CN102621224A - 一种测量固态材料超声波衰减系数的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种测量固态材料超声波衰减系数的方法，包括下述步骤：选取需要测量的固态材料作为样品；选用超声波检测仪器，利用需要测量固态材料对超声波检测仪器进行调校；使用调整好的超声波仪器，采用常规超声波检测方法对需要测量的固态材料进行超声波检测，至少记录4次超声波回波的声压幅值及声程值；按记录的超声波回波的声压幅值、声程值，用常规方法建立声压、声程乘积对数函数与声程曲线图；使用所建立的曲线图进行线性拟合，拟合出线性函数关系式，线性函数式斜率即为现场被测量固态材料的超声波衰减系数。本方法测量无需特殊处理即可对固态材料超声波衰减系数进行测量，具有简单、安全、可靠、灵敏度高的特点。
Description
技术领域
本发明属于无损检测技术领域，具体涉及一种测量固态材料超声波衰减系数的方法。适用于对固态金属材料、固态非金属材料超声波衰减系数的测量。
背景技术
超声波在介质中传播时，随着距离的增加，超声波能量逐渐衰减的现象，叫做超声波衰减，引起超声波衰减的主要原因是波束扩散、晶粒散射及介质吸收，通常所说介质衰减是指吸收衰减和散射衰减。固态材料超声波衰减系数随材料自身特点如晶粒度、致密度等变化而变化，超声波在不同固态材料中转播时声速与衰减系数均会发生变化，通过这种变化可以了解材料部分特性，是进行超声波无损检测的理论指导基础，通过超声波衰减系数的变化也可以作为材料性能评价的一个重要方法。
目前测量固态材料的声速和衰减系数的方法主要有脉冲反射法、直接接触法、脉冲透射插入法，但这些常规方法需针对具体工件表面状况、探头形式、耦合剂等损失情况进行专门精确测量，因而难以准确定量。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，针对常规超声波测量固态材料衰减系数难度大、准确度低的现状，提出一种可靠、方便和快速的测量固态材料超声波衰减系数的方法。
实现本发明目的采用的技术方案如下：
测量固态材料超声波衰减系数的方法包括下述步骤：
1、选取需要测量的固态材料作为样品；
2、选用超声波检测仪器、脉冲反射式探头、探头连接线、耦合剂，利用需要测量固态材料制备的同表面状态的标准试块对超声波检测仪器进行调校，调整好仪器零偏；
3、使用步骤2调整好的超声波仪器系统、耦合剂，利用常规超声波检测方法对步骤1需要测量的固态材料进行超声波检测，至少记录4次超声波回波的声压幅值及声程值；
4、按步骤3记录的超声波回波的声压幅值、声程值，用常规方法建立声压、声程乘积对数函数与声程曲线图；
5、使用步骤4所建立的曲线图进行线性拟合，拟合出线性函数关系式，线性函数式斜率即为现场被测量固态材料的超声波衰减系数。
本发明的有益效果是，使用本方法测量时无需对固态材料进行特殊处理，利用拟合的线性函数斜率推导，即可以不必针对具体工件表面状况、探头形式、耦合剂等损失情况进行专门精确测量，而直接可以测出包含各种损失下的介质衰减系数，具有原理简单，操作方便，测量结果准确等特点，是测定现场工件介质衰减系数的有效新方法。而且对测量环境要求宽松，且方便快捷，尤其是对狭小的、高空等空间都能够有效地测量到位，从而大幅度地提高了测量效率。
下面结合附图进一步说明本发明的技术方案。
附图说明
图1是ZG0Cr13Ni4Mo、#45钢材料超声波声压、声程乘积的对数lnPx与声程x关系曲线图。
图2是6063铝合金材料超声波声压、声程乘积对数lnPx与声程x关系曲线图。
图3是瓷质绝缘子材料超声波声压、声程乘积对数lnPx与声程x关系曲线图。
具体实施方式
本发明测量固态材料超声波衰减系数的方法按以下步骤进行：
1、分别选取需要测量不同材质、规格的固态材料作为样品，如材质为45号钢，规格为200×160×30mm(长×宽×厚)；ZG0Cr13Ni4Mo马氏体不锈钢，规格为160×100×25mm(长×宽×厚)；6063牌号铝合金材料，厚度为40mm；无釉瓷质绝缘子材料，厚度为41mm；有釉瓷质绝缘子材料，厚度为40mm；
2、选用试验仪器为武汉中科创新技术股份公司生产的汉威HS616型，探头采用A型脉冲反射式反射纵波直探头，耦合剂为机油，表面补偿为0dB，分别利用步骤1中需测量材料制备的标准试块对所选超声波仪器进行调校，调整好仪器零偏；
3、使用步骤2调整好的超声波仪器系统、耦合剂，利用常规超声波检测方法对步骤1需要测量的固态材料进行超声波检测，分别记录好不少于4次超声波回波的声压幅值及声程值；
4、按步骤3记录的超声波回波的声压幅值、声程值，以声压、声程乘积的对数函数ln(Px)为纵坐标，声程x为横坐标，建立声压、声程乘积的对数函数与声程关系曲线图，参见图1、图2、图3。图1中，探头型号为5P20N直探头，方点代表ZG0Cr13Ni4Mo材质，圆点代表#45钢，它们的连线分别为记录4次超声波回波下声压、声程乘积的对数函数lnPx与声程x的线性拟合曲线；图2中，探头型号为2.25P14N直探头，方点代表6063铝合金材料4次超声波回波的声压、声程乘积的对数函数lnPx与声程x，其连线为线性拟合曲线；图3所示为瓷质绝缘子材料超声波声压、声程乘积对数lnPx与声程x关系，探头型号为5P 14N直探头，实心方点代表无釉瓷质绝缘子，实线为无釉瓷质绝缘子的4次回波下声压、声程乘积对数lnPx与声程x的线性拟合曲线，空心方点代表有釉瓷质绝缘子，虚线为有釉瓷质绝缘子的4次回波下声压、声程乘积对数lnPx与声程x的线性拟合曲线；从图1、2、3所示可知，超声波声压、声程乘积对数lnPx与声程x呈线性关系；
5、使用步骤4所建立的关系曲线图进行线性拟合，拟合出线性函数关系式：ln Pxx＝ln P1-ax，其中P1为常数，线性函数式斜率α即为现场被测量固态材料的超声波衰减系数。
上述方法步骤3中，也可分别测量同材质下不同厚度固态材料，分别记录不同厚度下超声波1次回波声压幅值、声程值，此次声程值为所测样品的厚度值。
Claims (1)
1.一种测量固态材料超声波衰减系数的方法，其特征是包括下述步骤：
(1)、选取需要测量的固态材料作为样品；
(2)、选用超声波检测仪器，利用需要测量固态材料制备的同表面状态的标准试块对超声波检测仪器进行调校，调整好仪器零偏；
(3)、使用步骤(2)调整好的超声波仪器，采用常规超声波检测方法对步骤(1)需要测量的固态材料进行超声波检测，至少记录4次超声波回波的声压幅值及声程值；
(4)、按步骤(3)记录的超声波回波的声压幅值、声程值，用常规方法建立声压、声程乘积对数函数与声程曲线图；
(5)、使用步骤(4)所建立的曲线图进行线性拟合，拟合出线性函数关系式，线性函数式斜率即为现场被测量固态材料的超声波衰减系数。
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Application publication date: 20120801 |