CN213398352U - 一种测定不同温度下超声柱面导波衰减系数的系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种测定不同温度下超声柱面导波衰减系数的系统，包括固定装置、超声波换能器、测定试块、超声仪器、温控箱及数据处理器；固定装置固定于测定试块的顶部，测定试块的两端面为平面，且垂直于圆柱轴线方向，下端组成阶梯状结构，超声波换能器放置于测定试块的上端面，且各超声波换能器产生的超声柱面导波沿垂直于测定试块上端面的方向测定试块的下端面传播，超声波换能器与超声仪器相连接，超声仪器与数据处理器相连接，所述阶梯状结构位于温控箱内，该系统能够准确测量超声柱面导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柱面导波衰减系数的系统

技术领域

本实用新型涉及一种测定衰减系数的系统，具体涉及一种测定不同温度下超声柱面导波衰减系数的系统。

背景技术

超声柱面导波存在于整个被检部件，可以发现内部和表面缺陷，在超声检测中有重要的应用，特别是在螺栓、地锚等杆状结构的无损检测中，因为其检测距离大、不受侧壁干扰、检测效率高等特点而被广泛应用。

常用的超声横波和纵波可以看作是在无限大均匀各向同性的弹性介质中传播，且相互之间无波形耦合。当传播介质为棒状或杆状时，超声横波或纵波因为受外壁的来回反射形成柱面导波，柱面导波一般包含纵向模态、扭转模态和弯曲模态，缺陷检测一般使用高频段导波以产生较少的模态，便于缺陷回波的辨识。

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。与无限大均匀弹性介质中的横波和纵波以及半无限大均匀弹性介质中的表面波相比，超声导波的衰减很小，这也是超声导波在实际检测应用中的一大特点，它可以沿杆传播几十米距离。由于压力管道的广泛应用，其长距离超声柱面导波检测也具有十分广阔的应用空间，因而获得超声柱面导波的衰减系数对于掌握其在介质中的传播特点以及更好地利用超声柱面导波进行管道等工件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柱面导波衰减系数的测定。

实用新型内容

本实用新型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柱面导波衰减系数的系统，该系统能够准确测量超声柱面导波在不同工件及温度下的衰减系数。

为达到上述目的，本实用新型所述的测定不同温度下超声柱面导波衰减系数的系统包括固定装置、超声波换能器、测定试块、超声仪器、温控箱及数据处理器；

固定装置固定于测定试块的顶部，测定试块的两端面为平面，且垂直于圆柱轴线方向，下端组成阶梯状结构，超声波换能器放置于测定试块的上端面，且超声波换能器产生的超声柱面导波沿垂直于测定试块上端面的方向测定试块的下端面传播，超声波换能器与超声仪器相连接，超声仪器与数据处理器相连接，所述阶梯状结构位于温控箱内。

所述测定试块由若干圆柱形结构组成，其中，各圆柱形结构的长度不同，且从左到右，各圆柱形结构的长度逐渐增加，其中，超声波换能器位于某一圆柱形结构的上表面上。

各圆柱形结构的直径为10-30mm。

测定试块的长度为800-1200mm。

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。

本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型所述的测定不同温度下超声柱面导波衰减系数的系统在具体操作时，测定试块的两端面为平面，且垂直于圆柱轴线方向，下端组成阶梯状结构，且有用于固定超声波换能器的固定装置，在测试时，调节所述阶梯状结构部分的温度，利用超声波换能器激发超声柱面导波，并沿垂直于上端面的方向下端面传播，然后调节回波波幅至80％满屏，记录不同传播距离的增益值，数据处理器即可以此得到超声柱面导波衰减系数，继而准确测量超声柱面导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为本实用新型中测定系统的结构示意图。

其中，1为固定装置、2为超声波换能器、3为测定试块、4为超声仪器、5为温控箱、6为数据处理器。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步详细描述：

参考图1，本实用新型所述的测定不同温度下超声柱面导波衰减系数的系统包括固定装置1、超声波换能器2、测定试块3、超声仪器4、温控箱5及数据处理器6；固定装置1固定于测定试块3的顶部，测定试块3的两端面为平面，且垂直于圆柱轴线方向，下端组成阶梯状结构，超声波换能器2放置于所述测定试块3的上端面，且超声波换能器2产生的超声柱面导波沿垂直于测定试块3上端面的方向测定试块3的下端面传播，超声波换能器2与超声仪器4相连接，超声仪器4与数据处理器6相连接，所述阶梯状结构位于温控箱5内。

所述测定试块3由若干圆柱形结构组成，其中，各圆柱形结构的长度不同，且从左到右，各圆柱形结构的长度逐渐增加，其中，超声波换能器2位于某一圆柱形结构的上表面上；各圆柱形结构的直径为10-30mm；测定试块3的长度为800-1200mm。

本实用新型的具体操作过程为：

1)通过温控箱5将测定试块3下端面的温度调节至待测温度，并保持恒温；

2)利用超声波换能器2激发产生超声柱面导波，并沿垂直于测定试块3上端面的方向测定试块3的下端面传播，然后经测定试块3的下端面反射后沿原路径返回至超声波换能器2被接收，通过调节超声仪器的增益，使回波波幅为80％满屏，记录此时增益值B_i；

3)数据处理器6计算得到超声柱面导波衰减系数

l_i为超声柱面导波传播距离的一半，i＝1,2,···n。

每个长度的测定试块3直径相同，该直径与待测超声柱面导波所检测的工件直径一致，且固定装置1与测定试块3的连接不影响超声柱面导波的发射及接收。

超声波换能器2的数量为1个，超声波换能器2的频率为0.5～10MHz。

回波波幅为纵向模态回波波峰位置的波幅。

Claims (6)

1.一种测定不同温度下超声柱面导波衰减系数的系统，其特征在于，包括固定装置(1)、超声波换能器(2)、测定试块(3)、超声仪器(4)、温控箱(5)及数据处理器(6)；

固定装置(1)固定于测定试块(3)的顶部，测定试块(3)的两端面为平面，且垂直于圆柱轴线方向，下端组成阶梯状结构，超声波换能器(2)放置于测定试块(3)的上端面，且超声波换能器(2)产生的超声柱面导波沿垂直于测定试块(3)上端面的方向测定试块(3)的下端面传播，超声波换能器(2)与超声仪器(4)相连接，超声仪器(4)与数据处理器(6)相连接，所述阶梯状结构位于温控箱(5)内。

2.根据权利要求1所述的测定不同温度下超声柱面导波衰减系数的系统，其特征在于，所述测定试块(3)由若干圆柱形结构组成，其中，各圆柱形结构的长度不同，且从左到右，各圆柱形结构的长度逐渐增加，其中，超声波换能器(2)位于某一圆柱形结构的上表面上。

3.根据权利要求2所述的测定不同温度下超声柱面导波衰减系数的系统，其特征在于，各圆柱形结构的直径为10-30mm。

4.根据权利要求2所述的测定不同温度下超声柱面导波衰减系数的系统，其特征在于，测定试块(3)的长度为800-1200mm。

5.根据权利要求1所述的测定不同温度下超声柱面导波衰减系数的系统，其特征在于，超声波换能器(2)的数量为1个。

6.根据权利要求1所述的测定不同温度下超声柱面导波衰减系数的系统，其特征在于，超声波换能器(2)的频率为0.5～10MHz。

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