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圖27
| 17.4 縮短的投影距離（a’） 在E系列斜探頭WB...和MWB...的數(shù)據(jù)頁中，您可以發(fā)現(xiàn)DGS曲線圖帶有兩種距離刻度，距離刻度a（mm）和b（mm）。
距離a（圖28）代表從探頭入射點開始的聲路，沿聲束的聲軸線前進直到反射體。
為了確定當量反射體尺寸，通常不需要其他的距離刻度。 | | 圖28 | |
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圖29
| 鑒于簡單定位方法的需要，首先從聲路確定投影距離a'，然后據(jù)此得到“縮短的投影距離”b（所選擇的字母是任意的；例如E系列按文獻常用的s代替a，a'代替b）。探頭（探頭楔塊）前沿與不連續(xù)性位置在試樣表面投影點之間的距離就是縮短的投影距離。
對于任務H3的補充問題：聲路a=270mm時，不連續(xù)性位置的縮短的投影距離b是多少？
答案：參見圖29。下拉一條垂線通過當量反射體尺寸為3mm直徑的不連續(xù)性直到a=270mm再到縮短的投影距離刻度，結(jié)果是：b=170mm。
對于任務H3的補充：
自然，如果從熒屏刻度上不是以聲路而是以縮短的投影距離b讀出至不連續(xù)性的距離，它也可以確定當量反射體尺寸。 | | 圖30 | |
| 17.5 測量聲衰減（α） |
| 在超聲檢測中，材料中的衰減常常扮演次要的角色，即它小至可以忽略（例如用2MHz縱波檢測鍛件）。但是它并不是可以永遠忽略的！ |
| 因此在這里所描述的方法是借助DGS曲線圖，使得有可能確定聲衰減系數(shù)α，在大多數(shù)情況下，對于超聲檢測的準確性是足夠的了-探頭上的反射損失因為很小而可以忽略*。如果試樣的厚度至少等于三倍近場長度，則這種應用是優(yōu)先近似的。 |
| * 具有“硬保護膜”的探頭是不適合的，因為它們的反射損失是不能被忽略的。 |
| 17.5.1 垂直聲束 |
被檢測材料為兩面平行的工件時將產(chǎn)生一個底波序列，工件厚度為“d”（圖30）。采取良好的耦合，測量前面兩次回波的振幅dB差，表示為△Vg（圖31）。
根據(jù)大反射體（底面）的距離規(guī)律，在曲線圖上距離“d”和“2d”的回波之間必然存在一個振幅差△Ve（圖32）。如果“d”等于或大于三倍近場長度N（d≥3N！），則△Ve應該總是6dB。近場長度N：見第二節(jié)和所述探頭的數(shù)據(jù)頁。
由于衰減導致增益變化的計算如下：△Vs=△Vg-△Ve，則衰減系數(shù)α由下式獲得：α=△Vs/2d |
圖31
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圖32
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| 例K：厚度d=300mm的兩面平行的鋼參考試塊。 任務K1：使用直探頭B4S-N，D系列，測量衰減。
來自距離300mm的*次底波（2/5熒屏高度）的增益設置=28dB；
來自距離2x300mm的第二次底波（2/5熒屏高度）的增益設置=40dB；
確定聲衰減系數(shù)α！ 任務K2：使用直探頭B2S-N，D系列，測量聲衰減。
來自距離300mm的*次底波（2/5熒屏高度）的增益設置=30dB；
來自距離2x300mm的第二次底波（2/5熒屏高度）的增益設置=36dB；
確定聲衰減系數(shù)α！ 任務K1答案（圖33）：
△Vg=40dB-28dB=12dB
△Ve=6dB
△Vs=12dB-6dB=6dB
α=6dB/600mm=0.01dB/mm 或 10dB/m |
圖33
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任務K2答案（圖34）：
△Vg=36dB-30dB=6dB
△Ve=6dB
△Vs=6dB-6dB=0dB
α=0 K2答案的注釋：該結(jié)果意味著利用給定的方法不能測量出衰減。作為規(guī)則，對于實際相關的超聲檢測，就意味著衰減α可以忽略。 17.5.2 傾斜聲束 這里使用兩個具有相同折射角β的斜探頭（參見第7節(jié)）。
斜探頭相互正對置于具有平行面的被檢測材料工件表面上，把探傷儀開關轉(zhuǎn)換成TR工作狀態(tài)，一個探頭作為發(fā)射探頭S，另一個探頭作為接收探頭E，有相繼的兩個位置E1和E2（圖35）。
