平底孔实

6、用AVG曲线实用AVG曲线可由以下公式得到。不同距离的大平底回波dB差:不同距离的不同大小平底孔回波dB差: 同距离的大平底与平底孔回波dB差:实用AVG曲线中x3 N部分的不同大小平底孔回波dB差，可由理论公式计算得到，还可由实测CS-试块得到或由通用AVG进行转换得到，但x3 N的区城只能通过实测得到。下面以晶片直径D=20 mm,频率f=2.5 MHz的纵波直探头为例，介绍利用如上公式计算绘制在钢中的实用AVG曲线，如图2所示。(1)首先要确定一个统一的灵敏度基准。例如，图2所示确定的基准为:距离x=750mm。2平底孔回波高度为0 dB。(2)计算不同距离处同一大小平底孔的回波dB差跟

7、据公式3，此时Df1=Df2，则有: =40lgx2x1代入x2=750 mm，分别计算x1=150,200，时的值，以为纵坐标，x1为横坐标画曲线，即可得到图3-27中2平底孔的距离幅度曲线。(3)计算同距离处不同大小平底孔的回波dB差跟据公式3，此时x2=x1，则有: =40lgDf2Df1代入Dn =2 mm，分别计算Df2=3，4，时的值。将2平底孔曲线分别向上平移相应的dB值，就得到3、48的距离幅度曲线。 （4）计算2平底孔回波与同距离大平底面回波高度的dB差根据式公式3=20lgPBPf=20lg2xDf2=-8.5+20lgx计算出不同x值对应的值，将2平底孔曲线分别向上平移相

8、应的dB值，就得到图2所示中的曲线B。由于实用AVG曲线是由特定探头实测和计算得到的，因此实用AVG曲线也只适用于特定探头。在实用AVG曲线中要注明探头的尺寸和频率。对于垂直线性良好的仪器，回波高度与声压成正比，将AVG曲线直接绘制在仪器示波屏面板上，称为AVG面板曲线，其纵坐标表示波高，横坐标表示距离。二、横波AVG曲线1.通用AVG曲线一般横波声场由有机玻璃中的纵波声场和工件中的横波声场两部分组成，引进假想波源后则成为连续的横波声场，当x>3 N时，横波声场波束轴线上的声压分布与纵波情况相似。2.实用AVG曲线横波实用AVG曲线横坐标表示横波声程，纵坐标表示相对波高的dB值。横波实用AVG使用方便，但只适用于特定探头，如图3所示。图中距离由假想波源算起。图3 横波平底孔实用AVG曲线以上讨论的平底孔AVG曲线，在锻件检测中得到应用。在焊缝检测中，一般是采用描述一定直径横孔回波高与距离之间关系的距离波幅曲线，这种曲线常常通过实测得到，它是实