超声波耦合与补偿

超声波耦合与补偿防紫外线灯
.1  耦合剂
超声耦合是指超声波在探测面上的声强透射率。声强透射率高,超声耦合好。
为了提高耦合效果,在探头与工件表面之间施加的一层透声介质称为耦合剂。耦合剂的作用在于排除探头与工件表面之间的空气,使超声波能有效地传入工件,达到检测的目的。此外耦合剂还有减少摩擦的作用。一般耦合剂应满足以下要求:
(1)能润湿工件和探头表面,流动性、粘度和附着力适当,不难清洗。
(2)声阻抗高,透声性能好。
(3)来源广,价格便宜。
(4)对工件无腐蚀,对人体无害,不污染环境。
(5)性能稳定,不易变质,能长期保存。
超声波检测中常用耦合剂有机油、变压器油、甘油、水、水玻璃等。它们的声阻抗Z如下:
耦合剂            机油      水      水玻璃      甘油
Z×106 kg/m2 ·s        1.28      1.5      2.17        2.43
由此可见,甘油声阻抗高,耦合性能好,常用于一些重要工件的精确检测,但价格较贵,对工件有腐蚀作用。水玻璃的声阻抗较高,常用于表面粗糙的工件检测,但清洗不太方便,且对工件有腐蚀作用。水的来源广,价格低,常用于水浸检测,但使工件生锈。机油和变压器油粘度、流动性、附着力适当,对工件无腐蚀、价格也不贵,因此是目前应用最广的耦合剂。
此外,近年来化学浆糊也常用来作耦合剂,耦合效果比较好。
.2  影响声耦合的主要因素
影响声耦合的主要因素有:耦合层的厚度,耦合剂的声阻抗,工件表面粗糙度和工件表面形状。
1.耦合层厚度的影响
如图6.11所示,耦合层厚度对耦合有较大的影响。当耦合层厚度为的奇数倍时,透声效果差,耦合不好,反射回波低。当耦合层厚度为牧一征的整数倍或很薄时,透声效果好,反射回波高。
6.11 耦合层厚度d对耦合的影响      6.12 表面光洁度对耦合的影响
2.表面粗糙度的影响
由图6.12可知,工件表面粗糙度对声耦合有明显的影响。对于同一耦合剂,表面粗糙度高,
耦合效果差,反射回波低。声阻抗低的耦合剂,随粗糙度的变差,耦合效果降低得更快。但粗糙度也不必太低,因为粗糙度太低,耦合效果无明显增加,而且使探头因吸附力大而移动困难。
一般要求工件表面粗糙度Ra不高于μm。
3.耦合剂声阻抗的影响
由图4.11还可以看出,耦合剂的声阻抗对耦合效果也有较大的影响。对于同一探测面,耦合剂声阻抗大,耦合效果好,反射回波高,例如表面粗糙度RZ=100μm时 ,Z=⒉4的甘油耦合回波比网络可视电话Z=⒈5的水耦合回波高6~7 dB。
⒋工件表面形状的影响
工件表面形状不同,耦合效果不一样,其中平面耦合效果最好,凸曲面次之,凹曲面最差。因为常用探头表面为平面,与曲面接触为点接触或线接触,声强透射率低。特别是凹曲面,探头中心不接触,因此耦合效果更差。
不同曲率半径的耦合效果也不相同,曲率半径大,耦合效果好。
.3  表面耦合损耗的测定和补偿
在实际检测中,当调节检测灵敏度用的试块与工件表面粗糙度、曲率半径不同时,往往由于工件耦合损耗大而使检测灵敏度降低。为了弥补耦合损耗,必须增大仪器的输出来进行补偿。
1.耦合损耗的测定
为了恰当地补偿耦合损耗,应首先测定工件与试块表面耦合损耗的分贝差。
一般的测定耦合损耗差的方法为:在表面耦合状态不同,其他条件(如材质、反射体、探头和仪器等)相同的工件和试块上测定二者回波或穿透波高分贝差。
下面以横波斜探头为例来说一、二次波检测时耦合损耗的测定方法。一次波检测又称直射法,二次波检测又称一次反射法。一、二次波对应的水平距离为一倍跨距,常用1S表示。
6.13 耦合损耗dB差值的测定
空气加温器(a)对比试块 (b)待测试块
首先制作两块材质与工件相同、表面状态不同的试块。一块为对比试块、粗糙度同试块,另一块为待测试块,表面状态同工件。分别在两试块同深度处加工相同的长横孔反射体,然后将探头分别置于两试块上,如图6.13所示,测出二者长横孔回波高度的ΔdB差,此ΔdB即为二者耦合损耗差。
以上是一次波检测时耦合损耗差的测定法。当用二次波检测时,常用一发一收的双探头穿透法测定。卡因是什么制成的
当工件与试块厚度、底面状态相同时,只需在同样探测条件下用穿透法测定二者反射波高的ΔdB即可。
当工件厚度小于试块厚度时,如图6.14所示。图中R1、R2分别为工件上一倍跨距离(1S)和两倍跨距(2S)测试点的底面反射波高,R为试块上一倍跨距(1S)测试点底面反射波高,在R1R2两波峰之间连一直线,则用[衰减器]测得的RR2连线高度差ΔdB即
为二者的表面耦合差补偿量。
当工件厚度大于试块时,如图6.15所示。图中R1、R2分别为试块上1S和2S测试点上的底面反射波高,R为工件1S测试点上底面反射波高,则R1R2带通滤波器设计连线与R的高度差即为二者的耦合差补偿量。
2.补偿方法
设测得的工件与试块表面耦合差补偿是ΔdB。具体补偿方法如下:
6.14 穿透法测耦合差(工件厚小于试块)
6.15 穿透法测耦合差(工件厚大于试块)
先用“衰减器”衰减ΔdB,将探头置于试块上调好检测灵敏度,然后再用“衰减器”增益ΔdB即减少ΔdB衰减量),这时耦合损耗恰好得到补偿,试块和工件上相同反射体回波高度相同。

本文发布于:2024-09-22 06:55:32,感谢您对本站的认可!

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