Page 42 - 无损检测2022年第十二期

张书宁, 等:

多相非均质 GFRP 材料的超声检测及其声学特性

板声速在2738.31~2900.04m · s 之间, 时域衰减

-1

-1 之间。 GFRP 层板声
系数在 5.03~5.32dB · mm
速及时域衰减系数测量结果如表 1 , 2 所示。

图 3 绝缘层试块包绕结构示意

图 4 绝缘层试块实物
1.2 声学特性表征
采用脉冲反射法计算材料声速c 和时域衰减系
数 α , 其表达式为 [ 12 ]
2d
c= ( 1 )
Δt
10 A 1 T 12 T 21 R 23
d
α= l g A 2 R 12 ( 2 )
式中: d 为材料厚度; Δ t 为表面反射回波和一次底
为表面反射 回波声
面反射回波之间的时间差; A 1
为一次底面反射回波声压; R 为声压反射系
压; A 2
数; T 为声压透射系数; 可以通过声压反射 / 透射定
律计算; 下标 1 表示楔块, 下标 2 表示 GFRP 材料,
下标 3 表示空气。 图 5 3 种厚度 GFRP 层板缺陷附近的典型 A 扫描信号

超声检测系统包括 Ol y m p us5800 型超声脉冲
表 1 GFRP 层板声速测量结果 m · s -1

发射仪、 Tektronix-DPO4032 型数字示波器和中心
缺陷附近区域声速

频率为 5 MHz的常规纵波直探头。采集各层板每 层板 平均声速
ϕ 5.0mm ϕ 3.0mm ϕ 1.0mm
个缺陷附近区域的 A 扫描信号, 3 种厚度 GFRP 层
3075.21 3035.32 3080.64
#
板缺陷附近的典型 A 扫信号如图 5 所示。观察发 1 板 3079.24
2918.46 3256.41 3109.40

现, 随着层板厚度由 1.21 mm 增加到 4.39 mm , 底 2698.71 2794.53 2751.11
2 板 2757.62
#
面回波逐渐变弱。 1 层板层间反射难以识别, 2 和 2800.05 2753.16 2748.15
#
#

#
#
3 层板层间反射较明显。分析认为, 1 层板最薄, 3 板 2807.31 2775.93 2826.47 2808.45

#

层间反射弱且与表面和 底面回波混叠; 随着 2 和 2738.31 2802.61 2900.04
#
#
3 层板厚度逐渐增加, 层间反射逐渐增强。 2 试验结果及分析
根据 A 扫描信号计算声速和时域衰减系数, 得

#
到以下数据: 1 层板声速在 2918.46~3256.41m · 采用相控阵超声检测技术对层板进行检测, 检

-1 -1 之 测设备为 Omniscan MX2 型相控阵超声检测仪, 选
s 之间, 时域衰减系数在 8.22~12.58dB · mm

-1
#
间; 2 层板声速在 2698.71~2800.05m · s 之间, 用 32 阵元线阵探头及其匹配的零度楔块, 探头中心

-1 之间; 3 层
#
时域衰减系数在 6.33~7.09dB · mm 频率为 5MHz 。
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2022 年 第 44 卷 第 12 期

无损检测