规则反射体回波声压

1、 实际超声检测中常用反射法实际超声检测中常用反射法,反射法是根据缺陷反射回波反射法是根据缺陷反射回波声压的高低来评价缺陷的大小。由于工件中缺陷的形状性声压的高低来评价缺陷的大小。由于工件中缺陷的形状性质各不相同质各不相同,目前的检测技术还难以确定缺陷的真实大小目前的检测技术还难以确定缺陷的真实大小和形状。回波声压相同缺陷和形状。回波声压相同缺陷,其实际大小可能相差很大其实际大小可能相差很大,为为此引入当量法。此引入当量法。 当量法的定义：在同样的探测条件下当量法的定义：在同样的探测条件下,当自然缺陷回波与当自然缺陷回波与某人工反射体回波等高时某人工反射体回波等高时,就认定该人工反射体尺寸就是就

2、认定该人工反射体尺寸就是此自然缺陷的当量尺寸。此自然缺陷的当量尺寸。(自然缺陷的实际尺寸往往大于自然缺陷的实际尺寸往往大于当尺寸当尺寸) 超声波检测中常用的规则反射体种类主要有：平底孔、长超声波检测中常用的规则反射体种类主要有：平底孔、长横孔、短横孔、球孔、大平底、圆柱曲底面等。横孔、短横孔、球孔、大平底、圆柱曲底面等。 下面分析这些人工反射体的反射规律下面分析这些人工反射体的反射规律 如图如图321所示，在当所示，在当X3N的圆盘波轴线上存在的圆盘波轴线上存在一平底孔缺陷。设波束轴线垂直于平底孔，超声波在平一平底孔缺陷。设波束轴线垂直于平底孔，超声波在平底孔上全反射，平底孔直径较小，表面各点

3、声压近似相底孔上全反射，平底孔直径较小，表面各点声压近似相等。根据惠更斯原理，可以将平底孔看成一新圆盘声源，等。根据惠更斯原理，可以将平底孔看成一新圆盘声源，其初始声压即为其入射到表面上的声压其初始声压即为其入射到表面上的声压 。 设探头由平底孔接收到的返回声压为设探头由平底孔接收到的返回声压为Pf，则：，则： 220 xFFPxFPPfSfxfxFPPSx0图图321 平底孔回波声压平底孔回波声压22212122212112lg20lg20lg20ffffffDxDxPPHH 当当X3N，超声波垂直入射，全反射，长横孔直径较小，超声波垂直入射，全反射，长横孔直径较小，长度大于波束截面尺寸时，

4、超声波在长横孔表面的反长度大于波束截面尺寸时，超声波在长横孔表面的反射类似球面波在柱面镜上的反射。射类似球面波在柱面镜上的反射。以以a=x, P 1 /a=P0FS /x,代入球面波在柱面上反射声压代入球面波在柱面上反射声压公式，可得长横孔回波声压公式，可得长横孔回波声压Pf表达式：表达式： xDxFPxDDxFPPPfsffsfx2222003123212112lg10lg20XDXDPPffff 当当Df1=Df2,x2=2x1时，同直径、距离增一倍，回时，同直径、距离增一倍，回波降波降9dB。 当当x1=x2,Df2=2Df1时，同距离、直径增一倍，回时，同距离、直径增一倍，回波升波升3

5、dB。 短横孔是长度明显小于波束截面尺寸的横孔，设短横孔是长度明显小于波束截面尺寸的横孔，设短横孔直径为短横孔直径为Df，长度为，长度为Lf。 当当x3N时，超声波在短横孔上的反射回波声压时，超声波在短横孔上的反射回波声压为：为：任意两个距离、长度和直径不同短横孔的回波分任意两个距离、长度和直径不同短横孔的回波分贝差为：贝差为：ffSfDxlxFPP2021414222212112lg10lg20FfffffDDxxllPP 当短横孔的直径和长度一定时，距离增加一倍，当短横孔的直径和长度一定时，距离增加一倍，回波下降回波下降12dB,与平底孔的变化规律相同。与平底孔的变化规律相同。 当短横孔直

6、径、距离一定，长度增一倍，回波当短横孔直径、距离一定，长度增一倍，回波增增6dB。 当短横孔距离、长度一定，直径增一倍，回波当短横孔距离、长度一定，直径增一倍，回波增增3dB。 设球孔直径为Df，超声波垂直入射，全反射，Df足够小。当3N时，超声波在球孔上的反射就类似于球面波在球面镜上的反射。球孔回波声压Pf为：任意两个直径、距离不同的球孔的回波分贝差为：xDxFPDxDxFPaxfxfaPPfSffSf4) 2/( 4)/1 (0012122212112lg20lg20 xxDDPPffff 当当Df1=Df2,x2=2x1时，时，12=40lgx2/x1=40lg2=12dB 说明直径一定

7、，距离增一倍，回波降说明直径一定，距离增一倍，回波降12dB 。 当当x2=x1, Df1=2Df2 时，时， 12=20lgDf1/Df2=20lg2 =6dB 说明球孔距离不变，直径增一倍，回波增说明球孔距离不变，直径增一倍，回波增6dB 。五、大平底面回波声压当x3N时，超声波在与波束轴线垂直、表面光洁的大平底面上的反射就是球面波在平面上的反射，其回波声压PB为：两个不同距离的大平底面回波分贝差为： xFPPSB201212lg20 xx大平底距离增加一倍时，其回波声压下降6dB 。1、实心圆柱体 超声波径向探伤3N的实心圆柱体，类似于球面波在凹柱曲底面上的反射。实心圆柱凹曲底面的回波声

8、压为说明实心圆柱体回波声压与大平底面回波声压相同。2、空心圆柱体超声波外径探伤空心圆柱体，3N，类似于球面波在凸柱面上的反射。 外圆检测空心圆柱体凸柱曲底面的回波声压为：超声波内孔检测圆柱体，3N，类似于球面波的在凹柱面上的反射。 内圆检测空心圆柱体凸柱曲底面的回波声压为：xFPPSB20DdxFPPSB20dDxFPPSB20 考虑到介质衰减的各几何体返回声压公式：考虑到介质衰减的各几何体返回声压公式： 平底孔回波声压：平底孔回波声压： 长横孔回波声压：长横孔回波声压： 短横孔回波声压：短横孔回波声压： 球孔回波声压：球孔回波声压： 大平底与实心圆柱体回波声压：大平底与实心圆柱体回波声压：68. 82220 xfSfexFFPP68. 82022xfSfexDxFPP68. 8202xffSfeDxlxFPP68.8204xfSfexDxFPP68. 8202xSBexFPP 空心圆柱体外圆检测回波声压：空心圆柱体外圆检测回波声压： 空心圆柱体外圆检测回波声压：空心圆柱体外圆检测回波声压： 式中：式中：x探测距离（探测距离（x3N）; Ff 平底孔面积平底孔面积=Df2/4; d空心圆柱体内径；空