【導讀】螂螀肅蒂蒂羅羈聿薄螈袇膈蚆羄膆膇莆螆肂膆蒈肈膅蟻螅羄膅螃蚈芃膄蒃袃腿膃薅蚆肅膂蚇袁羈芁莇蚄袆芀葿袀膅艿薂螞膁艿螄羈肇羋蒃螁羃芇薆羆衿芆蚈蝿膈芅莈羄肄莄蒀螇羀莃薂羃袆莃蚅螆芄莂蒄薈膀莁薇襖肆莀蠆蚇荿荿袂袈莈蒁蚅膇蕆薃袀肅蕆蚆蚃罿蒆蒞衿羅蒅薈螞芃蒄蝕羇腿蒃螂螀肅蒂蒂羅羈聿薄螈袇膈蚆羄膆膇莆螆肂膆蒈肈膅蟻螅羄膅螃蚈芃膄蒃袃腿膃薅蚆肅膂蚇袁羈芁莇蚄袆芀葿袀膅艿薂螞膁艿螄羈肇羋蒃螁羃芇薆羆衿芆蚈蝿膈芅莈羄肄莄蒀螇羀莃薂羃袆莃蚅螆芄莂蒄薈膀莁薇襖肆莀蠆蚇荿荿袂袈莈蒁蚅膇蕆薃袀肅蕆蚆蚃罿蒆蒞衿羅蒅薈螞芃蒄蝕羇腿蒃螂螀肅蒂蒂羅羈聿薄螈袇膈蚆羄膆膇莆螆肂膆蒈肈膅蟻螅羄膅螃蚈芃膄蒃袃腿膃薅蚆肅膂蚇袁羈芁莇蚄袆芀葿袀膅艿薂螞膁艿螄羈肇羋蒃螁羃芇薆羆衿芆蚈蝿膈芅莈羄肄莄蒀螇羀莃薂羃袆莃蚅螆芄莂蒄薈膀莁薇襖肆莀蠆蚇荿荿袂袈莈蒁蚅膇蕆薃袀肅蕆蚆蚃罿蒆蒞衿羅蒅薈螞芃蒄蝕羇腿蒃螂螀肅蒂蒂羅羈聿薄螈袇膈蚆羄膆膇莆螆肂膆蒈肈

　　

【正文】 的定量方法有當量法、底波高度法和測長法三種。當量法和底波高度法用于缺陷尺寸小于聲束截面的情況，測長法用于缺陷尺寸大于聲束截面的情況。 當量法 采用當量法確定的缺陷尺寸是缺陷的當量尺寸。常用的當量法有當量試塊比較法、當量計算法和當量 AVG 曲線法。 當量試塊比較法是將工件中的自然缺陷回波與試塊上的人工缺陷回波進行比較來對缺陷定量的方法。 加工制作一系列含有不同聲程不同尺寸的人工缺陷（如平底孔）試塊，檢測中發(fā)現(xiàn)缺陷時，將工件中自然缺陷回波與試塊上人工缺陷回波進行比較。當同聲程處的自然缺陷回波與某人工缺陷回波高度相等時，該人工缺陷的尺寸就是此自然缺陷的當量大小。 利用試塊比較法對缺陷定量要盡量使試塊與被探工件的材質(zhì)、表面光潔度和形狀一致，并且其他探測條件不變，如儀器、探頭，靈敏度旋鈕的位置，對探頭施加的壓力等。 當量試塊 比較法是超聲波檢測中應用最早的一種定量方法，其優(yōu)點是直觀易懂，當量概念明確，定量比較穩(wěn)妥可靠。但這種方法需要制作大量試塊，成本高。同時操作也比較煩瑣，現(xiàn)場檢測要攜帶很多試塊，很不方便。因此當量試塊比較法應用不多，僅在 x＜ 3N 的情況下或特別重要零件的精確定量時應用。 當 x≥ 3N 時，規(guī)則反射體的回波聲壓變化規(guī)律基本符合理論回波聲壓公式。當量計算法就是根據(jù)檢測中測得的缺陷波高的 dB 值，利用各種規(guī)則反射體的理論回波聲壓公式進行計算來確定缺陷當量尺寸的定量方法。應用當量計算法對缺陷定量不需要任何試塊， 是目前廣泛應用的一種當量法。下面以縱波探作傷為例來說明平底孔當量計算法。 平底孔和大平底面的回波聲壓公式為 22 20 20 22( 3 )2( 3 )axaxBsBBfsfffPFP e x NxP F FP e x Nx????? ????????大 平 底平 底 孔 不同距離處的大平底與平底孔回波分貝差為 2222 0 l g 2 0 l g 2 ( )fBB f f Bf f BxP xxP D x? ??? ? ? ? ? () 式中△ Bf—— 底波與缺陷波的 dB 差； xf—— 缺陷至探測面的距離； xB—— 底面至探測面的距離； Df—— 缺陷的當量平底孔直徑； λ —— 波長； α — — 材質(zhì)衰減系數(shù)（單程）。 不同平底孔回波分貝差為 1 1 21 2 2 12 2 12 0 l g 4 0 l g 2 ( )ffP D x a x xP D x? ? ? ? ? () 式中△ 12—— 平底孔 2 的 dB 差； Df Df2—— 平底孔 2 的當量直徑； x x2—— 平底孔 2 的距離。 利用以上兩式和測試結果可以算出缺陷的當量平底孔尺寸。 例 1，用 探頭檢測厚度為 420 mm 餅形鋼制工件，鋼中 CL=5 900 m/s，不考慮介質(zhì)衰減，利用底波調(diào)整 Φ 2 平底孔檢測靈敏度。檢測中在 210 mm 處發(fā)現(xiàn)一缺陷 ，其回波比底波低 26dB，求此缺陷的當量大小。 