基于距离-波幅-分量法的超声波avg曲线的应用

基于距离-波幅-分量法的超声波avg曲线的应用

现在，超声检测在审查能源类型方面发挥着越来越重要的作用。如何选择一个合适的灵敏度,客观的对缺陷进行评定,是检验人员以及工艺员所关注的重点。顾客的规范中都会规定要求使用的灵敏度以及采用什么方法来对缺陷进行评定。如GE(通用电气)的规范要求使用DAC方法来设定灵敏度。同时规定了一系列的试块。而西门子的规范要求使用AVG(或DGS)方法,但未强制规定使用同材质试块,从而为AVG曲线在现场的应用打下基础。AVG曲线法的主要优点在于可以省去制作对比试块的过程,特别在新材料开发初期,会节省较大的成本,提高检验效率。但此类方法局限性也比较大,只有一些专业的探头生产厂家能提供不同探头的AVG曲线,如德国KK公司为每种探头都提供了AVG图表。1avg曲线的计算在超声波探伤中,自然缺陷的形状、性质和方向各不相同,回波相同的缺陷实际上往往相差很大,为此特引进“当量尺寸”来衡量缺陷的大小。在相同探测条件下,当自然缺陷与某形状规则的人工缺陷回波等高时,则该人工缺陷的尺寸就为此自然缺陷的当量尺寸。描述规则反射体的距离、波幅、当量大小之间的关系曲线称为距离-波幅-当量曲线,德文为AVG曲线,A、V、G是德文距离、增益和大小的字头缩写。英文缩写为DGS曲线。AVG曲线常见形式是一簇曲线,其每一条曲线对应于一种当量尺寸的规则反射体的回波高随距离而变化的规律。在超声检测理论中,提到运用AVG方法的前提条件是X>3N(N为近场区)。当X>3N,在不考虑介质衰减时,声压与距离成反比,当仪器的垂直线性良好时,示波屏上波高与声压成正比,AVG图中声程大于3N的部分是计算出来的。对于3N以内的情况,由于存在声波的干涉,并且理论公式不适用,因此该区域的曲线一般不绘出或需要实测,将实测值和计算值合并,才能得到一个包括近场和远场区的曲线图,图1为不含近场区的AVG曲线,图2为包括近场和远场区的AVG曲线。AVG曲线在对大于3N部分计算时假设了超声场均匀、频率单一、声波连续、材料无衰减,实际上并不能满足,因此,人们对于特定的材料及仪器探头,在对比试块上直接测出一系列图,也就是所谓的实用AVG图,可根据缺陷回波确定其当量值。AVG曲线主要用于灵敏度调整和对缺陷定量。一方面根据顾客要求通过AVG曲线的计算值,利用工件本身的平行面设定合适的检验灵敏度,由于是在工件上进行的校准设定,不用考虑材质的衰减以及表面补偿等问题。另一方面对缺陷定量时,不用再与对比试块比较,可以直接利用AVG曲线计算得到定量值。AVG曲线按照通用性可分为通用AVG和实用AVG,按波型不同分为纵波AVG和横波AVG;按反射体不同分为平底孔AVG和横孔AVG等。下文将结合现场应用分别介绍实用AVG曲线和实用AVG曲线板。2准波高分摊差实用AVG曲线是以横坐标表示反射体至波源的距离(即声程),纵坐标表示反射体回波相对于基准波高的分贝差(衰减或增益),来描述距离、波幅、当量大小之间关系的曲线,如图3所示。实用AVG曲线适用于某一探头,不同规格的探头会有不同的AVG曲线。同时其通常适用于低合金钢,检验铸件等材料时可给以相应的补偿。下面以MB2S探头检验为例介绍实用AVG曲线的应用。(1)o和b曲线的比较假定条件;工件壁厚为100mm,要求使用的灵敏度为￠3。如图3所示,首先在横坐标上找到100mm处,作垂线向上与￠3曲线和B曲线分别相交于O和P。则OP所对应的分贝差就是100mm处大平底与￠3平底孔的回波分贝差:调整灵敏度:首先将100mm处(选择有代表性的部位)的回波调整到示波屏的40%高(基准波高),然后调整增益,增加26dB,并按规范要求保留有足够的灵敏度余量,这样100/3的灵敏度就调整好了。如果在AVG图表右上方标有按声程补偿的α值,还应根据其进行相应的补偿。(2)调整灵敏度的计算假定条件:在50mm处发现一处缺陷,该缺陷最高回波比基准波高高12dB(以40%为基准,相当于160%高)。如图3所示,以O点对应的纵坐标dB值为基础,减去12dB,为32dB,以32dB点作一横线,与50mm处的垂线相交于Q点,Q点即为该缺陷的当量值￠3。在实际应用过程中,检验员可根据不同的探头分别计算出不同厚度处对应的不同平底孔的dB差,在调整灵敏度过程中更为方便;也可以以基准波高为基础,分别计算出不同深度与基准波高之间dB差时所对应的当量值,检验过程中可以随时查阅而省去计算的过程。可以看到,实用AVG曲线使用过程中,虽然比试块法方便,但仍然要进行一系列的计算,仍然不是非常方便,为此实际检验中,还可以应用适用于不同探头的实用AVG曲线板。3回波曲线的计算图4所示为某一特定探头的实用AVG曲线板。横坐标表示实际声程,纵坐标表示规则反射体相对波高,虚线代表底波基准线。实用AVG曲线是利用一套平底孔试块实测和按不同距离的大平底回波dB差公式,以及不同距离的不同大小平底孔回波dB差等公式计算得到的。在应用实用AVG曲线时,要统一基准灵敏度。实用AVG曲线板由特定探头实测和计算得到的,只适用于特定探头,在面板曲线上一般都会注明探头的尺寸和频率,如图4顶端标题所示。在实际应用中,可以利用带有DAC功能的数字仪器制作不同频率和晶片尺寸的曲线后,存储在仪器和计算机中,利用涂膜胶片打印后,在使用时根据需要贴上不同的曲线即可。利用实用AVG曲线板来调整灵敏度和缺陷定量更为方便。4实际应用的仪器与vg曲线的制作(1)调节灵敏度时,应用实用AVG曲线在铸件本体上需要根据壁厚变化调整底波,而应用通用AVG曲线板仅需要根据壁厚调整回基准后再增加等量增益值即可。(2)如果有一套同孔径试块,数字式超声波仪器更适于使用实用AVG曲线。目前应用的多数国产数字仪器可以制作和调用该曲线。在完成对￠3平底孔试块的曲线后,根据设置仪器可以自动绘制出￠1.5～￠8的一簇曲线,存储后可随时调用。(3)制作AVG曲线时在曲线末端落入了5%示波屏以下,解决方法是可以从后向前制作曲线,如先调整最大声程处的点达到示波屏的5%～10