重復頻率（PRF）設置不當引起幻象波分析

張博

【摘? 要】隨著檢測技術的發展數字化超聲檢測儀器被廣泛應用。大多數數字化儀器重復頻率（PRF）根據檢測范圍自動調整，如果儀器重復頻率設置不當易引起幻象波。我公司對鋯合金鍛造法蘭檢測時出現幻象波，通過手動調整重復頻率（PRF）消除了此現象。本文通過對重復頻率（PRF）設置不當引起幻象波現象進行試驗分析，從而引起檢測人員重視并提出鑒別方法。

【關鍵詞】超聲檢測;重復頻率;幻象波;

1? 前言

鋯合金在高溫、強腐蝕性介質中具有優良的抗腐蝕性及中子吸收截面小等特點，主要用于核反應堆和重要化工設備上，制造質量至關重要。無損檢測作為質量檢驗的一項主要方法被廣泛運用。2017年8月在筆者進行鋯合金鍛造法蘭超聲檢測時發現一些反射波，這些反射波波形孤立陡直，波形尖細且底波無明顯變化。更換探頭后這些波依然出現，但更換超聲波儀器后采用相同探頭、靈敏度對此工件重新探傷，這些反射波卻未出現。事后調查發現第一次檢測用超聲波探傷儀重復頻率（PRF）為手動模式，設置值為1650Hz。更換后的超聲波探傷儀重復頻率（PRF）為自動低模式，顯示值為120Hz。據此推斷這些反射波是由于重復頻率（PRF）設置不當引起的幻象波。

2?? 試驗

2.1? 重復頻率與幻象波的定義

超聲波檢測的重復頻率指同步脈沖在每秒鐘出現的次數，也是發射電路、掃描電路每秒鐘的工作次數。重復頻率決定了發射電路在單位時間內施加到超聲波探頭的發射脈沖的次數.亦即決定了超聲波探頭在單位時間內發射超聲波脈沖的次數。

有時在進行超聲檢測時會遇到一種類似缺陷反射的波，但經過驗證后既不是缺陷波，也不是各類變形波，而是一種由于材質及設備等綜合因素造成的非缺陷波，即幻象波。

2.2? 重復頻率與幻象波的關系

幻象波的產生主要是由于探傷儀同步電路中同步脈沖的重復頻率過高，它決定了發射脈沖的重復頻率.即單位時間內向被檢工件發射超聲脈沖的次數。一些儀器重復頻率開關與其深度范圍旋鈕聯動，當調節深度范圍時，重復頻率隨之調節到適合于所探厚度的數值。如果重復頻率較高時。探傷時所調的靈敏度也很高，會使沒有被充分衰減的多次反射信號落入下一掃描周期內，即產生幻象波。幻象波的產生與材質種類有很大關系。

3?? 試驗

為了確認這些幻象波確由重復頻率設置不當引起，特設置不同重復頻率進行驗證。

3.1? 儀器及材料

儀器：采用EPOCH 1000便攜式數字超聲探傷儀，2.5P14Z探頭

檢測材料：Φ200×130mm Zr-4鍛件法蘭，表面粗糙度6.3，材料聲速4750m/s。

3.2 超聲波探傷重復頻率理論計算

超聲波探傷重復頻率的設置范圍一般要求如下：2s≥pRF≥KV/D

式中：C-材料聲速

S-檢測最大聲程

v-掃查速度

D-探頭有效直徑

K-觸發脈沖次數。

根據技術條件，要求手工掃查速度≤100mm/s.探頭直徑d=14mm（為保證10%覆蓋率.探頭實際有效掃查直徑小于等于11.2mm），K取值1即為了保證探頭移動掃查過程中始終有聲束覆蓋探測區域以免漏檢，則探頭每移動11.2mm應至少有一次超聲脈沖發出。

故理論計算法蘭探傷重復頻率范圍為：8.9Hz≤PRF≤18269Hz。

3.3不同重復頻率下波形顯示情況

將儀器重復頻率（PRF）設置為手動模式，在探傷過程中改變儀器重復頻率（PRF）觀察超聲波探傷儀熒光屏上波形變化情況并記錄。

3.4試驗結果分析

1）試驗過程中發現在手動模式下范圍為156mm的情況下檢測厚度130mm工件儀器可設置的重復頻率范圍為50Hz-1720Hz，1050 Hz時開始出現幻象波。

2）不同重復頻率幻象波出現的位置不同。

3）幻象波波形孤立陡直，波形尖細且底波無明顯變化。

4）幻象波的波形一般情況下不如正常的缺陷波清晰、穩定，有虛幻的感覺.有時會輕微抖動。

4? 重復頻率（PRF）引起幻象波的辨別

當被檢工件出現大面積疑似缺陷時可通過以下方法進行鑒別

1）調節儀器重復頻率為手動模式，降低重復頻率，如果疑似波消失則可判定為重復頻率（PRF）引起的幻象波。

2）油刷或手指沾油后接觸被檢工件底部對應的聲波反射部位，這時由于聲能傳入油刷或手指，使多次底面反射的聲能被一定量的吸收。幻象波的波幅會明顯的降低或消失。也可能發生一定的跳動，而缺陷波則不會受到影響。另外.被檢工件底部涂上凡士林或黃油、墊上一層橡膠或使其浸在一定量水中進行探傷，可使幻象波的幅度下降80%左右，而不會影響到判定缺陷。

3）移動探頭觀察波形變化，如整個檢測面均出現該波且其波高和波幅均無明顯變化。同時底波也無明顯變化，則基本可斷定為幻象波。

4）在模擬儀器上由于振蕩電壓不穩這種波顯示為跑動，數字儀器一般波的位置相對固定。

5? 結語

筆者在試驗中設置不同重復頻率（PRF）對比波形變化確認重復頻率（PRF）設置不當可引起幻象波。隨著材料制造工藝的發展，產品質量的大幅提升，出現密集型缺陷可能性越來越小，我們遇到疑似幻象波一定要謹慎對待，根據波形特征、材料加工工藝、儀器性能綜合分析，避免誤判，保證檢測結果的準確性。

參考文獻：

[1].屠耀元.超聲檢測技術

[2].李海波，姚建輝.淺談幻象波.一重技術.2007，（6）