[發(fā)明專利]一種超聲橫波衰減系數(shù)的測量裝置及工作方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202310651010.0
• 申請(qǐng)日: 2023-06-02
• 公開（公告）號(hào): CN116626167A
• 公開（公告）日: 2023-08-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張炯;肖俊峰;李永君;高斯峰;唐文書;南晴;劉全明;徐小卜;馬偉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安熱工研究院有限公司
• 主分類號(hào): G01N29/11
• 分類號(hào): G01N29/11;G01N29/22;G01N29/44
• 代理公司: 北京三聚陽光知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11250
• 代理人: 劉靜

1.一種超聲橫波衰減系數(shù)的測量裝置，其特征在于，包括：超聲檢測儀、超聲橫波探頭及預(yù)設(shè)個(gè)數(shù)的測試試塊；

所述超聲檢測儀，用于激發(fā)所述超聲橫波發(fā)射探頭生成預(yù)設(shè)頻率的超聲橫波，并記錄由所述超聲橫波接收探頭所接收的所述超聲橫波在測試試塊和待測工件的反射面形成的回波波幅，根據(jù)所述波幅依次計(jì)算所述待測工件的吸收衰減系數(shù)、散射衰減系數(shù)及擴(kuò)散衰減系數(shù)；

所述超聲橫波探頭包括超聲橫波發(fā)射探頭及超聲橫波接收探頭，用于固定在所述測試試塊或待測工件的耦合面，所述超聲橫波發(fā)射探頭通過所述超聲檢測儀激發(fā)生成超聲橫波并發(fā)射，所述超聲橫波接收探頭接收所述超聲橫波的回波并返回給超聲檢測儀；

所述測試試塊，根據(jù)待測工件的材質(zhì)屬性及超聲橫波的衰減特性進(jìn)行設(shè)計(jì)，使所述超聲橫波在其內(nèi)部傳播，并在反射面形成回波，所述回波用于所述待測工件的吸收衰減系數(shù)、散射衰減系數(shù)及擴(kuò)散衰減系數(shù)的計(jì)算；

所述測試試塊，包括：預(yù)設(shè)個(gè)數(shù)的半圓柱形試塊或預(yù)設(shè)個(gè)數(shù)的等腰梯形試塊，所述半圓柱形試塊或等腰梯形試塊的表面粗糙度、聲阻抗、材質(zhì)均與所述待測工件相同；

各個(gè)所述半圓柱形試塊的圓柱面半徑均相同，且設(shè)置為大于所述超聲橫波探頭近場區(qū)的預(yù)設(shè)倍數(shù)，所述表面粗糙度設(shè)置為小于橫波波長的第一預(yù)設(shè)比例，各個(gè)所述半圓柱形試塊的平均晶粒尺寸互不相同，且設(shè)置為小于橫波波長的第二預(yù)設(shè)比例；

各個(gè)所述等腰梯形試塊的等腰梯形面與超聲橫波入射點(diǎn)的距離均相同，且設(shè)置為大于所述超聲橫波探頭的近場區(qū)的預(yù)設(shè)倍數(shù)，所述表面粗糙度設(shè)置為小于橫波波長的第一預(yù)設(shè)比例，各個(gè)所述等腰梯形試塊的平均晶粒尺寸互不相同，且設(shè)置為小于橫波波長的第二預(yù)設(shè)比例。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲橫波衰減系數(shù)的測量裝置，其特征在于，為所述超聲橫波探頭配備磁吸或壓緊裝置，用于保證所述超聲橫波探頭的耦合力在不同測試試塊或待測工件上測量時(shí)保持一致。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的超聲橫波衰減系數(shù)的測量裝置，其特征在于，

根據(jù)超聲橫波傳播特性將兼具超聲發(fā)射和超聲接收功能的超聲橫波探頭固定在所述測試試塊的耦合面；

將超聲橫波發(fā)射探頭和超聲橫波接收探頭分別固定在所述待測工件的耦合面上相隔預(yù)設(shè)倍數(shù)跨距的不同位置。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲橫波衰減系數(shù)的測量裝置，其特征在于，若所述待測工件上不具備與耦合面近似平行的反射面，則制作與所述超聲橫波探頭的聲束擴(kuò)散截面面積相同的待測試塊，所述待測試塊的厚度、材質(zhì)及表面粗糙度均與所述待測工件相同。

5.一種超聲橫波衰減系數(shù)的測量裝置的工作方法，其特征在于，基于權(quán)利要求1-4所述的裝置進(jìn)行超聲橫波衰減系數(shù)的測量，所述工作方法，包括：

確定測試試塊的耦合面及反射面，選擇半圓柱形試塊的矩形面作為耦合面，半圓柱曲面為反射面，或選擇等腰梯形試塊的上表面作為耦合面，兩等腰梯形面作為反射面；

將預(yù)設(shè)頻率的超聲橫波探頭分別固定在預(yù)設(shè)個(gè)數(shù)測試試塊的耦合面，采用超聲檢測儀激發(fā)所述超聲橫波探頭發(fā)射超聲橫波至各個(gè)測試試塊對(duì)應(yīng)的反射面；

所述超聲橫波在各個(gè)測試試塊的耦合面與反射面之間形成回波，由所述超聲橫波探頭接收各個(gè)測試試塊經(jīng)反射面反射回的預(yù)設(shè)次數(shù)回波，并通過所述超聲檢測儀記錄不同回波的波幅，根據(jù)波幅獲得吸收衰減常數(shù)和散射衰減常數(shù)，并根據(jù)所述吸收衰減常數(shù)和散射衰減常數(shù)計(jì)算待測工件的吸收衰減系數(shù)及散射衰減系數(shù)；

選擇待測工件的相對(duì)平行的兩面分別作為其耦合面和反射面，并將預(yù)設(shè)頻率的超聲橫波發(fā)射探頭固定在待測工件的耦合面，采用超聲檢測儀激發(fā)所述超聲橫波發(fā)射探頭發(fā)射超聲橫波至所述待測工件的反射面；

所述超聲橫波在待測工件的耦合面與反射面之間形成回波，將所述超聲橫波接收探頭固定在預(yù)設(shè)倍數(shù)跨距處，接收經(jīng)反射面反射回的預(yù)設(shè)倍數(shù)跨距處回波，并通過所述超聲檢測儀記錄不同回波的波幅，并根據(jù)波幅及所述吸收衰減系數(shù)及散射衰減系數(shù)計(jì)算待測工件的擴(kuò)散衰減系數(shù)。