重復(fù)頻率對(duì)超聲波探傷的某些影響

廖小寧

（中國(guó)南方航空工業(yè)有限公司 產(chǎn)品檢驗(yàn)部，株洲 412002）

某次對(duì)1Cr12Ni2W2MoVNb直徑47mm棒材使用頻率5MHz、晶片直徑14mm的直探頭進(jìn)行超聲縱波接觸法探傷，所用對(duì)比試塊的平底孔直徑為1.5mm，使用美國(guó)PULSAR 5500超聲檢測(cè)儀發(fā)現(xiàn)靠近底波有一很高的回波，但使用國(guó)產(chǎn)WT－2011超聲檢測(cè)儀檢測(cè)時(shí)此回波降低很多，其位置基本不變，而且雜波也降低了。

探傷方法及波形顯示原理見(jiàn)圖1所示。每一個(gè)周期的始波、底波、缺陷波都將在熒光屏的某個(gè)位置重合、重復(fù)顯示。

圖1 圓棒縱波接觸法探傷及其波形顯示示意圖

1 試驗(yàn)

因?yàn)樗锰筋^和探傷靈敏度調(diào)節(jié)均相同，從超聲檢測(cè)儀的工作原理［1］判斷，造成上述現(xiàn)象的原因很可能是由于兩儀器的發(fā)射脈沖重復(fù)頻率不同，PULSAR 5500的重復(fù)頻率過(guò)高而產(chǎn)生波的疊加的緣故，因此進(jìn)行下述試驗(yàn)以證實(shí)之：

（1）將PULSAR 5500的重復(fù)頻率減半（通過(guò)后面板上的一個(gè)開(kāi)關(guān)），前述的回波和雜波均降低很多；將PULSAR 5500的探測(cè)范圍由127mm（5in.）檔調(diào)到54mm（10in.）檔，前述的回波和雜波也降低很多。

（2）使用PULSAR 5500超聲檢測(cè)儀時(shí)，用油手指點(diǎn)觸棒材底部，前述的回波和雜波均降低很多；使用WT－2011超聲檢測(cè)儀時(shí)，用油手指點(diǎn)觸棒材底部，前述的回波和雜波幅度幾乎不變。

（3）在探傷靈敏度下調(diào)節(jié) WT－2011超聲檢測(cè)儀的掃描范圍及延遲，可明顯觀察到20多次底波。

2 分析

從超聲檢測(cè)儀的說(shuō)明書(shū)得知，WT－2011的重復(fù)頻率固定為約350Hz；PULSAR 5500的重復(fù)頻率分為150，600，2 400，4 800Hz四檔，隨探測(cè)范圍的調(diào)節(jié)而自動(dòng)改變并可由開(kāi)關(guān)選擇減半，在探測(cè)范圍127mm檔的重復(fù)頻率為2 400Hz，在254mm檔的重復(fù)頻率為600Hz，減半時(shí)分別為1 200，300Hz。

可設(shè)棒材中的縱波聲速為5 920m/s，則超聲波在此直徑棒材中的來(lái)回一次傳播時(shí)間為47×2/5.92≈15.9μs，此即為相鄰兩底波之間的時(shí)間間隔，也等于第1次底波與始波之間的時(shí)間間隔。因而第一周期的第27次底波與第一周期的始波的時(shí)間差為27×47×2/5.92≈429μs，重復(fù)頻率2 400Hz對(duì)應(yīng)的周期為1 000 000/2 400≈417μs，此即第二周期的始波與第一周期的始波的時(shí)間間隔，這時(shí)第一周期的27次以后的底波將與第二個(gè)周期內(nèi)的回波發(fā)生疊加（第一個(gè)周期發(fā)射的波還在棒材中傳播而未衰減掉，這時(shí)又開(kāi)始了第二次發(fā)射超聲波，這兩次發(fā)射的超聲波的回波將發(fā)生疊加）?？梢来晤愅啤?。因?yàn)榇税舨穆曀p較小，且探傷靈敏度較高，因而20多次底波的幅度仍然不低（試驗(yàn)（3）證實(shí)了這點(diǎn)），它們與第二個(gè)周期的回波疊加在熒光屏上重復(fù)顯示出來(lái)的效果是單個(gè)回波及雜波增高，這就是前述現(xiàn)象的發(fā)生原因，見(jiàn)圖2所示。

試驗(yàn)（2）中使用PULSAR 5500超聲檢測(cè)儀時(shí)，用油手指點(diǎn)觸棒材底部將使底波降低，因而底波次數(shù)大大減少，第一周期的多次底波不再與第二個(gè)周期的回波發(fā)生疊加，故單個(gè)回波及雜波均降低。試驗(yàn)（1）中降低重復(fù)頻率，使周期變長(zhǎng)，第一周期的20多次底波也不再與第二個(gè)周期的回波發(fā)生疊加，故單個(gè)回波及雜波均降低。

3 總結(jié)與建議

（1）探傷時(shí)選用重復(fù)頻率較低的超聲檢測(cè)儀，重復(fù)頻率調(diào)低時(shí)，尤其對(duì)于衰減小、厚度較薄的受檢件的高靈敏度探傷要注意，以免波的疊加使缺陷評(píng)定不準(zhǔn)。應(yīng)了解各種超聲檢測(cè)儀的重復(fù)頻率及其調(diào)節(jié)。若超聲檢測(cè)儀的重復(fù)頻率與探測(cè)（掃描）范圍聯(lián)動(dòng)時(shí)（探測(cè)范圍越大，重復(fù)頻率越低），注意應(yīng)使用大于受檢厚度的探測(cè)范圍。

（2）在制定受檢件的雜波驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)和評(píng)定雜波水平時(shí)，應(yīng)考慮超聲檢測(cè)儀重復(fù)頻率的影響，使兩種情況下的重復(fù)頻率盡量一致且較低。

（3）超聲檢測(cè)儀最好設(shè)計(jì)成可單獨(dú)調(diào)節(jié)重復(fù)頻率，不與探測(cè)范圍旋鈕聯(lián)動(dòng)；或者可調(diào)程度大些，如國(guó)產(chǎn)CST－26超聲檢測(cè)儀的重復(fù)頻率見(jiàn)表1。

表1 CST－26超聲檢測(cè)儀的重復(fù)頻率值

［1］中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)無(wú)損檢測(cè)分會(huì)編.超聲波檢測(cè)［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005.