一种超声横波衰减系数的测量装置及工作方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种超声横波衰减系数的测量装置及工作方法，装置包括：超声检测仪，用于激发超声横波探头生成超声横波，记录横波在测试试块和待测工件反射面的回波波幅，根据波幅依次计算待测工件的吸收衰减系数、散射衰减系数及扩散衰减系数；超声横波探头，用于固定在测试试块或待测工件的耦合面，发射及接收超声横波；测试试块，根据待测工件的材质属性及超声横波的衰减特性进行设计，用于接收超声横波，并在反射面形成回波。本发明专利技术通过预先设计的测试试块消除衰减系数测量中扩散衰减的影响，依次计算待测工件的吸收衰减系数、散射衰减系数及扩散衰减系数，获得与待测工件形状尺寸相匹配的扩散衰减系数，提高超声横波衰减系数测量的精确度。数测量的精确度。数测量的精确度。

【技术实现步骤摘要】
一种超声横波衰减系数的测量装置及工作方法


[0001]本专利技术涉及超声横波衰减系数的测量
，具体涉及一种超声横波衰减系数的测量装置及工作方法。

技术介绍

[0002]超声波在介质中传播时，超声波声束本身的扩散引起的扩散衰减、介质对超声波能量的吸收导致的吸收衰减，以及介质晶粒之间的晶界对超声波的散射引起的散射衰减，都会导致超声波在介质中传播过程中能量的下降。一般的，超声波的衰减系数是扩散衰减系数、吸收衰减系数和散射衰减系数之和，获得超声波的衰减系数对于掌握介质中超声波声场的衰减规律以及介质中缺陷的定性定量均具有重要作用。
[0003]目前，超声横波衰减系数一般采用与待测测工件同材质或相近材质的薄板试件，超声横波斜入射到薄板试件内部后，在薄板试件底面和耦合面之间来回反射，通过在耦合面的n倍(n＝1、2、3、
……
)跨距处设置接收探头获得n次反射后超声横波的声压，从而获得超声横波在薄板中的衰减系数。该方法测得的衰减系数为扩散衰减系数、吸收衰减系数和散射衰减系数之和，无法测量出各衰减系数的数值，特别是扩散衰减系数受待测测工件形状尺寸的影响较大，薄板试件上测量的扩散衰减系数往往不能代表待测测工件中的扩散衰减系数。

