Page 96 - 无损检测2022年第三期

王宝轩, 等:

钢板受控射流超声检测中表面污染物的影响和消除

3 种污染物均会在声束路线上产生新的界面,
声束会在这些界面处产生额外的折射与反射, 从而
降低钢板试件的底波幅值。由于机油和油漆的声阻
抗与水的接近, 以机油为例, 常温下其声阻抗约为

6 · -2 -1 6 ·
0.151×10 gcm · s , 接近于水的 0.148×10 g
-2 -1 , 因此水油界面的反射较小, 对底
cm · s , 记为Z 1
波幅值的影响也较小, 声束能量主要被吸收作用削
弱。铁屑为颗粒状, 内部不均匀, 声束入射后发生大
量的散射和吸收, 导致试件底波幅值大幅度降低。
为了验证铁屑对缺陷波的衰减作用是否类似,
对未涂抹铁屑的试件进行扫查, 将缺陷波幅值调至

满屏的 80% , 此时增益为 43.6dB , 保持增益不变,
记录涂抹不同质量铁屑时被检缺陷波的幅值。被检
缺陷波幅值及幅值衰减随铁屑质量的变化曲线如图
7 所示, 可见, 铁屑对缺陷波的衰减作用明显, 铁屑

质量为 3.00g 时, 缺陷波幅值衰减已经达到 6dB ,
此时检测得到缺陷的当量尺寸为实际尺寸的 1 / 2 。

当铁屑质量增加到 7.00g 时, 缺陷波幅值只有无铁
屑时的 5.14% , 几乎不可识别。
图 4 钢板试件表面污染物分布及其 C 扫描结果

图 7 被检缺陷波幅值及幅值衰减随铁屑质量的变化曲线
2.2 气泡对检测灵敏度的影响
图 5 底波幅值随污染物质量的变化曲线
除污染物外, 气泡也是影响检测结果的重要因
素, 其可能由铁屑等携带产生, 也可能由耦合水中的

为 0.00004×
湍流产生。常温下空气的声阻抗 Z 2

10 gcm · s , 根据下列公式 [ 11 ] 可以计算出水 / 空
6
-1
-2
·
气界面的声压反射率r 、 声压透射率t 、 声强反射率
R 、 声强透射率 T 。
Z 2 -Z 1
r= ≈-1 ( 1 )
Z 2 +Z 1
图 6 底波衰减随污染物质量的变化曲线 2Z 2
t= ≈0 ( 2 )

约3dB 。对于同一种污染物, 质量越大对底波的衰 Z 1 +Z 2
减作用越明显。铁屑质量约为 3.60g 时, 底波幅值 R = r = 1 ( 3 )

2

已经下降至一半, 衰减量达到 6dB ( 见图 6 )。随着 T = 1-R = 0 ( 4 )
铁屑质量的增加底波幅值急剧衰减, 当质量增大到 由计算结果可知, 在水 / 空气界面超声波几乎全
6.00g 时, 幅值已经下降至 10.13% , 此时如果增益 反射, 无透射。如果传播路径上有气泡, 将导致超声

不够将会导致缺陷漏检或者误判。 波无法进入钢板进行检测。
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2022 年 第 44 卷 第 3 期
无损检测