基于距離-波幅-分量法的超聲波avg曲線的應(yīng)用

基于距離-波幅-分量法的超聲波avg曲線的應(yīng)用

現(xiàn)在，超聲檢測(cè)在審查能源類型方面發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。如何選擇一個(gè)合適的靈敏度,客觀的對(duì)缺陷進(jìn)行評(píng)定,是檢驗(yàn)人員以及工藝員所關(guān)注的重點(diǎn)。顧客的規(guī)范中都會(huì)規(guī)定要求使用的靈敏度以及采用什么方法來(lái)對(duì)缺陷進(jìn)行評(píng)定。如GE(通用電氣)的規(guī)范要求使用DAC方法來(lái)設(shè)定靈敏度。同時(shí)規(guī)定了一系列的試塊。而西門子的規(guī)范要求使用AVG(或DGS)方法,但未強(qiáng)制規(guī)定使用同材質(zhì)試塊,從而為AVG曲線在現(xiàn)場(chǎng)的應(yīng)用打下基礎(chǔ)。AVG曲線法的主要優(yōu)點(diǎn)在于可以省去制作對(duì)比試塊的過(guò)程,特別在新材料開(kāi)發(fā)初期,會(huì)節(jié)省較大的成本,提高檢驗(yàn)效率。但此類方法局限性也比較大,只有一些專業(yè)的探頭生產(chǎn)廠家能提供不同探頭的AVG曲線,如德國(guó)KK公司為每種探頭都提供了AVG圖表。1avg曲線的計(jì)算在超聲波探傷中,自然缺陷的形狀、性質(zhì)和方向各不相同,回波相同的缺陷實(shí)際上往往相差很大,為此特引進(jìn)“當(dāng)量尺寸”來(lái)衡量缺陷的大小。在相同探測(cè)條件下,當(dāng)自然缺陷與某形狀規(guī)則的人工缺陷回波等高時(shí),則該人工缺陷的尺寸就為此自然缺陷的當(dāng)量尺寸。描述規(guī)則反射體的距離、波幅、當(dāng)量大小之間的關(guān)系曲線稱為距離-波幅-當(dāng)量曲線,德文為AVG曲線,A、V、G是德文距離、增益和大小的字頭縮寫。英文縮寫為DGS曲線。AVG曲線常見(jiàn)形式是一簇曲線,其每一條曲線對(duì)應(yīng)于一種當(dāng)量尺寸的規(guī)則反射體的回波高隨距離而變化的規(guī)律。在超聲檢測(cè)理論中,提到運(yùn)用AVG方法的前提條件是X>3N(N為近場(chǎng)區(qū))。當(dāng)X>3N,在不考慮介質(zhì)衰減時(shí),聲壓與距離成反比,當(dāng)儀器的垂直線性良好時(shí),示波屏上波高與聲壓成正比,AVG圖中聲程大于3N的部分是計(jì)算出來(lái)的。對(duì)于3N以內(nèi)的情況,由于存在聲波的干涉,并且理論公式不適用,因此該區(qū)域的曲線一般不繪出或需要實(shí)測(cè),將實(shí)測(cè)值和計(jì)算值合并,才能得到一個(gè)包括近場(chǎng)和遠(yuǎn)場(chǎng)區(qū)的曲線圖,圖1為不含近場(chǎng)區(qū)的AVG曲線,圖2為包括近場(chǎng)和遠(yuǎn)場(chǎng)區(qū)的AVG曲線。AVG曲線在對(duì)大于3N部分計(jì)算時(shí)假設(shè)了超聲場(chǎng)均勻、頻率單一、聲波連續(xù)、材料無(wú)衰減,實(shí)際上并不能滿足,因此,人們對(duì)于特定的材料及儀器探頭,在對(duì)比試塊上直接測(cè)出一系列圖,也就是所謂的實(shí)用AVG圖,可根據(jù)缺陷回波確定其當(dāng)量值。AVG曲線主要用于靈敏度調(diào)整和對(duì)缺陷定量。一方面根據(jù)顧客要求通過(guò)AVG曲線的計(jì)算值,利用工件本身的平行面設(shè)定合適的檢驗(yàn)靈敏度,由于是在工件上進(jìn)行的校準(zhǔn)設(shè)定,不用考慮材質(zhì)的衰減以及表面補(bǔ)償?shù)葐?wèn)題。另一方面對(duì)缺陷定量時(shí),不用再與對(duì)比試塊比較,可以直接利用AVG曲線計(jì)算得到定量值。AVG曲線按照通用性可分為通用AVG和實(shí)用AVG,按波型不同分為縱波AVG和橫波AVG;按反射體不同分為平底孔AVG和橫孔AVG等。下文將結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用分別介紹實(shí)用AVG曲線和實(shí)用AVG曲線板。2準(zhǔn)波高分?jǐn)偛顚?shí)用AVG曲線是以橫坐標(biāo)表示反射體至波源的距離(即聲程),縱坐標(biāo)表示反射體回波相對(duì)于基準(zhǔn)波高的分貝差(衰減或增益),來(lái)描述距離、波幅、當(dāng)量大小之間關(guān)系的曲線,如圖3所示。