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超聲波探傷過程中能力衰減

發(fā)布時(shí)間:2024/1/2 11:01:02

超聲波在彈性介質(zhì)中傳播時(shí),聲波的散射和吸收將導(dǎo)致聲波傳播能量的衰減。

聲波的散射,是指聲波在不均勻介質(zhì)中的分界面上發(fā)生的散射現(xiàn)象,并造成超聲波傳播能量的衰減。由于介質(zhì)內(nèi)大顆粒晶體的不規(guī)則排列,聲波在斜入射至晶體分界面上時(shí)將發(fā)生反射、折射和波型轉(zhuǎn)換的物理現(xiàn)象,致使聲波傳播的能量衰減,而透射的聲波又會(huì)不斷入射到其他晶體界面上導(dǎo)致聲波傳播的能量的繼續(xù)衰減。在檢測(cè)金屬薄板缺陷時(shí),缺陷的存在造成薄板內(nèi)部介質(zhì)的不均勻,聲波在入射到不同介質(zhì)的分界面上時(shí)則發(fā)生反射、折射以及波型轉(zhuǎn)換,使檢測(cè)波的傳播能量快速衰減。當(dāng)缺陷的尺寸與檢測(cè)波波長(zhǎng)的比值大于0.1時(shí),聲波散射現(xiàn)象明顯,甚至導(dǎo)致無法檢測(cè)。


由于介質(zhì)的導(dǎo)熱性、黏滯系數(shù)性等因素導(dǎo)致聲波能量轉(zhuǎn)換為其他形式能量的現(xiàn)象,稱為聲波的吸收。聲波的吸收系數(shù)與聲波頻率成正比關(guān)系,即聲波頻率越大吸收越大。在固體介質(zhì)中,多晶體中顆粒的尺寸和檢測(cè)波波長(zhǎng)的比值決定聲波吸收系數(shù);單晶體的聲波吸收系數(shù)則較小。


超聲波的能量衰減將嚴(yán)重影響對(duì)缺陷的檢測(cè),不過由聲波吸收造成的超聲波傳播能量的衰減,是可以通過增加聲源輻射能量、提高運(yùn)算放大器增益和降低檢測(cè)波工作頻率的方法來彌補(bǔ)的。但是,聲波散射不僅造成缺陷回波信號(hào)能量衰減,還會(huì)在介質(zhì)分界面上發(fā)生反射現(xiàn)象產(chǎn)生雜波。這時(shí)因?yàn)榉瓷潆s波的存在,檢測(cè)系統(tǒng)只能通過降低檢測(cè)波頻率的方法來減小聲波傳播過程的衰減。經(jīng)過大量仿真和實(shí)驗(yàn),決定通過降低超聲探頭工作頻率、調(diào)整聲波入射角度的方法來減小檢測(cè)超聲波能量衰減的影響。



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