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1、第24卷第7期无损检测Vol.24No.72002年7月NDTJuly2002实践经验超声检测中的波形识别与缺陷定性吴德新,杨小林(中国人民解放军空军第一航空学院,信阳464000)IDENTIFICATIONOFWAVEFORMSANDDEFECTSINULTRASONICINSPECTIONWUDe2xin,YANGXiao2lin(TheFirstAeronauticalInstituteoftheChinesePLAAirForce,Xinyang464000,China)中图分类号:TG115.28文
2、献标识码:B文章编号:100026656(2002)0720312203超声检测技术中对缺陷评定的三大关键内容是无规则可循,不可重复,具有强烈的偶然性。由于脉缺陷的定位、定量和定性。缺陷定位与定量方法已较冲噪声的产生原因多种多样,因此其出现的时间间成熟,而对缺陷定性仍存在许多实际困难。目前,在隔数量、幅度及频率等均随机变化且多种多样。原位检测中应用最广泛的是A型超声脉冲反射式检(2)满幅性超声波探伤仪示波屏上的脉冲噪测仪,根据其示波屏显示的缺陷回波静态波形与动态声幅度很大,常达饱和状态。图1为水浸法探伤中波形,
3、再结合具体产品或材料特点和制造工艺等来评出现的电脉冲干扰噪声。其中S为工件的界面回估缺陷的性质。缺陷的超声波反射特性取决于缺陷波,P1～P4为饱和脉冲噪声,n1和n2属脉冲噪声,的取向和几何形状、相对超声波传播方向的长度和厚但其来源可能与饱和脉冲噪声不同。度、缺陷的表面粗糙度、缺陷内含物以及缺陷性质等,还与所用超声检测系统特性有关,因此,超声检测中获得缺陷的超声响应是一个综合响应。如何观察波形并把反映缺陷性质的有用信息从综合响应中分离出来,这对缺陷的定性评定尤为重要。1脉冲干扰噪声的识别与波形分析1.1脉冲噪声
4、的来源图1探伤仪示波屏上的脉冲干扰噪声在超声波探伤中,脉冲干扰噪声的来源很广泛。(3)单峰性超声波探伤中的缺陷回波信号是首先是检测仪器,质量较差的仪器工作时性能不稳由多次反射波组成的。但在实践中发现,示波屏上定,自身会产生脉冲干扰噪声。在超声波探伤现场,观察到的波形实质是这些反射波的包络,而脉冲噪如果电源的输出不稳定将会干扰检测仪器,引起脉声则是孤立的单峰。因此,各脉冲噪声之间不能形冲噪声。多种仪器(如探伤仪、示波屏、频谱仪和计成缺陷波F那样的包络(图2)。算机等)组合或同一地点多台不同检测仪器联机运(4)频率
5、范围广采用傅里叶变换方法,将超行(如超声与涡流组合探伤)时,仪器之间也会互相声波探伤信号进行离散化处理,可得到离散频谱干扰而产生脉冲噪声。此外,强烈的机械振动与冲N-1[1]kn击也会导致脉冲干扰噪声的产生。x(k)=∑x(n)wN0≤k≤n-1n=01.2脉冲噪声的特征分析将上式用于图1所示的原始信号,可得图3所(1)偶然性在超声波探伤中出现的脉冲噪声示的频谱。由此可见,脉冲噪声频率分布很广,不只是一个中心频率,产生的机理不同,就有不同的中心收稿日期:2001201225·312·吴德新等:超声检测中的波形识
6、别与缺陷定性(a)(b)(c)图4铸件多次脉冲反射法检测波形素使声能衰减而底波反射次数减少(图4b);若工件图2缺陷回波与脉冲噪声的波形区别内部有大面积缺陷(如疏松、夹杂和气孔等)则底波消失,只出现杂波(图4c)。(1)气孔有单个、密集和链状等球状或椭圆形气孔,表面光滑。波形特征是反射波峰高,面陡峭,敏感性强,波峰单一,根部清晰,对底波影响不大。探头移动时,单个气孔为一个较稳定的单脉冲波(图5a),链状气孔会产生连续不断的缺陷波(图5b),密集气孔则为数个缺陷波(图5c)。图3图1所示信号的频谱频率与带宽。2波
7、型转换噪声干扰的识别超声波在奥氏体不锈钢或其它粗晶材料中传播(a)(b)(c)时,粗大晶粒的界面会使声波发生散射,并引起波型图5气孔波形转换,从而在荧光屏上产生杂乱的草状波,称为噪(2)夹渣典型特征是带有棱角,回波较弱,不声。噪声波幅随晶粒尺寸增长而升高。材料中的缺同方位探测回波变化较大。陷反射波往往会湮没于噪声杂波中而无法分辨,导(3)缩孔密集缩孔呈树枝状,中心缩孔呈管致细小缺陷的检测受到限制。噪声电平是衡量晶粒状。波形特征是一波多峰,幅度高,对底波有明显度大小的指标,其测量方法是,首先使增益为最大影响。值,
8、抑制为零位,将声程与被探工件的底面回波达到(4)冷裂纹脆性断口表面较光;塑性断口表80%基准波高度,用公式求得工件的噪声电平。由面粗糙。回波特征是回波较高,对底波影响明显,移材料晶粒度的大小判断波形中晶粒散射而产生的波动探头时波形此起彼伏,变化较大。[2]型转换噪声,进而判断草状杂波。3.2锻钢件(1)残余缩孔呈连续或断续条状,回波反射3不同被检材料中不同缺陷的波形分析较强。探头移动时