使*次直通波達到zui大（此時接收探頭的位置在E1！），調(diào)整到一定的參考高度（例如3/5熒屏高度，圖36）。記下此時增益V1的dB值和距離S1（應預先調(diào)整脈沖回波的工作范圍）。
現(xiàn)在使第二次直通波達到zui大（此時接收探頭的位置在E2），借助dB增益控制調(diào)節(jié)到上述的參考振幅（圖37）。 |
圖34
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| 記下所調(diào)節(jié)增益V2的dB值和距離S2。
計算增益差：△Vg=V1-V2（dB）。
計算距離差：△S=S2-S1（mm）。
根據(jù)DGS曲線圖（圖38）得到距離S1和S2之間的回波振幅差，符合大反射體（曲線∞=底面=直通波）的“距離規(guī)律”，這個差值是△Ve。
由于衰減造成的增益變化計算如下：△Vs=△Vg-△Ve | 圖36 | | 圖35 | | 圖37 | 圖38 | |
| 則得到聲衰減系數(shù)的結(jié)果是：α=△Vs/2·△S 例L：平行面的鋼參考試塊 任務L1：使用兩個WB45-2，E系列的斜探頭測量聲衰減。*次直通波的聲路S1=200mm，第二次直通波的聲路S2=400mm；*次直通波（2/5熒屏高度）的增益設置=42dB，第二次直通波（2/5熒屏高度）的增益設置=51dB。確定衰減系數(shù)α！ 任務L2：使用兩個MWB70-4，E系列的斜探頭測量聲衰減。*次直通波的聲路S1=50mm，第二次直通波的聲路S2=100mm；*次直通波（2/5熒屏高度）的增益設置=12dB，第二次直通波（2/5熒屏高度）的增益設置=21dB。確定聲衰減系數(shù) α！ 任務L1答案（圖39）：
△Vg=51dB-42dB=9dB
△Ve=5dB
△Vs=9dB-5dB=4dB
△S=400mm-200mm=200mm
α=4dB/400mm=0.01dB/mm 或 10dB/m 任務L2答案（圖40）：
△Vg=21dB-12dB=9dB |
圖39
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△Ve=4dB
△Vs=9dB-4dB=5dB
△S=100mm-50mm=50mm
α=5dB/100mm=0.05dB/mm 或 50dB/m 17.6 考慮衰減的缺陷可探測性 如果衰減α很小以至可以忽略，借助增益余量Vr，根據(jù)DGS曲線圖（見第14章）可以確定各種距離的缺陷的可探測性（當量反射體尺寸）。 |
圖40
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圖41
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圖42
| 如果存在的衰減不容忽略，則在DGS曲線圖中標注的衰減曲線給出衰減影響當量反射體尺寸可識別性的有關信息。必須輸入相應的增益△Vs變化，并且由于聲衰減，要按這樣的公式計算：△Vs=2S·α
不管是已知的還是計算得到的衰減系數(shù)α，對于S，任意選擇距離值S1到S6（圖41）。在Vr線（理想的缺陷探測線）上相應的距離處輸入對應的△Vs值（△Vs1...△Vs6）。聲衰減曲線K將從當量反射體尺寸范圍分割出可辨識的當量反射體尺寸范圍（K曲線上方）和不可辨識的當量反射體尺寸范圍（K曲線下方）。 例M：
探傷儀：USL32
探頭：MWB70-4，E系列
聲衰減系數(shù)α：0.06dB/mm 任務M1：一個當量反射體尺寸Df=1mm，聲軸線上距離a=100mm的不連續(xù)性還能夠被清楚地探測到嗎？ 任務M2：一個當量反射體尺寸Df=1mm，縮短投影距離b=300mm的不連續(xù)性還能夠被清楚地探測到嗎？ 任務M1答案（圖42）：
可以，因為在距離a=100mm處作垂線與當量反射體尺寸Df=1mm的曲線交點清楚地位于α=0.06dB/mm的衰減曲線的上方范圍。 任務M2答案（圖43）：
不可以，因為在縮短投影距離b=300mm處作垂線與當量反射體尺寸Df=1mm的曲線交點清楚地位于 α=0.06dB/mm的衰減曲線的下方范圍。 17.7 考慮衰減的當量反射體尺寸的確定 在確定當量反射體尺寸的時候，考慮衰減影響的zui可靠的方法是首先確定不考慮衰減時的當量反射體尺寸Df1（見17.3節(jié)）。然后確定底面回波振幅因為衰減而減少的值，作為Va2。再計算不連續(xù)性因為衰減造
