CN106324095B - 一种纵波直探头全声程无盲区探伤方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种纵波直探头全声程无盲区探伤方法，其包括：1、将所述纵波直探头配置于待测工件表面上；2、对时间基线条件进行设定，即以待测工件厚度为基准，使得所述二次底波被调节在示波屏扫描线全长的一定比例范围的位置上；3、对灵敏度条件进行设定，即按照待测工件厚度的两倍值所对应的参数对所述纵波直探头进行灵敏度调节；4：从所述纵波直探头发出超声波束对待测工件进行探伤；5：基于待测工件厚度值以及所述纵波直探头接收到的反射回波信号中的一次底波、二次底波以及缺陷回波在示波屏扫描线上的位置信息，判断所述待测工件是否存在缺陷并计算出相应的缺陷信息。本发明基于二次底波进行缺陷的探伤，实现了全声程无盲区探伤的效果。

Description

一种纵波直探头全声程无盲区探伤方法

技术领域

本发明涉及超声波探伤技术领域，具体的说是涉及一种纵波直探头全声程无盲区探伤方法。

背景技术

纵波直探头探伤法是使用超声波直探头发射纵波进行探伤的方法，此法波束垂直入射至試件探测面，以不变的波型和方向透入試件，因此又称为垂直法，具体如图1a-图1b所示，图1b中底面回波信号B₁位于扫描线80％的位置处；具体的由于在同一介质中传播时，纵波速度大于其它波型的速度，穿透能力强，晶界反射或散射的敏感性较差，所以可探测工件的厚度是所有波型中最大的，而且可用于粗晶材料的探伤；同时鉴于垂直法探伤时其波型和传播方向不变，缺陷定位比较方便的优点，所述垂直法可用于铸造、锻压、轧材及其制品的探伤，且该法对于探测面平行的缺陷检出效果最佳，但是由于盲区和分辨力的限制，该法只能发现試件内部离探测面一定距离以外的缺陷。

目前，该法在探伤的运用上按原理分类有脉冲反射法、穿透法和共振法，其中由于共振法用于试件测厚，因此本文不做论述。

其中，所述脉冲反射法是指当超声波探头发射脉冲波到被检試件内，根据反射波的情况来检测試件缺陷的方法，该脉冲反射法包括缺陷回波法，底波高度法和多次底波法。

(1)缺陷回波法是脉冲反射法的基本方法，是依据仪器示波屏上缺陷波显示的情况进行判断的方法，该方法以回波的传播的时间来确定缺陷的位置，以回波的幅度来确定缺陷的大小，因此称为缺陷回波法，如图2中的各图所示，当试件完好时，超声波可顺利传播到达底面，探伤图形中只有表示发射脉冲T及底面回波B两个信号，如图2a所示；若试件中存在小缺陷，在探伤图形中，底面回波前有表示缺陷的回波F，如图2b所示；若试件中存在大缺陷，在探伤图形中，只有缺陷的回波F，无底波显示，如图2c所示。同时需要说明的是该法存在一定的盲区，对位于表面和近表面的缺陷检出能力低。

(2)底波高度法：是依据仪器示波屏上显示底面回波高度的变化判断試件缺陷情况的探伤方法；所述底波高度法原理为当試件内没有缺陷并且材质和厚度不变，底面回波高度应是基本不变的，如果試件内存在缺陷，底面回波高度会下降甚至消失，如图3a-图3c所示。同时需要说明的是该法对缺陷检测的灵敏度较低，且无法对缺陷定位，定量也较难，因此常作为探伤的辅助手段。

(3)多次底波法：依据工件底面多次反射波的情况判断缺陷的探伤方法。该多次底波法原理为当透入试件的超声波能量较大，而試件厚度较小时，超声波可在探测面与底面之间往复传播多次，示波屏上出现多次底波B1、B2、B3、B4......。如果試件存在缺陷，则由于缺陷的反射以及散射而增加了声能的损耗，底面回波次数减少，同时也打乱了各次底面回波的高度依次衰减的规律，并显示出缺陷回波，如图4a-图4d所示。同时需要说明的是该法对缺陷检测的灵敏度较低，存在盲区，对待缺陷无法定量，只实用于試件较薄的产品探伤；如10毫米厚板材探伤，盲区占了5毫米，就只能采用这种方法了。同时就目前而言脉冲反射法运用是当前最为广泛和普遍的方法，脉冲反射法可运用一次纵波发现缺陷并且确定缺陷的位置，同时可算出缺陷的平面当量的大小，其对应的当量计算法可分为试块平底孔当量计算法、底波高度计算法，但无论何种计算法都必须满足平底孔声程和工件的厚度均大于3N，根据超声场声压图(图6)可知，只有当声程大于3N上述当量计算法才适用；另外当量的大小还可以运用AVG曲线法进行当量计算。

