[發(fā)明專利]一種測定不同溫度下超聲橫波衰減系數的方法

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• 申請日: 2020-11-11
• 公開（公告）號: CN112268956A
• 公開（公告）日: 2021-01-26
• 發(fā)明（設計）人: 張紅軍;孫璞杰;殷尊;孟永樂;林琳;白海峰
• 申請（專利權）人: 西安熱工研究院有限公司
• 主分類號: G01N29/11
• 分類號: G01N29/11;G01N29/24;G01N29/44;G01N29/30
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 安彥彥

本發(fā)明公開了一種測定不同溫度下超聲橫波衰減系數的方法，包括以下步驟：1)制備包含n個不同長度傳播路徑的測定試塊，其中，所述測定試塊的一端面為平整面，測定試塊的另一端面為階梯狀結構；2)將測定試塊上階梯狀結構部分的溫度調節(jié)至待測溫度并保持恒溫；3)利用超聲波換能器激發(fā)超聲橫波，并從所述平整面入射后向階梯狀結構傳播l_i，然后經階梯狀結構反射后沿原路徑返回到超聲橫波換能器中，通過調節(jié)超聲儀器的增益，使得回波的波幅為80％滿屏，記錄此時增益值B_i；4)計算超聲橫波衰減系數，該方法能夠準確測量超聲橫波在不同工件及溫度下的衰減系數。

技術領域

本發(fā)明涉及一種測定衰減系數的方法，具體涉及一種測定不同溫度下超聲橫波衰減系數的方法。

背景技術

超聲橫波在超聲檢測中得到了廣泛應用，特別是在焊接接頭和管材的超聲檢測中發(fā)揮了不可替代的作用。超聲波在介質中傳播時由于波束擴散、晶粒散射和介質吸收的原因會導致超聲波能量衰減。其中晶粒散射和介質吸收引起的衰減在超聲波傳播過程中普遍存在。另外，傳播介質中的位錯、磁疇壁和殘余應力等也會引起超聲波的衰減。獲得超聲波的衰減系數對于掌握超聲波在介質中的傳播特點以及更好地利用超聲波進行實際檢測工作具有重要意義。

目前，超聲波衰減系數采用薄板工件和厚板或粗圓柱體工件進行測定，用于測定超聲縱波的衰減系數。對于薄板的衰減系數測定，利用多次底波之間的波幅差異和板厚計算得出超聲波的衰減系數，該方法要求薄板上下表面光潔且相互平行，未考慮擴散衰減。對于厚板或粗圓柱體的衰減系數測定，利用一次底波和二次底波之間的幅值差異和板厚計算得出超聲橫波的衰減系數，該方法對擴散衰減以估值的方式處理。以上兩種方法對反射造成的超聲波能量損失均以估值方式處理，測定準確度有待進一步提高。

另外，目前對于超聲波衰減系數的測定方法以常溫下獲得超聲波穿過工件到達底面的多次反射底波為主，常用的在常溫下測定縱波衰減系數的方法可部分作為橫波衰減系數測定的參考，但在高溫下超聲波衰減增大，需要專用高溫超聲波換能器，且壓電式超聲波換能器發(fā)射與接收超聲波時因為耦合劑的存在使待測部位溫度均勻性較難控制，電磁超聲橫波換能器發(fā)射的超聲波信噪比大大降低。因而目前常用的方法不適用于不同溫度，特別是高溫下超聲橫波衰減系數的測定。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的在于克服上述現有技術的不足，提供了一種測定不同溫度下超聲橫波衰減系數的方法，該方法能夠準確測量超聲橫波在不同工件及溫度下的衰減系數。

為達到上述目的，本發(fā)明所述的測定超聲橫波衰減系數的方法包括以下步驟：

1)制備包含n個不同長度傳播路徑的測定試塊，其中，所述測定試塊的一端面為平整面，測定試塊的另一端面為階梯狀結構；

2)將測定試塊上階梯狀結構部分的溫度調節(jié)至待測溫度并保持恒溫；

3)利用超聲波換能器激發(fā)超聲橫波，并從所述平整面入射后向階梯狀結構傳播l_i，然后經階梯狀結構反射后沿原路徑返回到超聲橫波換能器中，通過調節(jié)超聲儀器的增益，使得回波的波幅為80％滿屏，記錄此時增益值B_i；

4)計算超聲橫波衰減系數其中，l_i為超聲橫波傳播距離的一半，i＝1,2,···n。

階梯狀結構端面與超聲橫波的傳播方向相垂直。

超聲橫波換能器的數量為1個，超聲橫波換能器的頻率為0.5～10MHz。

超聲橫波的回波波幅為回波在波峰位置的波幅。

橫波發(fā)射與接收方式包括以下幾種：

第一種方式為：利用壓電式超聲橫波換能器發(fā)射并接收超聲橫波；

第二種方式為：利用電磁超聲橫波換能器發(fā)射并接收超聲橫波；