由已知得： 2 25 .9 2 .3 6 ( m m )2 .520 4 2 .4( m m )4 4 2 .3 63 3 4 2 .4 1 2 7 .2 4 0 0 (m m )scfDNN??? ? ?? ? ??? ? ? 所以應用當量計算法。 設 420 mm 處大平底回波聲壓為 PB， 210 mm 處缺陷回波聲壓為 Pf，則有 1 1 212 2 12 2 1122121 211220 l g 40 l g 2 ( ) 2240 l g 22 2 ( )22 2 100 2010 2 400 10 ( m m )500ffffffffP D xa x xP D xDxa x xDxDxDx? ? ? ? ? ?? ? ?? ? ? ? ?? ??? ? ? 即該缺陷的當量平底孔尺寸為Ф mm。 23 例 2 用 探頭徑向檢測直徑為 500 mm 的實心圓柱鋼工件， CL=5 900 m/s， α= dB/mm，利用底波調(diào)整 500/Ф 2 靈敏度，檢測中在 400 mm 處發(fā)現(xiàn)一缺陷，其回波 比靈敏度基準波高 22 dB，求此缺陷的當量大小。 由已知得： 2 25 .9 2 .3 6 ( m m )2 .520 4 2 .4( m m )4 4 2 .3 63 3 4 2 .4 1 2 7 .2 4 0 0 ( m m )scfDNN??? ? ?? ? ??? ? ? 因此可以利用當量計算法。 設 400 mm 處缺陷回波聲壓為 Pf1,500mm 處 Ф 2 回波聲壓為 Pf2,則有 1 1 212 2 12 2 1122121 211220 l g 40 l g 2 ( ) 2240 l g 22 2 ( )22 2 100 2010 2 400 10 ( m m )500ffffffffP D xa x xP D xDxa x xDxDxDx? ? ? ? ? ?? ? ?? ? ? ? ?? ??? ? ? 即此缺陷的當量平底孔尺寸為 Ф mm。 AVG 曲線法 當量 AVG 曲線法是利用通用 AVG 或實用 AVG 曲線來確定工件中缺陷的當量尺寸。 例 1，條件同當量計算法例 1。 由已知條件得： 420 2021210 1021BBffxANxAN? ? ?? ? ? 查如圖 AVG曲線，由橫座標 AB=20作垂線交大平底 B曲線于 a點，由于 Af=10處的缺陷回波比 AB=20 處的大平底回波低 26 dB，因此，由 a 點向下數(shù) 26 dB 到 b 點，過 b點作水平線交過 Af=10 所作的垂線于 c,c 點落在 G= 曲線上，于是缺陷的當量平底孔尺寸為 Df=GDs=179。14=(mm) 此結果與當量計算法結果相同。 24 圖 利用通用 AVG 曲線定量 例 2：條件同當量計算法例 2，用實用 AVG定量。 實用 AVG 曲線圖 未考慮介質(zhì)衰減，因此這里也應扣除介質(zhì)衰減的分貝差： Δ 12=222a(x2x1)=222179。179。100=20 dB 在圖 中，由 xB=500 作垂線交 Ф 曲線于 a 點，由 a 向上數(shù) 20 dB至 b 點，過 b 點作水平線交過 xf=400 所作垂線于 c 點， c 點對應的當量大小為 Ф 5，即此缺陷的當量平底孔尺寸為 Ф 5mm。 此結果與當量計算結果基本一致 。 圖 利用實用 AVG 曲線定量 圖 半波高度法（ 6 dB 法） 測長法 當工件中缺陷尺寸大于聲束截面時，一般采用測長法來確定缺陷的長度。 測長法是根據(jù)缺陷波高與探頭移動距離來確定缺陷的尺寸。按規(guī)定的方法測定的缺陷長度稱為缺陷的指示長 度。由于實際工件中缺陷的取向、性質(zhì)、表面狀態(tài)等都會影響缺陷回波高，因此缺陷的指示長度總是小于或等于缺陷的實際長度。 根據(jù)測定缺陷長度時的靈敏度基準不同將測長法分為相對靈敏度法、絕對靈敏度法和端點峰值法。 相對靈敏度測長法是以缺陷最高回波為相對基準、沿缺陷的長度方向移動探頭，降低一 25 定的 dB 值來測定缺陷的長度。