Page 95 - 无损检测2021年第七期

钟芳桃, 等:

航空金属薄板分层缺陷的频率 - 波数域超声相控阵全聚焦法成像检测

表 1 相控阵探头参数
阵元激励信号 阵元中心间距 / 波长 /
阵元数
频率 / MHz mm mm
5 64 1.0 1.16
10 8 0.6 0.58

图 4 相控阵探头实物

1200 , 800mm , 厚度分别为1 , 3mm , 在薄板内部预 图 6 3mm 厚薄板内分层缺陷的射线检测结果

制了边长为 20mm 的正方形和直径为 60mm 的圆

形闭口型人工分层缺陷。由于分层缺陷采用填埋的
加工方式, 所以缺陷所处的层距板上表面距离h ( 缺
陷埋深) 是不确定的。厚度分别为1 , 3mm 的薄板及

缺陷尺寸如图5 所示。图 6 为 3mm 厚薄板内分层

缺陷的射线检测结果, 给出了分层缺陷的形状。

图 5 厚度分别为 1 , 3mm 的薄板及缺陷尺寸示意
3 航空金属薄板分层缺陷检测试验

3.1 分层缺陷埋深的定量检测

采用频率为 10 MHz , 直径为 6.35mm 的纵波 图 7 3mm 厚薄板分层缺陷埋深测量波形

直探头, 对厚度分别为 3 , 1 mm 薄板分层缺陷的埋 传统算法全聚焦检测 3mm 厚薄板得到的结果。由

深h 进行测 量, 得 到 的 超 声 回 波 波 形 如 图 7 , 8 所 于不锈钢板比较薄, 所以为减小近场区的影响, 在成

示。由图 7 , 8 可知, 3 , 1 mm 厚的薄板正方形缺陷 像检测时加大了声程, 采用多次回波来成像。成像

处测得h 分别为 1.481 , 0.577mm , 圆形缺陷处测得
结果中z 轴为声程距离, x 轴为所有阵元组合长度,

h 分别为 1.472 , 0.481mm , 即两处分层缺陷埋深都 深色条纹为超声波信号幅度。由图 9 , 10 可知, 无缺

近似为各自薄板板厚的 1 / 2 。 陷时成像条纹间隔较大, 图9 ( a ) 中的条纹间隔距离

3.2 10 MHz相控阵探头频率 - 波数域全聚焦和传 T 接近板厚 3mm , 图 9 ( b ) 中的成像条纹间隔距离

统全聚焦成像对比 h 近似为图 9 ( a ) 中 T 的一半, 即分层缺陷成像条纹
用频率为 10MHz的 8 阵元相控阵探头对分层 间隔近似为图 7 中 A 扫检测缺陷埋深的结果, 因此

缺陷进行检测, 图 9 , 10 分别为频率 - 波数域算法和 缺 陷成像条纹间隔可以反映分层缺陷的埋深。 比较
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2021 年 第 43 卷 第 7 期
无损检测