其中，所述穿透法是指依据脉冲波或连续波穿透試件之后的能量变化来判断缺陷情况的一种方法，所述穿透法通常采用两个探头，分别放置在工件的两侧，一个探头发射超声波，另一个探头接收穿过工件的超声波，如图5a-图5c；同时需要说明的是该法无法得知缺陷深度的信息，即无法对缺陷定位，对缺陷尺寸的判断也是十分粗略的。

基于上述分析可知，目前所采用的各纵波直探头探伤法，不论采用何种方法进行探伤均存在下述一种问题或者几种问题，所述问题包括：

问题1、存在探测盲区，所述盲区是示波屏始脉冲(发射脉冲)占的宽度，这个宽度由探头的晶片尺寸、频率以及探伤灵敏度决定，如始脉冲宽度有10毫米，那么工件表面10毫米内的缺陷反射波，则与始脉冲重合了，因此该缺陷就无法分辨出来；

问题2、在波源附近，由于波的干涉而出现一系列声压极大值和极小值的区域，该区域称为近场区，在对近场区内进行超声波检测时，处于声压极小值处的大缺陷回波可能较低，而处于声压极大值处的较小缺陷回波可能较高，这就容易引起误判和漏检，因此应尽可能避免在近场区对缺陷定量；基于公式近场区N＝D2/4λ，若有一探头，晶片直径20毫米，频率5兆赫，则该探头近场区为84.7毫米，如果在近场区内发现缺陷，只能通过人工试块进行比对，确定缺陷当量，或通过AVG曲线进行计算；

问题3、各方法只用一次声波进行探伤，发现缺陷，只能决定缺陷表面距探测面的距离和缺陷表面的当量大小，如果要探出缺陷的立体尺寸则要分别在其它几个面进行探伤，同时又产生其它面是不是都可以进行探伤，方不方便探伤的限制问题，且即使能探伤也存在费时费力，探伤效率不高的问题；

问题4、各方法灵敏度是按平面当量进行调节，发现缺陷是按平面缺陷当量进行计算，这本身就与工件内部实际缺陷相差很大，因而造成误差问题；

问题5、各方法当量计算的公式都是声程在3N以外成立，3N以内也还要靠试块进行比较，或通过AVG曲线进行计算；

问题6、只有一个面的缺陷反射波，定性只能是一个参考，存在精确性不高的问题。

发明内容

鉴于已有技术存在的缺陷，本发明的目的是要提供一种纵波直探头全声程无盲区探伤方法，该方法基于一次底波打到缺陷底面的返回波进行探伤，发现缺陷底面的位置尺寸和大小尺寸，即一次底波和二次底波之间出现的缺陷底面回波，连同一次底波前出现的缺陷回波共同判断缺陷的位置、立体尺寸和缺陷的性质，实现了全声程无盲区探伤的效果。

为了实现上述目的，本发明的技术方案：

一种纵波直探头全声程无盲区探伤方法，其应用超声波探伤仪的纵波直探头进行探伤，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1、将所述纵波直探头配置于待测工件表面上；

步骤2、调节超声波探伤仪：对时间基线条件进行设定，所述设定是指以待测工件厚度为基准，对待测工件厚度所对应的二次底波进行扫描线比例调节，使得所述二次底波被调节在示波屏扫描线全长的一定比例范围的位置上；

步骤3、调节超声波探伤仪：对灵敏度条件进行设定，即按照待测工件厚度的两倍值所对应的参数对所述纵波直探头进行灵敏度调节；

步骤4：从所述纵波直探头发出超声波束对待测工件进行探伤；

步骤5：基于待测工件厚度值以及所述纵波直探头接收到的反射回波信号中的一次底波、二次底波以及所对应的缺陷回波在示波屏扫描线上的位置信息，判断所述待测工件是否存在缺陷，是则进一步判断并计算出相应的缺陷信息，所述缺陷信息包括缺陷位置信息、缺陷尺寸信息。

