Page 61 - 无损检测2021年第十期

范伟诚, 等:

钢板受控射流超声检测用线聚焦探头检测灵敏度的影响因素

被检缺陷的幅值, 并计算缺陷幅值衰减, 缺陷幅值和
幅值衰减随气泵圈数的变化曲线如图11所示。

图9 气泡影响分析试验平台外观

楚地看到 ϕ 5mm 平底孔、 横槽和斜槽等缺陷。保
持增益不变, 有气泡时的 C扫描图如图10 ( b ) 所示,
与图10 ( a ) 对比, 由图10 ( b ) 可以发现图像发白不清 图11 缺陷幅值和幅值衰减随气泵圈数的变化曲线
晰, 扫查路径上失波严重, 缺陷不清晰可见, 部分区域 由图 11 可知, 气泡对缺陷幅值的衰减作用明
显, 被检缺陷幅值随着气泵圈数的增加( 即气泵排气
完全失波。
量的增加) 而衰减。气量最小时( 转0圈), 缺陷幅值
为72.53% ; 气量最大时, 缺陷幅值为 21.90% 。气
泡对超声信号的影响很大, 旋钮旋转约0.375圈时,

缺陷幅值衰减了3dB ; 当旋转1.5圈时, 缺陷幅值衰
减超过了一半; 转到2.5圈时, 缺陷幅值衰减已经超

过11dB 。
4 影响因素分析

普通钢板由板坯轧制而成, 钢板中的分层、 折叠
等缺陷平行于板面。使用超声探头进行检测时, 需
要使探头发出的超声波垂直入射到工件中。水浸线
聚焦探头发出的超声波能量主要集中在有效声束范
围内, 如果探头没有垂直工件进行检测, 缺陷有可能
不会被探头的有效声束覆盖, 缺陷回波信号幅值就
会降低; 并且纵波斜入射到水钢界面时, 会发生波型
转换和散射, 降低缺陷的检出能力, 可能导致漏检和

检测灵敏度不高的问题。设备在实际检测过程中,
图10 有无气泡时试块的 C扫描图
探头可能会绕着 A , B 两个轴发生偏转。根据图 6
为了量化气泡对检测结果的影响, 对图 10 ( a ) 可知, 两个轴微小的角度偏转对检测精度影响很大,
所示的被检缺陷在不同排气量的条件下进行试验, 其中, B轴偏转对检测精度的影响更大, 原因可能是

记录缺陷波幅。试验采用的气泵额定功率为4 W , B轴偏转, 缺陷反射面减小得更快。 B 轴偏转 1° 就

-1
最大排气量为1.5L · min , 气量可通过旋钮调节, 会使缺陷波幅值下降一半。实际生产检测中, 每次
气量调节到最大需转2.5圈。试验前, 先将探头调垂 检测前必须要将 C扫描探头调垂直。
直。在没有加气泡时, 采用试块两个对角点的坐标规 水中的悬浮物会增强超声的散射衰减并且会吸
划扫查路径, 以x 轴为扫描轴, 轴为步进轴, 对试块 收超声波, 悬浮物越多超声波信号衰减越大。根据
y

进行栅格全扫描, 扫描速度设置为200mm · s , 步进 图8所示的试验数据可以得出结论: 随着水浊度的增
-1
距离为1mm 。将被检缺陷波高调至80% , 此时增益 大, 底波会产生较大的衰减, 当浊度达到 150NTU

为39.7dB 。保持该增益, 从气泵最小气量( 即转 时, 底波已经衰减了3dB 。根据 GB / T19923-2005

0圈) 开始试验, 步进为0.125圈, 直到气量调节到最 《 城市污水再生利用工业用水水质》标准可知, 工业
大值( 转动2.5圈), 共进行21组试验。分别记录上述 水浸超声检测循环用水的浊度不大于5NTU , 由试

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2021年 第43卷 第10期
无损检测