超聲波探傷中缺陷當(dāng)量的計(jì)算

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1、維普資訊http://www.cqvip.com白，—黃—?jiǎng)Α獙帯辉诔暡ㄌ絺?，?duì)缺陷大小的定量問(wèn)題，其重要性是任何探傷人員都知道的。缺陷當(dāng)量的大小和缺陷的實(shí)際大小是兩個(gè)完全不同的概念。所謂缺陷當(dāng)量是指對(duì)于不同類型和大小的缺陷上的返回聲壓，均可用與其同聲程的某種標(biāo)準(zhǔn)幾何反射體上的返回聲壓來(lái)相當(dāng)，如果兩者的返回聲壓是相同的，我們就說(shuō)兩者是同當(dāng)量的。實(shí)際上由于缺陷的幾何形狀，表面狀況方向性和缺陷性質(zhì)各不相同，因而其聲反射和聲吸收比標(biāo)準(zhǔn)幾何反射體耍復(fù)雜得多，所以一般來(lái)說(shuō)實(shí)際缺陷總是比所確定的當(dāng)量缺陷要大得般多。一肌I竿標(biāo)準(zhǔn)幾何反射體常用的有平底孔，長(zhǎng)橫孔、短橫孔、球孔、長(zhǎng)橫槽以及大

2、平底等，這些不同由于r=，因此有：類型和不同直徑的標(biāo)準(zhǔn)幾何反射體就代表不同類型和不同大小的缺陷當(dāng)量。下面，我們就對(duì)它一dQ}o眥們的聲壓，它們之間“分貝”差的計(jì)算以及當(dāng)量計(jì)算在實(shí)際探傷中的應(yīng)用進(jìn)行討論：一el標(biāo)準(zhǔn)幾何反射體的聲壓計(jì)算假設(shè)z一／，則ZdZ=RdR，若R=0時(shí)，z=z，若R=a時(shí)，z=√干，剮有下式成在超聲波探傷中，超聲波在被探工件中傳立：播的區(qū)域被稱為輻射聲場(chǎng)，按照聲壓分布的不同，輻射聲場(chǎng)可分為近場(chǎng)區(qū)(0≤S≤N)和遠(yuǎn)場(chǎng)：一zTe-JT,z區(qū)(S>ZN)。由于近場(chǎng)區(qū)內(nèi)聲壓變化頻繁、復(fù)2poCVoSiK(雜，因此位于近場(chǎng)區(qū)內(nèi)的缺陷往往不能得到真一z)實(shí)反映，即缺陷尺寸與其反

3、射渡高無(wú)一定規(guī)律，其中：m——介質(zhì)的密度在近場(chǎng)區(qū)內(nèi)雖然有可能探得缺陷，但是確定缺C——彈性介質(zhì)中的聲速陷的大小是很困難的，實(shí)際探傷時(shí)應(yīng)盡量避免如果P0C為聲阻抗，則Po=P0CVo為圓形在近場(chǎng)區(qū)的探傷，因此我們著重在遠(yuǎn)場(chǎng)區(qū)內(nèi)對(duì)超聲渡的聲場(chǎng)進(jìn)行研究晶片表面的聲壓。再有竽^一一K，品片直徑D1．1圓形活塞輻射器中心軸線上入射聲壓的=2a，聲程S=Z，因此上式可寫為：計(jì)算所謂聲場(chǎng)中心軸線的聲壓是指圓形品片中PnSin[詈(√_S)]心法線上的聲壓(如圖1)。A點(diǎn)處的聲壓可寫考慮到S≥2N，隨著S的增大，以正弦函成：數(shù)單調(diào)整遞減的活塞波聲壓變化緩慢，并逐漸維普資訊http://www.cqvi

4、p.com接近球面波聲壓規(guī)律。根據(jù)Sina~-a(當(dāng)a足夠橫孔，如圖3，其反射聲壓即為球面渡在圓柱曲一底面上的表達(dá)式，根據(jù)(1—1)式，可得：11,時(shí))，并將√I1)_-+s用牛頓二項(xiàng)式展開后，取P·吉√前二項(xiàng)，即√+ss+器，則上式可簡(jiǎn)化為：··√??其中：A——探頭晶片面積(以下均是)P—P0·?????．．(1_1)(1—1)式即為球面波反射聲壓1．2圓形平面缺陷垂直反射聲壓計(jì)算若在聲束心線上距聲源S處有一與中心軸線相垂直的圓形平面缺陷，其直徑為垂(如圖2)。假設(shè)聲波在該圓形平面缺陷的端面上完全反射，我們則可以的把它看成為一個(gè)新的聲源。母4盤廈扎廈冊(cè)產(chǎn)出計(jì)鼻(2)當(dāng)反射體長(zhǎng)度小于

5、或等于聲束直徑時(shí)稱為短橫孔，如圖4，其反射聲壓為：一P。一P·√·√???c田2四彤平面缺艄垂直反射聲壓計(jì)算1．4球孔上垂直反射聲壓的計(jì)算因而根據(jù)(1—1)公式可得出：P。一P羆一·羆·羆A·A0。‘一—且～．其中：A——探頭晶片面積嗣5覃fL廈射丘計(jì)鼻A·——圓形平面缺陷面積假設(shè)球孔處于聲束軸線上，入射渡是球面1．3圓柱曲底面上垂直反射聲壓的計(jì)算渡，從半徑為r的凸球面上的反射聲壓(如圖5圓柱曲底面的反射聲壓計(jì)算有兩種情況。所示)Pd，其表達(dá)式為：Pd‘當(dāng)sd》r時(shí)Sd+r≈Sd因此根據(jù)(1—1)式，可得：P一P·導(dǎo)·瓦1圈3長(zhǎng)橫孔反射聲壓計(jì)算=Po．‘?????????．’(1-5)

6、(1)當(dāng)反射體長(zhǎng)度大于聲束直徑時(shí)稱為長(zhǎng)38維普資訊http://www.cqvip.coml，5橫槽上垂直反射聲壓的計(jì)算=寺PCnaxm2因此我們定義“分貝”值為聲壓比的對(duì)數(shù)，即：DKP=201g(dB)???????(2一1)‘l其中，dB為分貝值單位下面，我們就來(lái)一一討論不同情況下標(biāo)準(zhǔn)田6長(zhǎng)橫槽反射蘆壓計(jì)算反射體的“分貝差。假設(shè)^射波是球面渡，從寬度為U的長(zhǎng)橫2．1同聲程不同孔徑的同類標(biāo)準(zhǔn)反射體之間槽上垂直反射的聲壓如圖6所示，其計(jì)算公式相差的dB值為：(1)同聲程不同孔徑的平底孔相差dB值Pu=P·—=三，_=-,／2kSu當(dāng)把平底孔看作一個(gè)新聲源時(shí)．由于<：．—生?????(1

7、—6)D，新聲源的近場(chǎng)距離要比初始聲源的近場(chǎng)距離小得多，所以對(duì)于反射聲壓可以按大于2NSu√2Su1．6太平底面上垂直反射聲壓的計(jì)算的遠(yuǎn)場(chǎng)區(qū)來(lái)考慮。因此由平底孔聲壓計(jì)算(1—2)式和(2—1)式可得：大平底上的垂直反射聲壓如圖7所示，在rJ超聲波波長(zhǎng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于大平底面粗糙的條件K。=20g下，我們可以把大平底面作為1OO的鏡面反射來(lái)處理，其反射聲壓等于兩倍距離處的聲壓，_40lg(dB)(m>n)即反射聲壓等于人射聲壓的一半。(2)同聲程不同孔徑