超声波探伤中的心算法.doc

超声波探伤中的心算法 常用数值 记住了以下常用对数值，就可以不用图表，不用计算器进行近似计算，其精度满足探伤要求。其中基本的数值有9个，标准数值有8个： 基本数值 40lg2=12db 40lg3=19db 40lg4=24db 40lg5=28db 40lg6=31db 40lg7=33.7db 40lg8=36db 40lg9=38.1db 40lg10=40db 标准数值 40lg=7db 40lg=5db 40lg=4db 40lg=3db 40lg=2.7db 40lg=2.3db 40lg=2.1db 40lg=1.9db 上述数值可以归纳成40lgj=β与j=10的统一表达式。知道了j（其数值）即可求出β（对数值），反之亦然。 计算场当量之公式及其应用 论证“距声源三倍近场区以远的声波近似于球面波”的文献很容易查找，恕不赘述。在此仅引用两个关键性的公式，得出计算场当量的一般公式： （1） （2） 式中：----缺陷的反射声压 ----底面反射声压 ----换能器起始声压 ----压电晶片面积 ----缺陷面积 ----超声波波长 ----缺陷深度或工件厚度，即反射面与探测面之间的距离 设有两个缺陷： 实际探伤过程中发现的缺陷，其深度为，面积为; 定起始当量的假想平底孔，其深度为，面积为;其声压发射比值为： 若缺陷发射声压比假想平底孔反射声压高β dB，则 （3） 式中：称为分贝系数 称为深度系数 （3）式为起始当量是，工件厚度（或分层探伤之层深）为时，求深度为，β分贝的场当量计算公式。β＝0时，j＝10°＝1，（3）式可简化为： （4） 对于具体的探伤工件而言，、（起始当量直径，厚度）均为定值。所以在0db条件下，即场波高度等于起始灵敏度的给定屏高时，场当量与其深度成正比，全厚度探伤时R≤1（即场不可能存在于底波之后≤）。分层探伤时，超过分层深度的缺陷之≥，即R≥1。R值是由于深度关系而扩大或缩小的倍数。 例1：叶轮厚350mm，Ф2起始灵敏度，在150mm深发现一个0db缺陷，求其当量？ 解： 例2：顶盖厚370mm，分层探伤，已定好200mm深Ф4起始灵敏度，发现300mm深，有一个－0db缺陷，求其当量？ 解： 若β0则1，j的物理意义是由于场波比假想平底孔的理论波高值（即定起始灵敏度调整归零时的给定波高）高出β分贝，所以此场较同一深度的“零分贝当量”要大若干倍，这个倍数值就是j，可以由本文开始介绍的十七个常用对数值求出足够准确的近似值。 例3：平顶盖厚350mm，Ф4起始灵敏度，在200mm深，发现一个27db的缺陷，求其当量？ 解： 底与假想平底孔的分贝差 探伤中定起始灵敏度，实际上就是先求出相应于工件厚度（或分层深度处）的底波与同一深度的假想平底孔(如Ф2)反射波的分贝量，通过调整归零的具体操作，使底波与假想孔反射波的差值出现在屏幕上。以下就几种特例求出底/孔分贝差，最后写出一般表达式。 平面锻件全深度探伤时，底/孔分贝差的计算 先求出大平底与同一深度假想平底孔的反射声压比 （5） 由（5）式可以看出，底/孔分贝差值仅与频率、深度、起始当量直径有关，众所周知，在λ＝2.34mm（即f＝2.5mc）＝100mm，＝π mm2(Ф2起始灵敏度)时： 但是，频率不是2.5mc，深度不是100，起始灵敏度又不等于Ф2时，如何计算分贝差呢？由（5）式： 式中： 称为起始当量修正值 称为频率修正值 例4：工件厚400mm，Ф4起始灵敏度，使用2mc探头（如USIP-Ⅱ型探伤仪就有此种探头）求底/孔分贝差？ 解： 平面锻件分层探伤时，底/孔分贝差值的计算 设工件厚度为，在深度处缺陷较多，为便利起见，可在处分层探伤，这时应求出处的假想平底孔与工件底面反射声压之比。 或改为 亦可改写为： 由（7－1） 由（7－2）可得 （8－1）的物理意义是： 假定在深处有一个大平底，其底/孔分贝差应为前两项，即，但是大平底实际上并不在该处，而在处，大平底反射声压要减弱，数值上等于第三项。 （8－2）的物理意义如下： 假定在深处（即全厚度）有一个假想平底孔，其底/孔分贝差应为前两项，即，但是实际上，假想平底孔应往前移至处，孔反射声压要增高，底/孔分贝差相应降低，其降低的数值上等于第三项。 考虑到探伤习惯，选用（8－2）式， 令,称为分层修正值 例5：有一工件厚500mm，要求在350mm处分段探伤，起始灵敏度Ф2，使用2.5mc探头，求：底/孔分贝差值。 解：