技术实现思路

[0004]因此，本专利技术要解决的技术问题在于克服现有技术中超声横波衰减系数的测量不精准的缺点，从而提供一种超声横波衰减系数的测量装置及工作方法，能够测量出不同形状尺寸的待测工件超声横波的扩散衰减系数、散射衰减系数和吸收衰减系数，提高被检测工件衰减系数测量的精准性。
[0005]本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：
[0006]第一方面，本专利技术提供了一种超声横波衰减系数的测量装置，所述系统包括：超声检测仪、超声横波探头及预设个数的测试试块；
[0007]所述超声检测仪，用于激发所述超声横波发射探头生成预设频率的超声横波，并记录由所述超声横波接收探头所接收的所述超声横波在测试试块和待测工件的反射面形成的回波波幅，根据所述波幅依次计算所述待测工件的吸收衰减系数、散射衰减系数及扩散衰减系数；
[0008]所述超声横波探头包括超声横波发射探头及超声横波接收探头，用于固定在所述测试试块或待测工件的耦合面，所述超声横波发射探头通过所述超声检测仪激发生成超声横波并发射，所述超声横波接收探头接收所述超声横波的回波并返回给超声检测仪；
[0009]所述测试试块，根据待测工件的材质属性及超声横波的衰减特性进行设计，使所述超声横波在其内部传播，并在反射面形成回波，所述回波用于所述待测工件的吸收衰减系数、散射衰减系数及扩散衰减系数的计算；
[0010]所述测试试块，包括：预设个数的半圆柱形试块或预设个数的等腰梯形试块，所述半圆柱形试块或等腰梯形试块的表面粗糙度、声阻抗、材质均与所述待测工件相同；
[0011]各个所述半圆柱形试块的圆柱面半径均相同，且设置为大于所述超声横波探头近场区的预设倍数，所述表面粗糙度设置为小于横波波长的第一预设比例，各个所述半圆柱形试块的平均晶粒尺寸互不相同，且设置为小于横波波长的第二预设比例；
[0012]各个所述等腰梯形试块的等腰梯形面与超声横波入射点的距离均相同，且设置为大于所述超声横波探头的近场区的预设倍数，所述表面粗糙度设置为小于横波波长的第一预设比例，各个所述等腰梯形试块的平均晶粒尺寸互不相同，且设置为小于横波波长的第二预设比例。
[0013]本专利技术实施例提供的超声横波衰减系数的测量装置，通过将预先根据待测工件材质属性及超声横波的衰减特性设计半圆柱形试块及等腰梯形试块作为测试试块，由超声检测仪激发固定于各测试试块或待测工件耦合面的超声横波发射探头生成预设频率的超声横波，并将超声横波发射至对应的反射面，超声横波在耦合面与反射面之间形成回波，通过超声横波接收探头接收所反射的预设次数回波并由超声检测仪记录各回波的波幅，根据波幅计算待测工件对超声横波的吸收衰减系数、散射衰减系数及扩散衰减系数。本专利技术通过预先设计的测试试块消除衰减系数测量中扩散衰减的影响，依次计算待测工件对超声横波的吸收衰减系数、散射衰减系数及扩散衰减系数，获得与待测工件形状尺寸相匹配的扩散衰减系数，提高超声横波衰减系数测量的精确度。
[0014]可选地，为所述超声横波探头配备磁吸或压紧装置，用于保证所述超声横波探头的耦合力在不同测试试块或待测工件上测量时保持一致。
[0015]本专利技术所设计预设个数的测试试块与待测工件材质属性相同，测试试块的形状规则且尺寸相对较大，这样能够保证测试试块与待测工件的吸收衰减常数及散射衰减常数相同，扩散衰减系数符合衰减公式。通过对不同晶粒尺寸的测试试块进行超声横波测试，能够计算出测试试块的吸收衰减常数及散射衰减常数，从而得到待测工件的吸收衰减系数及散射衰减系数。为了能够求解出不同的衰减常数需要获得不同的方程组，因此需要在不同测试试块和待测工件上进行超声横波测量，通过配置磁吸或压紧装置能够保证超声横波探头固定在不同测试试块或待测工件时的耦合力相同，能够使得测量出的回波波幅更精准，从而能够进一步提高计算得到的各种衰减系数的精确性。
[0016]可选地，根据超声横波传播特性将兼具超声发射和超声接收功能的超声横波探头固定在所述测试试块的耦合面；将超声横波发射探头和超声横波接收探头分别固定在所述待测工件的耦合面上相隔预设倍数跨距的不同位置。
[0017]可选地，若所述待测工件上不具备与耦合面近似平行的反射面，则制作与所述超声横波探头的声束扩散截面面积相同的待测试块，所述待测试块的厚度、材质及表面粗糙度均与所述待测工件相同。
[0018]本专利技术所检测的工件若不具备与耦合面近似平行的反射面，则无法构成多次反射的条件，直接进行超声横波测量会影响回波的形成，导致衰减系数计算不精确，因此可加工与待测工件各材质属性相同的待测试块，用来代替待测工件进行测量，能够保证衰减系数测量的精确性。