圖44
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圖43
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成的回波振幅的減少，作為Va1。比較底面回波和不連續(xù)性回波之間由于衰減作用導致的虛假值是：△Va=Va2-Va1
確定的當量反射體尺寸Df1是不正確的，因為至今尚未考慮衰減的影響。正確的當量反射體尺寸應該是從Df1點作垂線下降（△Va＞0）或上升（△Va＜0）。 例N： 任務N1：直徑200mm，長250mm的鑄鋼試樣。
2MHz縱波時的聲衰減系數(shù)α=0.02dB/mm。
試驗用探頭為B2S-N，D系列。
來自250mm的底面回波（2/5熒屏高度）增益設置=42dB。
不連續(xù)性的界面回波位置在深度100mm，回波振幅（2/5熒屏高度）的增益設置=62dB。
該不連續(xù)性的當量反射體尺寸是多少？ 任務N1的答案（圖45）：
△Vg=62dB-42dB=20dB
因為沒有考慮衰減，該不連續(xù)性不正確的當量反射體尺寸Df1=3mm；
衰減修正：
根據(jù)Va=2α·S，鋼鑄件底面回波得到：
Va2=2x0.02dB/mmx250mm=10dB；
深度100mm處的不連續(xù)性：
Va1=2x0.02dB/mmx100mm=4dB；
則：△Va=10dB-4dB=6dB
衰減修正△Va導致實際當量反射體尺寸Df2=約2mm 任務N2：試驗對象是厚度25mm的焊縫。
4MHz橫波時的聲衰減系數(shù)α=0.06dB/mm。
試驗用探頭為MWB70-4，E系列。
來自參考試塊K2的R=25mm圓柱面回波（2/5熒屏高度）的增益設置=18dB；圓柱表面回波振幅修正值△VK2,R25=2dB（根據(jù)第17.3節(jié)H3）。
于是：來自25mm聲路的底面回波增益設置=20dB（圓柱表面回波修正后）。
不連續(xù)性回波位于聲路150mm處，不連續(xù)性回波（2/5熒屏高度）的增益設置=62dB。
該不連續(xù)性的當量反射體尺寸是多少？ 任務N2的答案（圖46）：
△Vg=62dB-20dB=42dB
因為沒有考慮衰減，該不連續(xù)性不正確的當量反射 |
圖45
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體尺寸Df1=1.3mm；
衰減修正：
根據(jù)Va=2 α·S，來自參考試塊K2的聲路25mm的底面回波得到：Va2=2x0.06dB/mmx25mm=3dB；聲路150mm處的不連續(xù)性：Va1=2x0.06dB/mmx150mm=18dB；則：△Va=3dB-18dB=-15dB。聲衰減修正△Va導致實際當量反射體尺寸Df2=3mm。
N2答案的注釋：
負數(shù)的△Va意味著對Df1的向上提升修正，因為衰減導致Df1表現(xiàn)太小。 |
| 17.8 借助DGS曲線圖的傳輸修正 |
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圖47
| DGS曲線圖的所有應用都是基于兩個回波振幅的比較。曲線圖僅僅是給出“大反射體”和“圓片反射體”的距離規(guī)律。
如果有明顯的材料衰減，則如所說明的，必須考慮附加量。現(xiàn)在的問題是還有沒有其他未考慮的影響存在能夠明顯地降低結(jié)果。試樣的表面特性有可能存在值得注意的影響，因為探頭與試樣的耦合質(zhì)量與其相關。 | |
圖48
| 如果是在相同耦合狀態(tài)下進行回波比較（例如來自相同試樣的底面回波和缺陷回波，圖47A），則參考回波與評估回波的表面影響是相同的并因此對測量不會有任何影響。但是，如果底面回波來自具有光滑平坦的表面（圖47B，圖48D），而缺陷回波來自具有粗糙平表面的試樣（圖47C，圖48E），則缺陷回波將由于耦合損失變得很小，導致比較得到的結(jié)果不正確。
如果試樣的表面粗糙并且還存在曲面（圖48F），則缺陷回波將會小很多，使得比較的結(jié)果*無用。
如果仍然希望或者必須從具有不同表面質(zhì)量的參考試塊和試樣進行比較，則需要盡可能地測量耦合差。
