超聲檢測儀調節過程中表面干擾波的排除

周 琳

(洛陽欣隆工程檢測有限公司，河南洛陽 471012)

超聲檢測儀調節過程中表面干擾波的排除

周 琳

(洛陽欣隆工程檢測有限公司，河南洛陽 471012)

概述了在超聲波橫波檢測時的儀器調節過程中，出現干擾波的情況，指出干擾波干擾儀器的正常調節，影響缺陷定位和定量，提出可以通過分析計算和試驗，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

在超聲波檢測中，為了在確定的檢測范圍內發現規定大小的缺陷，并對缺陷定位和定量，就必須在檢測前調好儀器的掃描速度和靈敏度。在對焊縫的超聲波檢測中，經常用到的是橫波檢測。對于橫波掃描速度的調節我們最常用的試塊是CSK－ⅠA試塊。而對于焊縫檢測的靈敏度的調節，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節出現較大偏差，那么缺陷的定位和定量就不準確。所以在超聲波檢測的儀器調節階段一定要將偏差控制在盡可能小的范圍內，排除干擾波就顯得尤為重要。

1 問題的提出

儀器型號:PXUT－360，探頭規格:5P8×12K3，實測K值:2.71，前沿:10mm，耦合劑:甘油，試塊:CSK－ⅠA、CSK－ⅢA。

在CSK－ⅠA試塊上調節橫波掃描速度時，發現在R50和R100圓弧反射波旁邊分別緊挨著一個反射波，并且其波幅與圓弧反射波波幅相當，如圖1所示。那么哪兩個才是真正的R50和R100圓弧反射波?而另外兩個反射波是怎樣形成的呢?帶著這些疑問進行下一個儀器調節的步驟。

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，將探頭對準深度為20 mm的橫孔Φ1×6，找最高回波時，示波屏上出現了兩個反射波，調節聲程按鈕將波壓縮，出現更多反射波，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，其他反射波均為干擾波。這些干擾波和在CSK－ⅠA試塊上調節橫波掃描速度時出現的干擾波有聯系嗎?

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，調節聲程按鈕使示波屏上出現如圖2所示的多個反射波。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。在上述調節過程中出現的最有可能的干擾波似乎是輪廓回波。因為用手指沾油拍打圖3中的位置②，發現B2、B3波隨著手指的拍打而跳動，但是根據波形和橫波在CSK－ⅢA試塊中的傳播途徑，探頭所在位置發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，發現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;用手指沾油拍打圖3中的位置③，發現B2、B3波隨著手指的拍打而跳動;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傳播的。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(聲速設置為橫波在鋼中傳播的速度3230m/s)，如圖4。移動探頭，使探頭距離試塊邊緣50 mm，此時B1波聲程顯示為64 mm;探頭移動至距離試塊邊緣100 mm，此時B1波聲程顯示為117.4mm;探頭移動至距離試塊邊緣150 mm，此時B1波聲程顯示為170.7mm。實際聲程為探頭距離試塊邊緣距離+前沿，所以這三個位置的實際聲程是60、110、160 mm(見表1)。聲程顯示和實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 試驗數據列表 mm

將以上數據放進此式，得出的結果是57.6、105.3、153.6。接近于實際聲程。這也證明了上述干擾波是表面波。

將探頭置于CSK－ⅢA試塊上，調節聲程按鈕使示波屏上能看到如圖2上的顯示。前后推動探頭，會發現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。

由于表面波沿表面傳播，結合圖3中的實驗可以確定其聲程如圖5所示。

再來看上文的第一個問題，就是在CSK－ⅠA試塊上調節橫波掃描速度時發現的干擾波是什么波。這個答案也是表面波，因為同樣可以用上述方法證明。由于表面波的實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值的關系

在CSK－ⅢA試塊上做靈敏度調節時出現的這種表面波與探頭的K值有一定的關系。用不同K值的探頭(5P8×12K3;5P8×12K2.5;5P8×12K2;5P8×12K1.5)對準深度為20 mm的橫孔Φ1×6，其最高回波和表面波回波的關系見表2。

表2 不同K值探頭實驗比較

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值達到2.0時表面波基本上不影響DAC曲線的制作。

4 結論

大K值的斜探頭在探傷時會在工件表面產生表面波。在CSK－ⅠA和CSK－ⅢA試塊上這種表面波往往會干擾我們對儀器的調節。影響調節精度。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在橫孔回波后面一段距離，波幅較高，相對容易分辨。

TQ050.7

B

1003－3467(2010)12－0024－02

2010－04－21