Page 44 - 无损检测2023年第六期

王垒超, 等:

X80管线钢电磁超声残余应力检测精度的影响因素

位差, 在测试过程中需选择同一种脉冲宽度进行触 而将噪声信号放大, 因此在测试过程中需要选择合
发, 避免相位带来的测试误差。 适的增益放大参数, 实验室电磁超声设备最佳增益

调节电压为56dB 。

图5 50 , 350 , 500ns脉冲宽度的回波信号

激励脉冲宽度对回波幅值、 信噪比的影响曲线 图7 24 , 40 , 64dB增益下6次回波波形
如图6所示, 可见, 随着脉冲宽度增加, 回波峰值和
信噪比均增大, 脉冲宽度增大到320ns和350ns之

后, 回波峰值和信噪比的增大趋势变得平缓, 脉冲宽
度对信号的影响变得微弱, 因此实验室的电磁超声

系统的最佳激励脉冲宽度取350ns 。

图8 增益调节对回波幅值、 信噪比的影响曲线

4 试验验证

在得出电磁超声设备最佳使用参数后, 进行
X80管线钢残余应力测试精度验证试验。在验证试
图6 激励脉冲宽度对回波幅值、 信噪比的影响曲线 验中拉伸试样厚度为 20mm , 平行段的尺寸( 长 ×

3.2 增益调节的影响 宽) 为60mm×40mm , 试样总长为190mm , 采用

电磁超声回波信号很微弱, 因此需要对回波信 DNS3000型拉伸机, 对 3 根 X80 管线钢拉伸试样
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号进行放大, 增益设置为0 , 8 , 16 , 24 , 32 , 40 , 48 , 56 , 进行拉伸试验。对第一根试样( 1 试样) 做标定试

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64 , 72 , 80dB , 激励信号脉冲宽度设置为350ns 。 验, 第二、 三根试样( 2 , 3 试样) 做验证试验, 每根
24 , 40 , 64dB 增益下 6 次回波波形如图 7 所 试样分别拉伸三次, 在 0 , 50 , 100 , 150 , 200 , 250 ,

示, 可见, 24dB放大增益下回波幅值较小, 40dB 增 300MPa下分别采集偏振方向垂直、 平行于拉伸方

益放大下回波幅值明显增大, 64dB 增益下回波峰 向的超声回波。
值变化较小, 噪声幅值被放大。增益调节对回波幅 应力系数标定采用横波6次回波进行计算, 分
值、 信噪比的影响曲线如图8所示, 放大增益与调节 别计算三次标定系数, 取其平均值作为应力系数, 可

电压成反比, 电压越大增益越小。由图8可知, 增益 得应力系数 K 为135034MPa , 2 , 3 试样的精度
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在0~40dB 之间时, 回波峰值几乎不变, 在 56~ 验证试验数据如表1所示。

80dB之间时, 回波峰值近似直线下降; 6 次回波信 从表1中可以看出, 电磁超声系统 X80残余应

噪比在 0~32dB 时近似不变, 在 32~56dB 之间 力检测结果较稳定, 2 试样测试误差约为60MPa ,
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时, 信噪比随着增益调节电压的增大而增大, 在 误差最小约为2MPa , 3 试样测试误差约为30MPa ,
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56dB时达到峰值, 56dB之后逐渐降低。综上可以 误差最小约1MPa , 每组试样之间测量误差较小, 可
看出, 放大增益在一定范围内有利于回波信号增大, 以满足测试需求。
超过临界值后信噪比反而呈下降趋势, 即超过一定 应力系数随回波次数的变化曲线如图9所示,
范围后的增益变化对超声信号峰值影响微弱, 还反 可以看出, 随着回波次数的增加, 应力系数随之减
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2023年 第45卷 第6期
无损检测