进一步的，作为本发明优选方案

所述缺陷信息计算过程是指基于发射脉冲波与一次底波之间所出现的第一缺陷回波、一次底波与二次底波之间所出现的第二缺陷回波在示波屏扫描线上的位置以及待测工件厚度值计算当前探测位置处所对应的位置及尺寸信息；所述发射脉冲波是指所述纵波直探头发出超声波束所对应的脉冲波。

进一步的，作为本发明优选方案

通过依次有序改变所述纵波直探头的探测位置，得出当前探伤过程的待测工件全部探测位置各自所对应的缺陷尺寸信息后，进一步获得待测工件所对应的缺陷的立体尺寸信息并综合判断出缺陷的性质信息。

进一步的，作为本发明优选方案

所述步骤2中的一定比例范围优选采用70％-90％的比例值。

进一步的，作为本发明优选方案

所述步骤5还包括基于一次底波、二次底波以及缺陷回波在示波屏扫描线上的位置信息，判断所述待测工件是否存在盲区缺陷，即若发射脉冲波与一次底波之间未出现缺陷回波且缺陷回波出现在一次底波、二次底波之间，则确定可能存在盲区缺陷，并继续通过二次底波与缺陷回波在示波屏扫描线上的位置的差值判断是否一定存在盲区缺陷，若两者的差值不大于盲区尺寸范围值，则判断一定存在盲区缺陷，若两者的差值大于盲区尺寸范围值，则判断该缺陷的上表面为非平面表面，所述发射脉冲波是指所述纵波直探头发出超声波束所对应的脉冲波。

进一步的，作为本发明优选方案

若对曲面工件进行探伤，则所述纵波直探头配置依据曲面大小所设定的探头靴后再进行探伤。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

本发明设计了一种了全声程无盲区探伤的方法，其通过利用基于一次底波打到底面的返回波即二次底波前出现的回波进行缺陷的探伤；该全声程无盲区探伤方法不仅可以有效的区分出各种缺陷所对应的缺陷位置，还能够确定出该缺陷所对应的立体尺寸信息；做到了缺陷定性更准确，更重要的是该方法还有效的克服了示波屏的始脉冲与盲区缺陷重复，不能区分盲区缺陷的问题。

