Page 50 - 无损检测2022年第十二期

王 怡, 等:

考虑温度影响的基于超声回波幅度谱的钢构件应力检测

图 6 45 ℃ 下的超声回波信号
图 8 介质变温试验中接收信号幅值峰值比曲线
收; ③ 在高温环境下, 超声横波信号的传播受到阻
度的升高显著降低。当温度达到75℃ , 幅值峰值比

碍, 原因是传播介质即钢试件中的粒子热运动加剧,
使得传播介质传递波的能力减弱。对于第一点, 笔 下降到 20.30% , 此时接收信号严重衰减, 其强度已
者所选用的耦合剂适用温度最高为 550 ℃ ( 其对超 经接近噪声信号强度。如果温度继续上升, 将难以

声信号影响不大), 因此, 文章针对后两点可能造成 分辨噪声信号和接收信号。对比探头对接试验结
超声信号衰减的原因进行试验, 探求超声信号衰减 果, 可以认为超声信号的衰减主要是在介质中传播
时产生的, 温度升高导致了钢试件内部粒子热运动
的主因。
以基准温度下超声回波信号幅值的峰值为基准 加剧, 超声横波信号的传播受到阻碍, 传播介质传递
峰值, 用不同温度下超声回波信号幅值的峰值与基 波的能力减弱。
准峰值做比( 即幅值峰值比) 来反映超声信号的衰减
5 结语
程度。幅值峰值比越接近于 1 ( 100% ), 说明超声信

号衰减程度越小, 反之, 幅值峰值比越小则代表超声 ( 1 )提出了基于超声回波幅度谱的钢构件应力
检测受温度影响的修正公式, 并进行了考虑温度影
信号衰减程度越大。
第一组试验采用两个超声横波探头对接( 一发 响的钢构件单向绝对应力检测试验, 验证了所提方
一收), 转动两探头使得直角连接器朝向一致, 以确 法的可靠性和准确性。

保两探头发射和接收的横波偏振方向相同, 并用胶 ( 2 )探究得出高温 影 响 下 超 声 信 号 衰 减 的 主
布对其固定。完成一组变温试验后, 交换两探头发 因, 即温度升高导致传播介质即钢试件中的粒子热
射和接收的作用, 重复一组变温试验, 试验结果如图 运动加剧, 传播介质传递波的能力减弱。

7 所示。 本文获“ 2022Evident杯超声检测技术优秀论
由图 7 可以看出, 随着温度的升高, 接收信号幅 文评选” 活动三等奖。
值的峰值比降低, 但因探头受高温影响而产生的超
参考文献:
声波衰减程度并不严重, 说明所选用的探头在工作

时受温度的影响不大, 性能较为稳定。 [ 1 ] TENG J , LU W , CUI Y , etal.Tem p erature and

第二组试验研究了传播介质温度对超声回波信 dis p lacementmonitorin gtosteelroofconstructionof

号幅值衰减的影响, 将探头固定在钢试件上后, 用具 Shenzhen Ba ystadium [ J ] .InternationalJournalof

有信号屏蔽功能的胶布包裹探头, 减少外部干扰对探 StructuralStabilit y and D y namics , 2016 , 16 ( 4 ):
头的影响; 再将探头和钢试件放入恒温箱进行变温试 1640020.

[ 2 ] ROSSININ S , DASSISTI M , BENYOUNIS K Y , et
验, 计算幅值峰值比, 试验结果如图8所示。
al. Methods of measurin g residual stresses in
分析图 8 可知, 接收信号幅值的峰值比随着温
com p onents [ J ] .Materials & Desi g n , 2012 , 35 : 572-
588.

[ 3 ] HUGHES D S , KELLY J L.Second-orderelastic

deformationofsolids [ J ] .Ph y sicalReview , 1953 , 92
( 5 ): 1145-1149.

[ 4 ] GUZA , MAKHORTFG.The p h y sicalfundamentals

ofthe ultrasonic nondestructive stress anal y sis of
图 7 探头对接变温试验中接收信号幅值峰值比曲线
solids [ J ] .InternationalA pp lied Mechanics , 2000 , 36 :
1
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2022 年 第 44 卷 第 12 期
无损检测