第6章 脉冲反射法超声检测通用技术

6dB法的具体做法是：移动探头找到缺陷的最大反射波后，调
节衰减器，使缺陷波高降至基准波高。然后用衰减器将仪器灵敏度 提高6dB，沿缺陷方向移动探头，当缺陷波高降至基准高度时，探头 中心线之间距离就是缺陷的指示长度。
大平底和平底孔的回波声压分别为： P0 FS P0 FS Ff x 3N PB Pf 2 2 2x x
x 3N
不同距离的平底孔与大平底回波声压的分贝差值为： Pf D f 2 x B 20 lg 20 lg 2 PB 2x f
若考虑材质衰减引起的声压随距离的变化，则有：
x 3N
平底孔：Pf
Px Ff FS Ff P 0 2 2 , 2 2 x x
x 3N
Bf
pB 2xf2 2x 20lg 20lg 2 20lg 2 pf Df xB Df
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例：用2.5P20Z测厚度x=400mm的饼形钢制工件，钢中cL=5900m/s, 检
测灵敏度为400mm、 φ2mm 平底孔。
1) 计算：利用理论计算公式算出400mm处大平底与φ2平底孔回 波分贝差为：
20lg
PB 2x 2 2.36 400 20lg 20 lg 43.5 44 dB 2 2 P 2 3.14 2 D f
2)调整：将探头对准400mm大平底，调节仪器增益旋钮使第一次底波 B1达基准波高（如满刻度的80%）；然后调节增益旋钮使幅度提高
44dB。至此φ2mm灵敏度调好，即400mm处φ2mm平底孔回波正好达基
准波高。
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试块调整法(可用于厚度x<3N工件)
原理：根据工件的厚度和对灵敏度的要求选择试块，将 探头对准试块上人工反射体，调整仪器上的有关灵敏度 旋钮，使示波屏上人工反射体的最高反射回波达到基准 高度。
工件底波调整法(适用于厚度x≥3N工件) 试块调整法 (可用于厚度x<3N工件)
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工件底波调整法(适用于厚度x≥3N工件)
原理：根据工件底面回波与同深度的人工缺陷（平底孔）
回波分贝差为定值的原理进行的。
大平底：PB P0 Fs 2x
回波幅度相比较，若两者相等时以该人工反射体尺寸作为缺陷当量。 若人工反射体为φ2mm平底孔时，称缺陷当量尺寸为φ2mm平 底孔当量。 若缺陷波高与人工反射体的反射波高不相等，则以人工反射 体尺寸和缺陷波幅度高于或低于人工反射体回波幅度的分贝数表 示，如φ2mm+3dB平底孔当量，表示缺陷幅度比φ2mm 平底孔反 射幅度高3dB。
d (20,-66)
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Xi' an Polytechnic University a(20,-22) 26dB c(10,-48) b(20,-48) 30
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(3) 测长法
原理：当声束整个宽度全部入射到大于声束截面的缺陷上时，缺
陷的反射幅度为其最大值，而当声束的一部分离开缺陷时，缺陷反射 面积减小，回波幅度降低，完全离开时，就没有缺陷回波了，这样， 就可以根据缺陷最大回波高度降低的情况和探头移动的距离来确定缺 陷的边缘范围或长度。实际检测时，缺陷的回波高度完全消失的临界 位置是难以界定的，所以，按规定的方法测定的缺陷长度称为缺陷的 指示长度。测长法分为：
实际声程x（单程）的比例关系，即 τ:x=1:n。
零位调节：扫描速度确定后，还需采用延迟旋钮，将声程零
位设置在所选定的水平刻线上，一般放在时基线的零点。
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例：检测厚度为400mm的锻件时应如何调节扫描速度？
检测仪示波屏上的满刻度为100格，利用ⅡW试块的100mm可按1:4调节。 调节方法：将探头对准试块上厚度为100mm的底面，重复调节仪器上深
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(2)图像比较法 若工件长为L，缺陷波和底波距发
射波分别为xF和xB，那么，缺陷距
探测面为：
h x F x B L
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2.缺陷尺寸的评定
回波高度法 当量评定法 测长法
(1)时基比例法 用纵波直探头进行直接接触法检测时，如果超声检测仪的时基线是 按1:n 的比例调节的，观察到缺陷回波前沿所对的水平刻度值为τf，则 缺陷至探头的距离xf为: xf=nτf 例：用纵波直探头检测，时基线 比例为1:2，在水平刻度50处有 一缺陷回波，则缺陷到探头的距离为:
xf 2 50 100 mm
(2) 当量评定法
试块比较法(可用于x 3 N的情况) 当量计算法(适用于x 3 N的情况) AVG曲线法(适用于x 3 N的情况
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试块比较法
试块比较法是将缺陷波幅直接与对比试块中同声程的人工反射体
6dB法 相对灵敏度法 、绝对灵敏度法、端点 峰值法 端点 6dB 法
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相对灵敏度法
a. 6dB法(半波高度法)
半波高度法具体做法是：移动探头找到缺陷的最大反射波(调节
增益或衰减使不要达到100%)，然后沿缺陷方向左右移动探头，当 缺陷波高降低一半时，探头中心线之间距离就是缺陷的指示长度。
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例2：用2P14Z检测厚度x=350mm的钢制工件，钢中cL=5900m/s，发现 距离检测面200mm处有一缺陷，此缺陷回波高比平底孔试块150 / φ2 回波高度高11dB，求此缺陷的当量平底孔尺寸。
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AVG曲线法 (x≥3N)
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例：检测厚度为100mm的锻件，检测灵敏度要求是：不允许存在φ2mm平
底孔当量大小的缺陷，传输修正值为3dB。
传输修正：当工件表面状态和材质与对比试块存在一定差异时采取的一 种补偿措施。
调整方法：选用CS-2 标准试块，该试块中有一位于
100mm深度的φ2mm平底孔。将探头对准φ2mm平 底孔，仪器保留一定的衰减余量，将抑制旋钮调整
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(2) 试块厚度与工件的厚度不同时
按同厚度试块测定步骤，测得∆dB为值；
计算试块与工件的声程不同引起的底波高度的分贝差V3；
x V3 20 lg , xj
件厚度时，V3为正值。
x 工件厚度，mm； x j 试块厚度，mm。
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(1) 回波高度法
缺陷回波法 用缺陷回波高度表示 用缺陷回波峰值 或 至基准高的dB值表示 B BF 法 底波高度法 F BF法 F B法
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说明：试块厚度大于工件厚度时， V3为负值；试块厚度小于工
传输修正值为：∆dB +V3。
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4.工件材质衰减系数的测定
(1) x < 3N时：
Bm Bn 20 lgm n dB/mm 2n m x 20 lgm n 声束扩散引起的分贝差 。
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第6章 脉冲反射法超声检测
通用技术
主讲教师：王秋萍
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主要内容
纵波直探头检测技术
横波斜探头检测技术
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6.4 纵波直探头检测技术
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当量计算法
当量计算法是根据超声检测中测得的缺陷回波与基准波高（或
底波）的分贝差值，利用各种人工反射体反射声压和大平底反射声 压之间的理论分贝差值表示缺陷的当量尺寸的方法。
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度微调旋钮和延迟旋钮，使底波B2和B4分别对准水平刻度 50和100，这
时扫描线水平刻度值与实际声程的比例正好为1:4，同时实现了声程零 位和时基线零位的重合。
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2.检测灵敏度的调整
灵敏度：是指在确定的声程范围内发现规定大小缺陷
的能力。 调整灵敏度的目的在于发现规定大小的缺陷，并对缺 陷定量。 调整方法：
例1： 用2.5P14Z探头检测厚度为420mm饼形钢制工件，钢中cl=5900m/s， (1) 利用底波调整φ2平底孔检测灵敏度。 (2)检测中在210mm处发现有一缺陷，其回波比底波低26dB，求此处缺陷 的当量大小。
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a (20,-22)
横坐标表示归一化距离A 纵坐标表示相对波高V 图中最上面一根直线代表底波高度线 以下每一组曲线代表缺陷回波高度 图中G表示归一化尺寸
A x N , G Ds
作用：(1) 调整检测灵敏度。 (2)确定处缺陷的当量大小。
通用平底孔 AVG曲线 27
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缺陷平面位置的确定 →回波最大时探头正下方
示波屏 探头 试 件
T F xF 0 τF τB B
xB
0
xF=nτF
xB=nτB
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缺陷埋藏深度的确定 → 时基比例法
→ 图像比较法
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(2) x ≥ 3N时