附图说明

图1a为现有纵波直探头进行探伤的示意图；

图1b为图1a的反射回波波形示意图；

图2a为现有缺陷回波法对无缺陷工件进行探伤的探伤示意图及所对应的反射回波波形示意图；

图2b为现有缺陷回波法对存在缺陷的工件进行探伤的探伤示意图及所对应的反射回波波形示意图；

图2c为现有缺陷回波法对存在另一种缺陷的工件进行探伤的探伤示意图及所对应的反射回波波形示意图；

图3a为现有底波高度法对无缺陷工件进行探伤的探伤示意图及所对应的反射回波波形示意图；

图3b为现有底波高度法对存在吸收性缺陷的工件进行探伤的探伤示意图及所对应的反射回波波形示意图；

图3c为现有底波高度法对存在倾斜缺陷的工件进行探伤的探伤示意图及所对应的反射回波波形示意图；

图4a为现有多次底波法对无缺陷工件进行探伤的探伤示意图及所对应的反射回波波形示意图；

图4b为现有多次底波法对存在吸收性缺陷的工件进行探伤的探伤示意图及所对应的反射回波波形示意图；

图4c为现有多次底波法对存在小缺陷的工件进行探伤的探伤示意图及所对应的反射回波波形示意图；

图4d为现有多次底波法对存在大缺陷的工件进行探伤的探伤示意图及所对应的反射回波波形示意图；

图5a为穿透法对无缺陷工件进行探伤的探伤示意图及所对应的反射回波波形示意图；

图5b为穿透法对存在小缺陷的工件进行探伤的探伤示意图及所对应的反射回波波形示意图；

图5c为穿透法对存在大缺陷工件进行探伤的探伤示意图及所对应的反射回波波形示意图；

图6为超声场声压示意图；

图7a为本发明所述纵波全声程探伤的探伤示意例图；

图7b为图7a所对应的反射回波波形示意图；

图7c为本发明所述纵波全声程探伤的探伤另一种示意例图；

图7d为图7c所对应的反射回波波形示意图；

图8a为本发明所述方法对应的二次底波被调节在示波屏扫描线全长的80％范围的位置探伤示意例图

图8b为图8a所对应的反射回波波形示意图；

图9a为本发明所述方法对盲区缺陷进行探伤的示意例图

图9b为图9a所对应的反射回波波形示意图；

图10a为本发明所述方法对单个面状缺陷进行探伤的示意例图；

图10b为图10a所对应的反射回波波形示意图；

图11a为本发明所述方法对线状缺陷进行探伤的示意例图；

图11b为图11a所对应的反射回波波形示意图；

图12a为本发明所述方法对体积状缺陷进行探伤的示意例图；

图12b为图12a所对应的反射回波波形示意图；

图13a为本发明所述方法对较大缺陷进行探伤的示意例图；

图13b为图13a所对应的反射回波波形示意图；

图13c为本发明所述方法对另一较大缺陷进行探伤的示意例图；

图13d为图13c所对应的反射回波波形示意图；

图14a为本发明所述方法应用于穿透法进行探伤的示意例图；

图14b为图14a所对应的反射回波波形示意图；

图15a为本发明所述方法进行探伤实例示意图及所对应的反射回波波形示意图；

图15b为图15a进行灵敏度调节后的探伤示意图及所对应的反射回波波形示意图；

图16a为超声波存在绕射现象所对应的实例示意图；

图16b为图16a所对应的反射回波波形示意图；

图17为本发明所述方法通过声束扩散角探伤的示意例图；

图18a为本发明所述方法对某一待测工件进行探伤的示意例图；

图18b为图18a所对应的反射回波波形示意图；

图19a为本发明所述方法对某一待测工件进行探伤的示意例图；

图19b为图19a所对应的出现1.4倍工件厚度的迟到变形横波反射波的波形示意图；

图20a为本发明所述方法对某一待测圆柱形工件进行探伤的示意例图；

图20b为图20a所对应的出现圆柱形工件1.3倍直径的迟到纵波的波形示意图；

图21a为本发明所述方法对另一待测圆柱形工件进行探伤的示意例图；

图21b为图21a所对应的出现圆柱形工件1.67倍直径的迟到纵波的波形示意图；

图22a为本发明所述方法对某一待测薄壁杆件工件进行探伤的示意例图；

图22b为图22a所对应的出现薄壁杆件0.76nd的变形波的波形示意图；

图23a为本发明所述方法对某一待测工件进行探伤的示意例图；

图23b为图23a所对应的出现多次反射波的波形示意图；

图24a为本发明所述方法对某一复杂形状待测工件进行探伤的示意例图；

图24b为图24a所对应的反射回波波形示意图；

图25a为本发明所述探头靴的某种结构所对应的示意图；

图25b为本发明所述探头靴的另一种结构所对应的示意图；

图26为本发明所述方法应的步骤流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

首先对本发明所对应的设计原理进行简要说明：

超声波探伤中的声波是束状传播，并且存有一定的声束扩散角，当一次声波发现缺陷后，有伤波出现，证明了此时可能产生声波的反射、折射、衍射、散射和绕射等物理现象的存在，如果同时又有底波即一次底波出现，这返回的底波就相当于底面发射的声波，这底面就相当一个新的发射声源，此时所反射底波一部分被探头接受，产生了一次底波，一部分遇到缺陷的底面产生反射，这个反射打到底面再反射被探头接受，即是缺陷另一个面的反射，且这个反射永远在一次底波之后出现。

基于前述说明，本发明设计了一种纵波直探头全声程探伤方法，其通过利用一次波打到底面的返回波进行缺陷的探伤，如图7a、图7b；这样同一个缺陷就会同时出现上下两面的反射，通过相应的回波位置就能确定缺陷的立体尺寸，缺陷的定量、定位的问题解决了，进一步的依次改变探伤位置则缺陷定性就可以解决了，即该缺陷性质是线状、面状、还是体积状，仅进行一个面探伤就可以确定，并且盲区的问题也可以一并确定并解决，如图7c、图7d，如果一次底波探伤是在近场区或在3N区内，则本发明所述全声程探伤方法也可以有效解决该问题。这里的全声程探伤是相应对于现有的仅利用一次底波进行探伤而言的，即第一次底波前出现的缺陷波进行缺陷的定位、定量、定性，如图2中的各图；而本发明则是基于一次底波、二次底波以及缺陷回波进行全声程无盲区探伤。