在從大多數(shù)情況下具有理想的表面質(zhì)量的試塊過渡到大多數(shù)情況下低于理想表面質(zhì)量的試樣上時，必須考慮耦合差異（傳輸修正）。 17.8.1 垂直波束的傳輸修正 | |
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圖49
| 由于底面回波可以來自試樣，因此通常可以是不需要的。即便底面粗糙，也不會對波峰至波谷高度未達到波長數(shù)量級的回波振幅產(chǎn)生顯著影響。如果試樣的孔徑大于所用探頭近場長度大約3.7倍，則整個圓柱試樣（圖49A）可以與平底面試樣進行比較-即把曲面底面看作是一個純正的“大反射體”（同樣使用非圓底面的探頭！）。但是，如果把鉆制的圓柱形試樣內(nèi)孔作為參考反射體（圖49B和C），則鉆孔回波不能用作當量的底面回波。利用鉆孔的回波增益設置將會太高。
在這種情況下，要從諾模圖（圖50）獲得利用鉆孔時的增益dB減少值。
諾模圖提供的近似值在試驗頻率2~4MHz時能得到良好的結(jié)果。 例O：
探頭：B2S-N，D系列
試樣：200mm直徑的鋼圓柱體 任務O1：利用直徑100mm的中心鉆孔作為當量反射體。借助該鉆孔回波設置增益應減少多少dB？ 任務O2：利用直徑50mm的中心鉆孔作為當量反射體。借助該鉆孔回波設置增益應減少 | |
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圖50
| 多少dB？ 任務O1答案（圖51）：
增益應減少3dB！
注：實際上，增益應減少2dB，還要考慮不連續(xù)性評定的余量1dB！±1dB作為再現(xiàn)性的允差，它只能在非常有利的條件下達到。 任務O2答案（圖52）：
增益應減少6.5dB！
注：實際上，增益應減少6dB，在任何情況下0.5dB的偏差是可以忽略的！ | |
圖51
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圖52
| | 17.8.2 傾斜波束的傳輸修正 除了底面回波來自具有理想平滑表面的試樣和參考試塊（圖53）時是例外，在使用斜探頭時通常這是必須的。
在大多數(shù)情況下，使用斜探頭WB...-2或MWB...-2利用參考試塊1（K1）的圓柱表面（象限）回波作為參考回波。
在使用斜探頭MWB...-4時利用參考試塊2（K2）的25mm圓柱表面（象限）回波作為參考回波。
如果要計算傳輸修正，則應做何考慮呢？ 1）作為試樣上丟失回波的置換，首先利用由選定的兩個試驗斜探頭產(chǎn)生的直通波（圖54）（TR工作狀態(tài) | |
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圖53
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圖54
| 以減少干擾） 2）使用相同的探頭，利用來自參考試塊K1平躺位置的直通波進行底面回波比較（圖55）。 3）兩種直通回波的振幅差為Vg，回波距離Sp和Sk（預先校驗聲路）。 4）如果沒有衰減影響和試樣與參考試塊具有相同的表面質(zhì)量，則測量值Vg必定相應于DGS曲線圖上的Ve值（圖56）。 5）如果沒有衰減影響，但是測量值Vg大于DGS曲線圖上的Ve值，則只能是由于試樣與參考試塊的表面質(zhì)量差異。 | |
圖55
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圖56
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圖57
| 6）傳輸修正值應為：VT=Vg-Ve 7）如果有衰減影響，則對直通回波有附加影響。不過在2MHz情況下參考試塊K1和K2的衰減非常小以至可以忽略。在這種情況下只有試樣中的衰減起作用。
衰減曲線表明試樣直通回波因為衰減而減少多少dB（圖57）。這個數(shù)量是Va。帶有衰減曲線的DGS曲線圖也表明，無論Va值是在現(xiàn)有情況下（通過試樣的聲路Sp小于通過參考試塊K1的聲路Sk），還是振幅差異增大（通過試樣的聲路Sp大于通過參考試塊K1的聲路Sk），由于距離規(guī)律和衰減 | |
| 造成的回波振幅差異為Vz。則有：Vz=Ve-Va（Sk＞Sp）；Vz=Ve+Va（Sk＜Sp）。 |
| 8）傳輸修正值則為：VT=Vg-Vz |
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