實(shí)用AVG曲線適用于某一探頭,不同規(guī)格的探頭會(huì)有不同的AVG曲線。同時(shí)其通常適用于低合金鋼,檢驗(yàn)鑄件等材料時(shí)可給以相應(yīng)的補(bǔ)償。下面以MB2S探頭檢驗(yàn)為例介紹實(shí)用AVG曲線的應(yīng)用。(1)o和b曲線的比較假定條件;工件壁厚為100mm,要求使用的靈敏度為￠3。如圖3所示,首先在橫坐標(biāo)上找到100mm處,作垂線向上與￠3曲線和B曲線分別相交于O和P。則OP所對(duì)應(yīng)的分貝差就是100mm處大平底與￠3平底孔的回波分貝差:調(diào)整靈敏度:首先將100mm處(選擇有代表性的部位)的回波調(diào)整到示波屏的40%高(基準(zhǔn)波高),然后調(diào)整增益,增加26dB,并按規(guī)范要求保留有足夠的靈敏度余量,這樣100/3的靈敏度就調(diào)整好了。如果在AVG圖表右上方標(biāo)有按聲程補(bǔ)償?shù)摩林?還應(yīng)根據(jù)其進(jìn)行相應(yīng)的補(bǔ)償。(2)調(diào)整靈敏度的計(jì)算假定條件:在50mm處發(fā)現(xiàn)一處缺陷,該缺陷最高回波比基準(zhǔn)波高高12dB(以40%為基準(zhǔn),相當(dāng)于160%高)。如圖3所示,以O(shè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的縱坐標(biāo)dB值為基礎(chǔ),減去12dB,為32dB,以32dB點(diǎn)作一橫線,與50mm處的垂線相交于Q點(diǎn),Q點(diǎn)即為該缺陷的當(dāng)量值￠3。在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中,檢驗(yàn)員可根據(jù)不同的探頭分別計(jì)算出不同厚度處對(duì)應(yīng)的不同平底孔的dB差,在調(diào)整靈敏度過(guò)程中更為方便;也可以以基準(zhǔn)波高為基礎(chǔ),分別計(jì)算出不同深度與基準(zhǔn)波高之間dB差時(shí)所對(duì)應(yīng)的當(dāng)量值,檢驗(yàn)過(guò)程中可以隨時(shí)查閱而省去計(jì)算的過(guò)程。可以看到,實(shí)用AVG曲線使用過(guò)程中,雖然比試塊法方便,但仍然要進(jìn)行一系列的計(jì)算,仍然不是非常方便,為此實(shí)際檢驗(yàn)中,還可以應(yīng)用適用于不同探頭的實(shí)用AVG曲線板。3回波曲線的計(jì)算圖4所示為某一特定探頭的實(shí)用AVG曲線板。橫坐標(biāo)表示實(shí)際聲程,縱坐標(biāo)表示規(guī)則反射體相對(duì)波高,虛線代表底波基準(zhǔn)線。實(shí)用AVG曲線是利用一套平底孔試塊實(shí)測(cè)和按不同距離的大平底回波dB差公式,以及不同距離的不同大小平底孔回波dB差等公式計(jì)算得到的。在應(yīng)用實(shí)用AVG曲線時(shí),要統(tǒng)一基準(zhǔn)靈敏度。實(shí)用AVG曲線板由特定探頭實(shí)測(cè)和計(jì)算得到的,只適用于特定探頭,在面板曲線上一般都會(huì)注明探頭的尺寸和頻率,如圖4頂端標(biāo)題所示。在實(shí)際應(yīng)用中,可以利用帶有DAC功能的數(shù)字儀器制作不同頻率和晶片尺寸的曲線后,存儲(chǔ)在儀器和計(jì)算機(jī)中,利用涂膜膠片打印后,在使用時(shí)根據(jù)需要貼上不同的曲線即可。利用實(shí)用AVG曲線板來(lái)調(diào)整靈敏度和缺陷定量更為方便。4實(shí)際應(yīng)用的儀器與vg曲線的制作(1)調(diào)節(jié)靈敏度時(shí),應(yīng)用實(shí)用AVG曲線在鑄件本體上需要根據(jù)壁厚變化調(diào)整底波,而應(yīng)用通用AVG曲線板僅需要根據(jù)壁厚調(diào)整回基準(zhǔn)后再增加等量增益值即可。(2)如果有一套同孔徑試塊,數(shù)字式超聲波儀器更適于使用實(shí)用AVG曲線。目前應(yīng)用的多數(shù)國(guó)產(chǎn)數(shù)字儀器可以制作和調(diào)用該曲線。在完成對(duì)￠3平底孔試塊的曲線后,根據(jù)設(shè)置儀器可以自動(dòng)繪制出￠1.5～￠8的一簇曲線,存儲(chǔ)后可隨時(shí)調(diào)用。(3)制作AVG曲線時(shí)在曲線末端落入了5%示波屏以下,解決方法是可以從后向前制作曲線,如先調(diào)整最大聲程處的點(diǎn)達(dá)到示波屏的5%～10