基于上述设计原理，则本发明所述应用超声波探伤仪的纵波直探头进行全声程无盲区探伤方法，其特征在于，如图26，包括如下步骤：

步骤1、将所述纵波直探头配置于待测工件表面上；

步骤2、调节超声波探伤仪：对时间基线条件进行设定，所述设定是指以待测工件厚度为基准，对待测工件厚度所对应的二次底波进行扫描线比例调节，使得所述二次底波被调节在示波屏扫描线全长的一定比例范围的位置上，所述一定比例范围优选采用70％-90％的比例值；如图8a-图8b，二次底波被调节在示波屏扫描线全长的80％范围的位置上；

步骤3、调节超声波探伤仪：对灵敏度条件进行设定，即按照待测工件厚度的两倍值所对应的参数对所述纵波直探头进行灵敏度调节；

步骤4：从所述纵波直探头发出超声波束对待测工件进行探伤；

步骤5：基于待测工件厚度值以及所述纵波直探头接收到的反射回波信号中的一次底波、二次底波以及所对应的缺陷回波在示波屏扫描线上的位置信息，判断所述待测工件是否存在缺陷，是则进一步判断并计算出相应的缺陷信息，所述缺陷信息包括缺陷位置信息以及缺陷尺寸信息；其中所述缺陷尺寸信息计算过程是指基于发射脉冲波与一次底波之间所出现的第一缺陷回波、一次底波与二次底波之间所出现的第二缺陷回波在示波屏扫描线上的位置以及待测工件厚度值计算当前探测位置处所对应的缺陷尺寸信息。进一步的，作为本发明优选方案通过依次有序改变所述纵波直探头的探测位置，得出当前探伤过程的待测工件全部探测位置各自所对应的缺陷尺寸信息后，进一步获得待测工件所对应的缺陷的立体尺寸信息并基于上述信息对缺陷性质进行判断，所述发射脉冲波是指所述纵波直探头发出超声波束所对应的脉冲波。

进一步的，作为本发明优选方案

所述步骤5还包括基于一次底波、二次底波以及缺陷回波在示波屏扫描线上的位置信息，判断所述待测工件是否存在盲区缺陷，即若发射脉冲波与一次底波之间未出现缺陷回波且缺陷回波出现在一次底波、二次底波之间，则确定可能存在盲区缺陷，并继续通过二次底波与缺陷回波在示波屏扫描线上的位置的差值判断是否一定存在盲区缺陷，若两者的差值不大于盲区尺寸值，则判断一定存在盲区缺陷并进一步确定盲区缺陷的位置信息，若两者的差值大于盲区尺寸值，则判断该缺陷的上表面为非平面表面，所述发射脉冲波是指所述纵波直探头发出超声波束所对应的脉冲波。例如如图9a-图9b所示，设定发射脉冲波T的脉宽为10mm，则现有纵波直探头技术不能发现位于盲区的缺陷，(如果要发现盲区缺陷则需用更换双晶纵波探头探伤)，而本发明可基于盲区尺寸值为10mm，以及二次底波B2与缺陷回波F在示波屏位置，进一步确定存在盲区缺陷，且计算出缺陷位置处于5mm处。

同时本发明所述的全声程无盲区探伤方法适用于对各种类型的缺陷进行缺陷尺寸信息的精确确定，下面针对不同的缺陷类型，以具体实例进行分明说明：

如对单个面状缺陷的确定：如图10a-图10b所示，其中，T为发射脉冲波，B1为一次底波、B2为二次底波，F_上面为位于发射脉冲波与一次底波之间所出现的第一缺陷回波，F_下面为位于一次底波与二次底波之间所出现的第二缺陷回波，对应到本例，则确定该缺陷在当前探测位置时位于40mm处；

如对线状缺陷的确定即发现一个表面裂纹，通过这种方法可以确定表面裂纹的深度：如图11a-图11b所示，确定该缺陷在当前探测位置时存在长度为20mm的缺陷；

如对体积状缺陷的确定，如图12a-图12b所示，则确定该缺陷在当前探测位置时存在最大径长为10mm的缺陷；

如对较大的缺陷也有很好探测效果，如图13a-图13d所示。

从上述实例可得，在一次底波范围内的缺陷波决定缺陷面的大小尺寸，在二次底波范围内的缺陷波决定缺陷的立体尺寸，如果一次底波内没有缺陷波反射，而只有二次底波内出现缺陷底面反射波，如盲区内缺陷，可用二次修正后的灵敏度进行当量计算获得对应的缺陷信息，如果一次缺陷反射波低于缺陷下面反射波高度，灵敏度修正后，按高波进行缺陷当量计算获得对应的缺陷信息。

