CN112268959A - 一种测定不同温度下超声板波衰减系数的方法 - Google Patents

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张红军
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Abstract

本发明公开了一种测定不同温度下超声板波衰减系数的方法，包括以下步骤：1)制备包含n个不同长度传播路径的测定试块，其中，测定试块的一端面为平整面，测定试块的另一端面为阶梯状结构；2)将测定试块阶梯状结构部分的温度调节至待测温度并保持恒温；3)利用超声波换能器激发超声板波，再沿垂直于测定试块上平整面的一端的方向在整个试块厚度中传播li，然后达到阶梯状结构后反射回来，最终被超声波换能器接收，通过调节超声仪器的增益，使得回波波幅为80％满屏，记录此时增益值Bi；4)计算超声板波衰减系数，该方法能够准确测量超声板波在不同工件及温度下的衰减系数。

Description

一种测定不同温度下超声板波衰减系数的方法
技术领域
本发明涉及一种测定衰减系数的方法，具体涉及一种测定不同温度下超声板波衰减系数的方法。
背景技术
超声板波存在于整个被检部件，可以用于发现内部和表面缺陷，在超声检测中有重要的应用，特别是在界面连接特性表征，薄板分层的超声检测中发挥了不可替代的作用。
表面波可以被看作是在半无限大的固体介质表面传播的，如果固体介质的尺寸受到限制而成为板材，则当表面波的波长与板厚相当时，就会产生各种类型的板波。板波可分为SH波和兰姆波，其中兰姆波对超声检测最为重要，兰姆波又分为对称型(S型)和非对称型(A型)，板波的传播介质是厚度为几个波长的薄板，一般用于厚度小于5mm的薄板或薄壁钢管检测。
超声波在介质中传播时由于晶粒散射和介质吸收引起的衰减在超声波传播过程中普遍存在。另外，传播介质中的位错、磁畴壁和残余应力等也会引起超声波的衰减。超声板波在介质中传播时衰减情况较为复杂，例如兰姆波的衰减有时并非与距离成比例关系，而且有时也不随距离单调变化，因此只有测定衰减随距离单调变化的兰姆波的衰减系数才具有意义。兰姆波在端面反射时，有一部分能量以其它兰姆波波形反射。
获得超声波的衰减系数对于掌握超声波在介质中的传播特点以及更好地利用超声波进行实际检测工作具有重要意义。
目前对于超声波衰减系数的测定方法以常温下获得超声波穿过工件到达底面的多次反射底波为主，对反射造成的超声波能量损失均以估值方式处理，测定准确度有待进一步提高。另外，在高温下超声波衰减增大，使用压电超声换能器间接耦合或电磁超声方法时能量较难满足测量需求，使用直接耦合方法时需要专用高温超声波换能器，且因为耦合剂的存在使待测部位温度均匀性较难控制，因而目前常用的方法不适用于高温下超声板波衰减系数的测定。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供了一种测定不同温度下超声板波衰减系数的方法，该方法能够准确测量超声板波在不同工件及温度下的衰减系数。
为达到上述目的，本发明所述的测定不同温度下超声板波衰减系数的方法包括以下步骤：
1)制备包含n个不同长度传播路径的测定试块，其中，测定试块的一端面为平整面，测定试块的另一端面为阶梯状结构；
2)将测定试块阶梯状结构部分的温度调节至待测温度并保持恒温；
3)利用超声波换能器激发超声板波，再沿垂直于测定试块上平整面的一端的方向在整个试块厚度中传播li，然后达到阶梯状结构后反射回来，最终被超声波换能器接收，通过调节超声仪器的增益，使得回波波幅为80％满屏，记录此时增益值Bi；
4)计算超声板波衰减系数
Figure BDA0002773519340000031
其中，li为超声板波传播距离的一半，i＝1,2,···n。
通过选择不同声波入射角的超声波换能器，以产生不同类型的超声板波。
超声波换能器的数量为1个，超声波换能器的频率为0.5～10MHz。
测定的超声板波回波波幅为回波在波峰位置的波幅。
本发明具有以下有益效果：
本发明所述的测定不同温度下超声板波衰减系数的方法在具体操作时，测定试块的一端面为平整面，测定试块的另一端面为阶梯状结构，将测定试块阶梯状结构部分的温度调节至待测温度并保持恒温，再利用超声波换能器激发超声板波，再沿垂直于测定试块上平整面的一端的方向在整个试块厚度中传播，然后调节回波波幅至80％满屏，记录不同传播距离的增益值，最后以此计算超声板波衰减系数，继而准确测量超声板波在不同工件及温度下的衰减系数，操作方便、简单。
附图说明
图1为本发明中测定方法的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
参考图1，本发明所述的测定不同温度下超声板波衰减系数的方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)制备包含n个不同长度传播路径的测定试块，其中，测定试块的一端面为平整面，测定试块的另一端面为阶梯状结构；
2)将测定试块阶梯状结构部分的温度调节至待测温度并保持恒温；
3)利用超声波换能器激发超声板波，再沿垂直于测定试块上平整面的一端的方向在整个试块厚度中传播li，然后达到阶梯状结构后反射回来，最终被超声波换能器接收，通过调节超声仪器的增益，使得回波波幅为80％满屏，记录此时增益值Bi；
4)计算超声板波衰减系数
Figure BDA0002773519340000041
其中，li为超声板波传播距离的一半，i＝1,2,···n。
通过选择不同声波入射角的超声波换能器，以产生不同类型的超声板波。
超声波换能器的数量为1个，超声波换能器的频率为0.5～10MHz。
测定的超声板波回波波幅为不同回波在波峰位置的波幅。

Claims (5)

1.一种测定不同温度下超声板波衰减系数的方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)制备包含n个不同长度传播路径的测定试块，其中，测定试块的一端面为平整面，测定试块的另一端面为阶梯状结构；
2)将测定试块阶梯状结构部分的温度调节至待测温度并保持恒温；
3)利用超声波换能器激发超声板波，再沿垂直于测定试块上平整面的一端的方向在整个试块厚度中传播li，然后达到阶梯状结构后反射回来，最终被超声波换能器接收，通过调节超声仪器的增益，使得回波波幅为80％满屏，记录此时增益值Bi；
4)计算超声板波衰减系数
Figure FDA0002773519330000011
其中，li为超声板波传播距离的一半，i＝1,2,···n。
2.根据权利要求1所述的测定不同温度下超声板波衰减系数的方法，其特征在于，通过选择不同声波入射角的超声波换能器，以产生不同类型的超声板波。
3.根据权利要求1所述的测定不同温度下超声板波衰减系数的方法，其特征在于，超声波换能器的数量为1个。
4.根据权利要求1所述的测定不同温度下超声板波衰减系数的方法，其特征在于，超声波换能器的频率为0.5～10MHz。
5.根据权利要求1所述的测定不同温度下超声板波衰减系数的方法，其特征在于，测定的超声板波回波波幅为回波在波峰位置的波幅。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112903082A (zh) * 2021-03-05 2021-06-04 西安热工研究院有限公司 一种用于测量高温下纵波声速的装置及方法

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