關于中心底面盲區高度的計算

只看該作者 · 2012-9-17 22:30:54

針對焊縫中心的底面缺陷，其信號可能隱藏在底面回波信號中以致無法識別，即中心底面盲區，盲區高度相當于底面回波信號的深度（見大部分文獻），則：

h為下表面盲區高度；tT為底波傳播時間；T為工件厚度。此時tp取底面回波4倍周期，為0.8us，則盲區高度為3.5mm。

理論上，底波信號是不可能完全覆蓋缺陷信號的，因為缺陷信號的回波時間小于底波的傳播時間，缺陷信號肯定可以發現，但是由于底波淹沒了一部分信號造成無法測量和定量。因此，作者對于“盲區高度相當于底面回波信號的深度”有不同的理解，因為當缺陷信號傳播時間加上缺陷信號周期時間小于底波傳播時間時，該缺陷是可以測量和定量的，所以可以考慮將缺陷信號傳播時間加上缺陷信號周期時間等于底波傳播時間時求出的缺陷與底面的距離高度作為中心底面盲區高度，如下圖，圖中缺陷波的寬度相當于中心底面盲區的高度。

此時，盲區高度計算公式：

此時tp取缺陷信號回波時間為1倍周期0.2us、2倍周期0.4us、4倍周期0.8us，則盲區高度分別為0.9mm、1.8mm、3.7mm。

本貼提出的中心底面盲區與大多數文獻提出的中心底面盲區的最大區別在于參考的信號是缺陷信號，這樣算出來的高度符合常理，根據底波來算，理解比較困難。

歡迎大家提出不同的想法。

furulong · 2012-9-17 22:36:54

補充：工件厚度T為40mm，PCS=2s=92，工件聲速c取5950m/s，探頭頻率為5MHz。

梁金昆 · 2012-9-18 06:28:24

樓主的探索，如同我的一些看法，支持，但要繼續細化！因為，許多地方，還需斟酌。我認為，復雜的計算，常不如簡單作圖。

furulong · 2012-9-18 08:31:43

梁金昆發表于 2012-9-18 06:28
樓主的探索，如同我的一些看法，支持，但要繼續細化！因為，許多地方，還需斟酌。我認為，復雜的計算，常不 ...

謝謝梁老的支持意見！

梁金昆 · 2012-9-18 10:05:10

有條件----有儀器和有試塊，不妨做個試驗。強天鵬先生說:從試驗結果來看，底面反射波的反射點與其上方(2S中垂線上)的盲區，很小，說服了我。

furulong · 2012-9-18 22:12:23

梁金昆發表于 2012-9-18 10:05
有條件----有儀器和有試塊，不妨做個試驗。強天鵬先生說:從試驗結果來看，底面反射波的反射點與其上方(2S中 ...

從理論上來說缺陷是可以被發現，但是測量和定量會存在困難，如果要考慮定量缺陷，底面的盲區高度也不小，理論計算也有幾個毫米。可能我們平時做實驗只是用于發現缺陷，沒有真正去測量它，我在做實驗的時候1mm深的矩形槽也可以發現有衍射波，但是由于衍射波和底面反射波有疊加部分，所以測量不利。了解這個底面盲區可能對缺陷是否是底面開口或近底面缺陷的判斷有一定幫助，因為理論計算兩三個毫米的近底面缺陷的衍射波會和底面反射波疊加，如果是底面開口，底面應該會有間斷。

如上圖，可以看出底面反射波基本沒有異常，因此我感覺不屬于底面開口的缺陷，應該是屬于近底面的缺陷，但是要測量該缺陷的高度比較困難，至于是什么缺陷，希望有經驗的可以評一下。說明一下：該圖片是從一些培訓PPT上摘錄的，里面評的是根部未熔合。

梁金昆 · 2012-9-19 11:33:25

本帖最后由梁金昆于 2012-9-20 14:44 編輯

furulong先生:您好！現將我當年的學習TOFD筆記節錄發去，僅供參考。該文概述中強調了分辨力和盲區計算，僅限于2S中垂線上;否則，是概念錯誤。

3.2 下盲區

3.2.1計算公式

R=T-｛〔(T2+S2)1/2-λ〕2-S2｝1/2 (12)

筆者注:該式僅適用脈沖持續時間為2個周期。有人把底波持續時間算進去，似是概念錯誤。缺陷衍射波在底波之前，它的持續時間不會超過兩個周期。
( 又附:公式中符號，從網上發過去，變樣了，T和S的平方，小括號后的1/2次方，中括號后的平方，以及大括號后的1/2次方，表示不清楚。包括下面數字的平方，如40的平方，成了402，62.8的平方，變成了62.82，等等，請諒。)

3.2.2 計算舉例

問題:使用5MHz、脈沖持續時間n為2個周期的探頭，檢測40mm厚工件，探頭對中心距2S=100mm。請計算下盲區R為多少？

已知:T=40mm，S=50mm，又知:

λ=C/f=(6mm/μs)÷(5/μs)=1.2mm，

斜大半聲程L2=(T2+S2)1/2=(402+502)1/2=64mm

斜小半聲程L1=L2-λ=64mm-1.2mm=62.8mm

h1=(62.82-502)1/2=38 (mm)

R=T-h1=40mm-38mm=2mm
實測值可能還低。
祝好！