那么如何通过缺陷上下两个面的反射，决定缺陷自身深度数值即所述缺陷尺寸信息计算，则可以采用多种方法：如若通过一次底波前的缺陷上面反射波F_上面和二次底波前的缺陷下面反射波F_下面，决定缺陷自身深度数值，用公式(一)2a－(f1+f2)，其中a表示工件厚度，f分别表示缺陷所在位置数据即f1、f2即分别代表F_上面、F_下面所对应的位置数据，如图18a-图18b则可按照公式(一)计算，得出200－(30+160)＝10；如若通过一次底波和二次底波之间的缺陷上面和下面反射波数据决定缺陷自身的深度数值，用公式(二)a－(f1+f2－2a)，如图18a-图18b则可按照公式(二)，得出100－(130+160－200)＝10，结果是相同的；若采用穿透法探伤，则用公式(三)，2a－(f1+f2)，如图24a-图24b则可按照公式(三)计算得出200－(75+120)＝5。同时需要说明的是尽管通过一次底波前的缺陷反射波F_上面和二次底波前的缺陷F_下面，计算出缺陷的自身高度尺寸，如图10b、图11b、图12b；但是有时在一次和二次底波之间会出现缺陷上面的二次反射波，如图18b中F2，同时也会出现缺陷下面的反射波，如图18中F3，通过这两个波的反射数据计算，也可以计算出缺陷自身的高度尺寸。

同时本发明还适用于对复合材料进行探伤，复合材料是由母材和复合层粘合而成，复合层往往比较薄，其厚度有时小于现有探测仪探伤的盲区，不能对盲区进行确定以及确定缺陷位置，但是本发明所述纵波全声程探伤法，则可以通过增加观察一次底波和二次底波之间的反射波进行探伤。

进一步的，所述本发明还适合应用于穿透法探伤，其在示波屏上调出一次直通波和一次全反射波后，如图14a，通过对所述一次直通波和一次全反射波进行观察波，如果没有缺陷，则所述一次直通波和一次全反射波之间是没有反射波的，如果有缺陷，两波之间就会同时出现该缺陷的上下面的数据，如图14b，，有缺陷波的两个反射，就能决定缺陷的位置和大小，对应此探测位置即其为50－(75+120－150)＝5，所以应用本发明的穿透法也可以解决确定的定位、定量和定性的问题。

进一步的，当一次声波发现缺陷后，缺陷的反射损失了一些能量，缺陷的折射、散射和衍射等也损失了一些能量，这些损失的能量通过底波的降低反映了出来，进行补偿，那么如图15a，对应到本发明，则是在发现缺陷后灵敏度如何调整，则可将工件无缺陷处的底波和有缺陷处的底波高度db差作为探伤灵敏度进行补偿，如图15b中，按6db进行补偿。同时对于较大的缺陷，本发明所述方法同样可以通过6db或其它技术确定缺陷的范围大小，如图13。

另鉴于超声波发现缺陷后除了反射外还有绕射的特性，如图16a，可以对同一工件中的多个缺陷进行确定即确定并区分第一个缺陷，也可以通过使用二次底波把其他几个缺陷发现和区分出来如图16b；但这样不是每一个缺陷都是最大反射，当探头移开缺陷中心，可以找到通过声束扩散角发现后面缺陷较大的反射波，这时二次底波所探到的缺陷波反射也较高，如图17，这些波高都可以作为评估上述缺陷大小的参考。

在应用本发明所述方法进行二次波探伤时，还应注意的下述几个问题：

问题1：尽量选择探伤面与底面平行的面进行探伤，如果不平行，只要有一次底面回波、二次底面回波出现也可；

问题2：本发明所述二次底波主要用来对缺陷另一个面进行定位，以此决定缺陷的立体尺寸，对该缺陷的定量还是应以一次波高为主；

问题3：本发明所述探伤除缺陷波外在一次底波和二次底波之间在某些情况下可能出现的几个波，这是由纵波扩散角和材料晶粒度引起的一次纵波的变形横波，即1.4倍工件厚度的迟到变形横波反射波，如图19a-图19b，圆柱形工件1.3倍直径的迟到纵波，如图20a-图20b，，圆柱形工件1.67倍直径的迟到变形波，如图21a-图21b，还有薄壁杆件0.76nd的变形波，如图22a-图22b，均需要按照各自波形情况区分对待。