[0019]第二方面，本专利技术实施例提供了超声横波衰减系数的测量装置的工作方法，包括
以下步骤：
[0020]确定测试试块的耦合面及反射面，选择半圆柱形试块的矩形面作为耦合面，半圆柱曲面为反射面，或选择等腰梯形试块相对的上表面作为耦合面，两等腰梯形面作为反射面；
[0021]将预设频率的超声横波探头分别固定在预设个数测试试块的耦合面，采用超声检测仪激发所述超声横波探头发射超声横波至各个测试试块对应的反射面；
[0022]所述超声横波在各个测试试块的耦合面与反射面之间形成回波，由所述超声横波探头接收各个测试试块经反射面反射回的预设次数回波，并通过所述超声检测仪记录不同回波的波幅，根据波幅获得吸收衰减常数和散射衰减常数，并根据所述吸收衰减常数和散射衰减常数计算待测工件的吸收衰减系数及散射衰减系数；
[0023]选择待测工件的相对平行的两面分别作为其耦合面和反射面，并将预设频率的超声横波发射探头固定在待测工件的耦合面，采用超声检测仪激发所述超声横波发射探头发射超声横波至所述待测工件本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超声横波衰减系数的测量装置，其特征在于，包括：超声检测仪、超声横波探头及预设个数的测试试块；所述超声检测仪，用于激发所述超声横波发射探头生成预设频率的超声横波，并记录由所述超声横波接收探头所接收的所述超声横波在测试试块和待测工件的反射面形成的回波波幅，根据所述波幅依次计算所述待测工件的吸收衰减系数、散射衰减系数及扩散衰减系数；所述超声横波探头包括超声横波发射探头及超声横波接收探头，用于固定在所述测试试块或待测工件的耦合面，所述超声横波发射探头通过所述超声检测仪激发生成超声横波并发射，所述超声横波接收探头接收所述超声横波的回波并返回给超声检测仪；所述测试试块，根据待测工件的材质属性及超声横波的衰减特性进行设计，使所述超声横波在其内部传播，并在反射面形成回波，所述回波用于所述待测工件的吸收衰减系数、散射衰减系数及扩散衰减系数的计算；所述测试试块，包括：预设个数的半圆柱形试块或预设个数的等腰梯形试块，所述半圆柱形试块或等腰梯形试块的表面粗糙度、声阻抗、材质均与所述待测工件相同；各个所述半圆柱形试块的圆柱面半径均相同，且设置为大于所述超声横波探头近场区的预设倍数，所述表面粗糙度设置为小于横波波长的第一预设比例，各个所述半圆柱形试块的平均晶粒尺寸互不相同，且设置为小于横波波长的第二预设比例；各个所述等腰梯形试块的等腰梯形面与超声横波入射点的距离均相同，且设置为大于所述超声横波探头的近场区的预设倍数，所述表面粗糙度设置为小于横波波长的第一预设比例，各个所述等腰梯形试块的平均晶粒尺寸互不相同，且设置为小于横波波长的第二预设比例。2.根据权利要求1所述的超声横波衰减系数的测量装置，其特征在于，为所述超声横波探头配备磁吸或压紧装置，用于保证所述超声横波探头的耦合力在不同测试试块或待测工件上测量时保持一致。3.根据权利要求2所述的超声横波衰减系数的测量装置，其特征在于，根据超声横波传播特性将兼具超声发射和超声接收功能的超声横波探头固定在所述测试试块的耦合面；将超声横波发射探头和超声横波接收探头分别固定在所述待测工件的耦合面上相隔预设倍数跨距的不同位置。4.根据权利要求1所述的超声横波衰减系数的测量装置，其特征在于，若所述待测工件上不具备与耦合面近似平行的反射面，则制作与所述超声横波探头的声束扩散截面面积相同的待测试块，所述待测试块的厚度、材质及表面粗糙度均与所述待测工件相同。5.一种超声横波衰减系数的测量装置的工作方法，其特征在于，基于权利要求1
‑
4所述的装置进行超声横波衰减系数的测量，所述工作方法，包括：确定测试试块的耦合面及反射面，选择半圆柱形试块的矩形面作为耦合面，半圆柱曲面为反射面，或选择等腰梯形试块的上表面作为耦合面，两等腰梯形面作为反射面；将预设频率的超声横波探头分别固定在预设个数测试试块的耦合面，采用超声检测仪激发所述超声横波探头发射超声横波至各个测试试块对应的反射面；所述超声横波在各个测试试块的耦合面与反射面之间形成回波，由所述超声横波探头
接收各个测试试块经反射面反射回的预设次数回波，并通过所述超声检测仪记录不同回波的波幅，根据波幅获得吸收衰减常数和散射衰减常数，并根据所述吸收衰减常数和散射衰减常数计算待测工件的吸收衰减系数及散射衰减系数；选择待测工件的相对平行的两面分别作为其耦合面和反射面，并将预设频率的超声横...

【专利技术属性】
技术研发人员：张炯，肖俊峰，李永君，高斯峰，唐文书，南晴，刘全明，徐小卜，马伟，
申请(专利权)人：西安热工研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：