降低的分貝值有 3 dB、 6 dB、 10 dB、 12 dB、 20 dB、等幾種。常用的是 6 dB 法和端點 6 dB 法。 （ 1） 6 dB 法（半波高度法）：由于波高降低 6 dB 后正好為原來的 一半，因此 6 dB 法又稱為半波高度法。 半波高度法具體做法是：移動探頭找到缺陷的最大反射波（不能達到飽和）然后沿缺陷方向左右移動探頭，當缺陷波高降低一半時，探頭中心線之間距離就是缺陷的指示長度。 6 dB 法的具體做法是：移動探頭找到缺陷的最大反射波后，調(diào)節(jié)衰減器，使缺陷波高降至基準波高。然后用衰減器將儀器靈敏度提高 6 dB，沿缺陷方向移動探頭，當缺陷波高降至基準波高時，探頭中心線之間距離就是缺陷的指示長度，如圖 所示。 半波高度法（ 6 dB 法）是用來對缺陷測長較常用的一種方法。適用于測長掃查過程中缺陷 波只有一個高點的情況。 （ 2）端點 6 dB 法（端點半波高度法）：當缺陷各部分反射波高有很大變化時，測長采用端點 6 dB 法。 端點 6 dB 法測長的具體做法是：當發(fā)現(xiàn)缺陷后，探頭沿著缺陷方向左右移動，找到缺陷兩端的最大反射波，分別以這兩個端點反射波高為基準，繼續(xù)向左、向右移動探頭，當端點反射波高降低一半時（或 6 dB 時），探頭中心線之間的距離即為缺陷的指示長度，如圖 所示。這種方法適用于測長掃查過程中缺陷反射波有多個高點的情況。 圖 端點 6 dB 法測長 圖 絕對靈敏度測長法 半波高度法和端點 6 dB 法都屬于相對靈敏度法，因為它們是以被測缺陷本身的最大反射波或以缺陷本身兩端最大反射波為基準來測定缺陷長度的。 絕對靈敏度測長法是在儀器靈敏度一定的條件下，探頭沿缺陷長度方向平行移動，當缺陷波高降到規(guī)定位置時（如圖 所示 B 線）探頭移動的距離，即為缺陷的指示長度。 絕對靈敏度測長法測得的缺陷指示長度與測長靈敏度有關。測長靈敏度高，缺陷長度大。在自動檢測中常用絕對靈敏度法測長。 探頭在測長掃查過程中，如發(fā)現(xiàn)缺陷反射波峰值起伏變化，有多個高點時，則可以缺陷兩端反射波極大值之間探頭的移動長度來確定為缺陷指示長度，如圖 所示。這種方法稱為端點峰值法。 端點峰值法測得的缺陷長度比端點 6 dB 法測得的指示長度要小一些。端點峰值法也只適用于測長掃查過程中，缺陷反射波有多個高點的情況。 26 圖 端點峰值測長法 底波高度法 底波高度法是利用缺陷波與底波的相對波高來衡量缺陷的相對大小。 當工件中存在缺陷時，由于缺陷反射，使工件底波下降。缺陷愈大，缺陷波愈高，底波就愈低，缺陷波高與底波 波 高之比就愈大。 底波高度法常用以下幾種方法來表示缺陷的相對大小。 F/BF法是在一定的靈敏度條件下，以缺陷波高 F 與缺陷處底波高 BF之比來衡量缺陷的相對大小，如圖 （ a）。 F/BG法法是在一定的靈敏度條件下，以 缺陷波高 F 與無缺陷處底波高 BG之比來衡量缺陷的相對大小，如圖 （ b）。 圖 底波高度法 （ a） F/BF (b)F/BG BG/BF法是在一定的靈敏度條件下，以無缺陷處底波 BG與缺陷處底波 BF之比來衡量缺陷的相對大小。 底波高度法不用試塊，可以直接利用底波調(diào)節(jié)靈敏度和比較缺 陷的相對大小，操作方便。但不能給出缺陷的當量尺寸，同樣大小的缺陷，距離不同， F/BF不同，距離小時 F/BF大，距離大時 F/BF小。因此 F/BF相同的缺陷當量尺寸并不一定相同。此外底波高度法只適用于具有平行底面的工件。 最后還要指出：對于較小的缺陷底波 B1 往往飽和；對于密集缺陷往往缺陷波不明顯，這時上述底波高度法就不適用了，但這時可借助于底波的次數(shù)來判定缺陷的相對大小和缺陷 27 的密集程度。底波次數(shù)少，缺陷尺寸大或密集程度嚴重。 底波高度法可用于測定缺陷的相對大小、密集程度、材質(zhì)晶粒度和石墨化程度等。 缺陷 自身高度的測定 設備的安全可靠性除與缺陷長度有關外，還與缺陷自身高度有關。在脆性斷裂破壞中，有時缺陷高度比長度更為重要。然而缺陷高度測定比長度困難更大。迄今為止，缺陷高度測