问题4：某一种面状缺陷也可能存在多次反射波，如图23a、图23b所示，则需要进行区分对待。

问题5：如果探伤工件形状比较复杂，有的变形波或反射波可能出现在第二次和第三次底波内，但是其所显示的波型均是存在一定的规律，按照相应规律，区别对待即可，如图24a、图24b，但是如果在有规律波以外出现了其他波，则需要采用其他手段进行进一步探测。

进一步的，作为本发明优选方案

如图25a-图25b，若对曲面工件进行探伤，则所述纵波直探头配置依据曲面大小所设定的探头靴后再进行探伤效果更佳，且能达到良好的接触，保证探伤的质量。

综上所述，使用纵波直探头全声程超声波探伤可通过解决了一个面探伤就可以区分平面状缺陷、线状缺陷和体积状缺陷，并做到无盲区探伤且更准确决定缺陷的总体尺寸。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种纵波直探头全声程无盲区探伤方法，其应用超声波探伤仪的纵波直探头进行探伤，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1、将所述纵波直探头配置于待测工件表面上；

步骤2、调节超声波探伤仪：对时间基线条件进行设定，所述设定是指以待测工件厚度为基准，对待测工件厚度所对应的二次底波进行扫描线比例调节，使得所述二次底波被调节在示波屏扫描线全长的一定比例范围的位置上；

步骤3、调节超声波探伤仪：对灵敏度条件进行设定，即按照待测工件厚度的两倍值所对应的参数对所述纵波直探头进行灵敏度调节；

步骤4 ：从所述纵波直探头发出超声波束对待测工件进行探伤；

步骤5 ：基于待测工件厚度值以及所述纵波直探头接收到的反射回波信号中的一次底波、二次底波以及所对应的缺陷回波在示波屏扫描线上的位置信息，判断所述待测工件是否存在缺陷，是则进一步判断并计算出相应的缺陷信息，所述缺陷信息包括缺陷位置信息、缺陷尺寸信息；基于一次底波、二次底波以及缺陷回波在示波屏扫描线上的位置信息，判断所述待测工件是否存在盲区缺陷，即若发射脉冲波与一次底波之间未出现缺陷回波且缺陷回波出现在一次底波、二次底波之间，则确定可能存在盲区缺陷，并继续通过二次底波与缺陷回波在示波屏扫描线上的位置的差值判断是否一定存在盲区缺陷，若两者的差值不大于盲区尺寸范围值，则判断一定存在盲区缺陷，若两者的差值大于盲区尺寸范围值，判断该缺陷的上表面为非平面表面，所述发射脉冲波是指所述纵波直探头发出超声波束所对应的脉冲波；

所述缺陷信息计算过程是指基于第一缺陷回波F_上面、第二缺陷回波F_下面以及待测工件厚度值计算当前探测位置处所对应的缺陷尺寸信息；具体计算过程如下：

如若F_上面位于发射脉冲波与一次底波之间，F_下面位于一次底波与二次底波之间，则采用公式（一）2a－（f1＋f2）计算当前探测位置处所对应的缺陷尺寸信息；

如若F_上面和F_下面位于一次底波和二次底波之间，则采用公式（二）a－（f1＋f2－2a）计算当前探测位置处所对应的缺陷尺寸信息；

若采用穿透法探伤，则采用公式（三）2a－（f1+f2）计算当前探测位置处所对应的缺陷尺寸信息；

其中，a表示工件厚度，f1、f2分别代表F_上面、F_下面所对应的缺陷所在位置数据；

通过依次有序改变所述纵波直探头的探测位置，得出当前探伤过程的待测工件全部探测位置各自所对应的缺陷尺寸信息后，进一步获得待测工件所对应的缺陷的立体尺寸信息并判断出所对应的缺陷性质信息。

2.根据权利要求1所述的纵波直探头全声程无盲区探伤方法，其特征在于：

所述步骤2中的一定比例范围优选采用70%-90%的比例值。

3.根据权利要求1所述的纵波直探头全声程无盲区探伤方法，其特征在于：若对曲面工件进行探伤，则所述纵波直探头配置依据曲面大小所设定的探头靴后再进行探伤。

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