在远东无损检测论坛闲逛之时,发现这么一篇有趣的帖子《两个直探头穿透检测,波形为什么会这样》,看完这篇帖子的主题和其他人回复,引发了我深深思考,同时也是一篇非常值得深究的帖子。
楼主采用两个直探头组成一发一收模式,利用CSK-IIIA(厚度30mm)试块调校仪器,仪器校准后再测量试块的厚度,试验方法如下图所示。
你认为仪器屏幕上的一次回波、二次回波、三次回波等依次显示的深度会是多少呢?
假设按照单探头自发自收的思维模式,一次回波显示的深度为30mm、二次回波为60mm、三次回波为90mm,以此类推。
可是屏幕上出现了奇怪的一幕,并非类似于单探头的30mm、60mm、90mm等,而是12mm、42mm、72mm等。为什么会出现这样的情形呢?仔细观察数据,似乎又有些规律可循,从测量数据可看出每个回波间隔都是30mm,这能说明什么道理呢?
这篇帖子后面有许多回帖,有些回复比较离奇,但又似乎有点靠谱,其中下面三个回复具有典型性:
1、中间是不是有缺陷 12mm位置?
(显然这是不可能的,CSK-IIIA试块怎么会有缺陷呢?如果有缺陷,只能说制造厂家太不负责啦!不太现实。显然是层主没看清楼主采用的是CSK-IIIA试块校准。)
2、应该是零位(零偏)没调好,后面的显示(经处理)都是正确的应该可以确定声速正确,只要调节零位就可以了。
(零位没调整应该是其中原因之一,当然还有更重要的原因存在。)
3、调零位及声速时,一次波位置30,二次波的位置90,然后进行调试,一次波出现的位置是30,二次波出现的位置就是90。然后再CSK-1A试块上进行了验证,一次波出现在25,二次波出现在75处。
(这位层主理解已经上道,但还是差那么一点点)
回到原来的问题,为什么会出现这样的情况?
本着科学探索和打破砂锅问到底的精神,小编参考楼主提供的信息,动手做了一次试验。采用中科创新的汉威HS610e型超声波探伤仪、两个直探头(规格为5MHzΦ20和2.5MHzΦ20)组成一发一收模式,再利用CSK-IIIA试块调校仪器。
在调校仪器过程中又发现了奇怪的一幕,按了自动调校键之后,需要手动输入预先校准的厚度,当输入厚度为30和60时,闸门无法套住2个回波,因此无法进行校准。当输入厚度为15和45时,却可以完成校准。再利用校准后的设备,采用一发一收模式测量试块厚度,此时显示的一次回波、二次回波、三次回波等依次为14.8mm、45mm、75mm等,如下图所示。
那么问题又来了:
(1)为什么仪器显示的是15、45、75,而不是30、60、90,更不是15、30、45、60呢?
其实很好理解,常规单探头超声检测方法其原理采用脉冲反射法,超声波发射与接收算一个完整的过程。通常认为超声波经过发射和接收两个过程,即其声程为2T(如下图所示),仪器自动将两个过程整合为一个过程,仪器计算过程中会将壁厚除以2,得出的数据才是真实的厚度T。
而采用一发一收模式,发射探头只参与发射过程,接收探头只参与接收过程,两个探头各司其职,互不干扰。因此,一次直射波为T,二次反射回波为3T,三次波反射回波为5T,以此类推为2n+1(n=0、1、2、3…),如下图所示。而仪器将一次波计算声程自动换算为T/2,其他次回波计算声程为(2n+1)/2。
因此,在自动调校仪器前,应将校准厚度为15×(2n+1)(n=0、1、2、3…),而并非为30的倍数,若仪器显示的深度为15mm、45mm、75mm,则设置正确。
(2)为什么楼主的仪器屏幕显示为12、42、72,而不是15、45、75呢?
原因要归咎于仪器调校过程操作有误,我猜测可能是设置的预先校准厚度为30和60,导致测量的探头零偏不准,致使测量的数据与实际存在偏差。
其实这帖子所呈现出的问题很简单,其原理我们都懂,当遇到这样的情况时,稍加思考,答案便可知晓。直探头一发一收模式
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