超声探伤缺陷评定方法_视频显示波形与缺陷回波的频谱分析

在超声探伤实际检测过程中，由于难以判明缺陷性质，往往会使一些含有对使用条件是非危险性的、或者在后续加工过程中可以被改善甚至消除的缺陷的产品被拒收，造成不必要的浪费，同时也可能忽视了一些含有危险性缺陷(如裂纹类缺陷)的产品，对产品的安全使用造成潜在威胁。时代仪器小编在本位为大家介绍的是根据视频显示波形的形状判别缺陷性质、缺陷回波的频谱分析及超声检测技术对缺陷定性评定的其他方法。
　　
根据视频显示波形的形状判别缺陷性质
这是在经验法的基础上，通过定量测定缺陷回波的前沿上升时间(t1)，脉冲持续时间(t2)和脉冲下降时间(t3)，从而对缺陷性质进行判别的方法。
　　
首先应对示波屏水平基线刻度以0.1μs或1μs分划，可以使用厚度2.5英寸(63.6mm)的纯铝平面试块(CL=6.35mm/μs)，使第一、二次底波前沿分别对准总长100mm的水平线刻度上的50和100mm，此时水平基线刻度每1mm代表声波传播时间为0.4μs(往返时间)，使缺陷回波高度为100%满刻度，读取90%满刻度线和20%满刻度线与回波包络线交点所对应的t1、t2和t3三个时间。
　　
对于裂纹类缺陷(类似镜面反射)，其t1小，t2较非平面缺陷的t2要小；
　　
对于疏松、夹杂类缺陷，由于缺陷周围不规则界面的弥散特征，使t3较长，并且t1、t2也较裂纹类缺陷的大。
　　
脉冲波形形状测定法与经验法判断含气体的裂纹类缺陷回波的前沿陡峭、回波占宽较小、回波后沿斜率较大的特点是相应的，但是用这种方法可以更定量地判断，不过其具体定量值尚需做大量的实验验证工作后确定。
　　
缺陷回波的频谱分析
缺陷回波的频谱包络形状与缺陷几何形状及取向，以及缺陷尺寸与超声波长的比值密切相关，因此可以通过向缺陷发射宽频带(窄脉冲)超声波并对接收到的回波信号频谱进行分析从而判断缺陷种类和性质。在这方面已有不少资料报道，但主要还是以识别反射体的几何形状为基础，例如识别是平面缺陷还是体积缺陷，是倾斜取向还是垂直取向的缺陷，利用不同形状与取向缺陷的反射与频率的依从关系，能较好地确定缺陷的种类和性质。
　　
我们知道，在探伤仪上显示的是缺陷的合成传输函数：F合=F1·F2·F32·F42·F5·F62
　　
式中：F1-发生器传输函数；F2-放大器传输函数；F3-探头传输函数；F4-被检件传输函数；F5-缺陷传输函数；F6-耦合传输函数。其中F3、F4和F6对超声信号有两次(往返)影响，故取其平方值。
　　
在一般情况下，缺陷传输函数F5又是下述缺陷各参数的函数ψ：F5=ψ{K·Nb·Sb·Qb·Rb}
　　
式中：K-缺陷坐标(位置)；Nb-缺陷性质；Sb-缺陷面积；Qb-缺陷取向；Rb-缺陷内含物(填充物)
　　
在用普通单频超声法向工件发射超声脉冲和接收反射超声脉冲时，缺陷内含物的脉冲频率保持不变，因此电路和声路部分所有传输函数都不带有缺陷信息，成了窄频滤波器，并由于它们彼此的振幅频率特性有显著不同，而使包含在F5中的大部分缺陷信息消失在其他传输函数中。
　　
利用频谱法可以比普通单频法大大增加有关缺陷性质和大小的信息量。对于K、Qb和Sb，容易用普通方法确定，困难的是确定Nb和Rb。可以把缺陷反射脉冲的频谱设为R(x)，发射脉冲频谱为E(t)，而缺陷传输函数设为h(t)，则：
　　
R(x)=E(t)·h(t)

当已知与给定方向有关的函数R(x)后，虽然还不能确定缺陷的全部特征，但已能对缺陷的一般形状，特别是对缺陷的取向提供有用的资料。因此，可以利用宽频带(窄脉冲)探头，并使发射频谱尽可能规则，则缺陷回波频谱将随缺陷的形状和取向而变化，从而有助于判断出缺陷的种类和性质。
　　
超声检测技术对缺陷定性评定的其他方法
1、超声C扫描和B扫描
这是将直通回波以线型方式显示缺陷的平面投影形状(C扫描)或缺陷在深度截面上反射面的平直、弯曲，即反射界面的形状(B扫描)，从而帮助判断缺陷的种类和性质。
　　
2、超声全息
借助全息原理，将缺陷反射的大量信息数据处理成三维空间立体图像显示以辅助判断。
　　
3、利用电子计算机处理缺陷回波信号
目前国内外均在研究并试制出电脑化超声波探伤仪。但是常用的是与频谱分析结合使用或作为超声探测程序控制来使用，不过相信很快将有突破性发展。

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