B1 B2 6 2x
dB/mm
6 扩散衰减引起的分贝差 。
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二、缺陷的评定
1.确定缺陷的位置
缺陷平面位置的确定 缺陷埋藏深度的确定
PF PB 0 S e 8.68 2x
2x
x 3N
D f 2 x B
2x f
2
Pf
P0 FS F f
2 x 2
e
2x 8.68
x 3N
20 lg
2 x B x f

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例1：用4P14Z检测厚度x=400mm的钢制工件，钢中cL=5900m/s, 材料衰 减系数a=0.01dB/mm，发现距离检测面250mm处有一缺陷，此缺陷回波 与工件完好区底面回波的分贝差为-16dB，求此缺陷的当量尺寸。
至“0”，调增益旋钮使φ2mm平底孔得最高回波达
80%高。 完成上述调整后，再用增益旋钮将幅度显示提
高3dB，以进行传输修正。
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3.传输修正值的测定
(1) 试块厚度与工件的厚度相同时
试块上: 调节仪器的时基线和增益，使荧光屏上一次底波B1达到基
准高度并记录此时衰减器读数V1；
工件上: 调节衰减器旋钮使工件的一次底波B2达到基准高度并记录此
时衰减器读数V2；
传输修正值为： ∆ dB =V2-V1（增益型）
说明：当B2 高于B1时，∆dB为负值，表示工件的 表面损失和材质衰减小于试块；反之，∆dB为正 值，表示工件的表面损失和材质衰减大于试块。
检测设备的调整 缺陷的评定
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一、检测设备的调节
1.扫描速度的调节
调整的目的
使时基线显示的范围足以包含需要检测的深度范围； 使时基线刻度与在材料中声波传播的距离成一定比例，以便
准确测定缺陷的深度位置。 调整的内容
时基比例调整：调整仪器示波屏上时基线的水平刻度值τ与