一种测定不同温度下超声柱面导波衰减系数的方法与流程

[0001]
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柱面导波衰减系数的方法。


背景技术：

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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。
[0003]
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。
[0004]
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。
[0005]
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。


技术实现要素：

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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柱面导波衰减系数的方法，该方法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。
[0007]
为达到上述目的，本发明所述的测定不同温度下超声柱面导波衰减系数的方法包括以下步骤：
[0008]
1)制备包含n个不同长度圆柱传播路径的测定试块，其中，测定试块的两端面为平面，且垂直于圆柱轴线方向，且所述测定试块上有用于固定不同长度的圆柱试块的固定装置，测定试块的下端组成阶梯状结构；
[0009]
2)将测定试块下端面的温度调节至待测温度，并保持恒温；
[0010]
3)利用超声波换能器激发产生超声柱面导波，并沿垂直于测定试块上端面的方向向测定试块的下端面传播l
i
，然后经测定试块的下端面反射后沿原路径返回至超声波换能器被接收，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
；
[0011]
4)计算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。
[0012]
每个长度的测定试块直径相同，该直径与待测超声柱面导波所检测的工件直径一致，且固定装置与试块的连接不影响超声柱面导波的发射及接收。
[0013]
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。
[0014]
回波波幅为纵向模态回波波峰位置的波幅。
[0015]
本发明具有以下有益效果：
[0016]
本发明所述的测定不同温度下超声柱面导波衰减系数的方法在具体操作时，测定试块的两端面为平面，且垂直于圆柱轴线方向，且所述测定试块上有用于固定不同长度的圆柱试块的固定装置，测定试块的下端组成阶梯状结构，在测试时，调节测定试块下端面的温度至待测温度并保持恒温，利用超声波换能器激发超声柱面导波，并沿垂直于上表面的方向向下端面传播l
i
，然后调节回波波幅至80％满屏，记录不同传播距离的增益值，并以此计算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
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图1为本发明中测定方法的结构示意图。
具体实施方式
[0018]
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
[0019]
参考图1，本发明所述的测定不同温度下超声柱面导波衰减系数的方法包括以下步骤：
[0020]
1)制备包含n个不同长度圆柱传播路径的测定试块，其中，测定试块的两端面为平面，且垂直于圆柱轴线方向，且所述测定试块上固定有用于固定不同长度的圆柱试块的固定装置，测定试块的下端组成阶梯状结构；
[0021]
2)将测定试块下端面的温度调节至待测温度，并保持恒温；
[0022]
3)利用超声波换能器激发产生超声柱面导波，并沿垂直于测定试块上端面的方向向测定试块的下端面传播l
i
，然后经测定试块的下端面反射后沿原路径返回至超声波换能器被接收，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
；
[0023]
4)计算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。
[0024]
每个长度的测定试块直径相同，该直径与待测超声柱面导波所检测的工件直径一致，且固定装置与试块的连接不影响超声柱面导波的发射及接收。
[0025]
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。
[0026]
回波波幅为纵向模态回波波峰位置的波幅。