Page 81 - 无损检测2021年第四期

赵华民, 等:

厚壁管道轴向裂纹对 C-SH 0 模态反射特性的影响

为25% , 50% , 75% 时, 反射系数

l=60mm , 在d / t a
为 100% 时的反
与激励频率呈近似线性关系。 d / t a
为 75% 时的低。这是由非穿透裂纹
射系数比d / t a
近端反射与远端反射之间的干涉所产生的。这种现
象会影响最终反射信号的时域振幅。当频率大于

模态的反射系数曲线快速上升,
90kHz时, C-SH 0
这是因为在不同频率和模态下, 直达波的衰减不同。

图 5 周向导波的传播云图和时域波形 图 7 反射系数与激励频率的关系曲线

当频率 大 于 100kHz时, 会 出 现 严 重 的 频 散
现象。这 对 反 射 系 数 的 测 量 和 计 算 有 很 大 的 干
扰。因此, 在选择激励信号的中心频率时, 应考虑
模 态 的 检 测 频 率 为
频 率 的 上 限。 周 向 C-SH 0

55kHz~110kHz 。
3.4 裂纹长度对 R 的影响

时, C-
图 8 为在固定的激励频率和不同的 d / t a
模态的反射系数与裂纹长度的关系。文中相
SH 0
对裂纹长度定义为裂纹长度l 与激发波长λ 的比
值。由图8 可知, 对于不同深度的裂纹, R 首先随裂
纹长度的增加而增大, 然后上下波动。关系曲线的
平稳程度与裂纹的深度有关, 随着裂纹深度的增加,
曲线的上下波动更加明显。当l / λ=2 时, R 达到最
大值。随着裂纹长度的增加, 关系曲线上下波动, 这
是由沿裂纹表面传播的波的干涉引起的。当l / λ<
2 时, 衍射效应显著, 衍射信号与反射信号一起到达
管道的接收信号位置, 从而提高了接收信号的振幅;
图 6 80kHz时的周向导波时域信号包络图

当l / λ>2 时, 接收信号的相位差很大, 引起叠加信
幅值与沿无缺陷管道周向传播直达波位移 幅值之
比。因此, 反射系数 R 如式( 2 ) 所示。
/ ( 2 )
R =A r A d
为无缺陷管
式中: A r 为缺陷反射波的最大幅值; A d
道中的直达波的最大幅值。
因此, 时域反射系数由信号包络的最大值来计
算。
3.3 中心频率对 R 的影响
为 图 8 在固定激励频率和不同的 d / t a 时反射系数
图 7 所示为 C-SH 0 的反射系数 R 在d / t a
与裂纹长度的关系曲线
25% , 50% , 75% , 100% 时与激励频率的变化关系。
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2021 年 第 43 卷 第 4 期

无损检测