热度 19 |
在远东无损检测资讯网的BBS上，李济科先生提出问题：直通波既然是紧邻探测面的折射纵波，那么它的折射角应该为多大呢？是否是90度？
对这个问题，我的回答如下：直通波是声束边缘的信号，其折射角与主声束折射角不同。如果要求直通波的折射角，必须明白边界角与信号幅度相关，有6dB角、12dB角、20 dB角……，理论上可以有无穷多个数值。
对大多数无损检测人员来说，边界角与信号幅度相关是一个新概念，因为在常规超声培训中没有这样说过。在衍射时差法（TOFD）超声检测理论培训教材中，出现了一个常规超声教材没有的新的声束边界角的计算公式：
sin g = Fλ/D
式中的F是扩散因子。就是这个F，把边界角与信号幅度联系起来。F的取值见下表：
|
波束边缘的声压下降值 |
6dB |
12dB |
20dB |
|
扩散因子F值 |
F-6 = 0.51 |
F-12 = 0.7 |
F-20 = 1.08 |
如果你想计算比声束中心波幅低6dB的边界角，你就把F-6 = 0.51带入公式；如果你想计算比声束中心波幅低12dB的边界角，你就把F-12 = 0.7带入公式……。
新公式比老公式更准确，也更科学。老公式往往会给人一个错误的概念：边界角以内信号幅度是不变的，边界角以外则没有超声信号，头脑里的印象难免如右图所示。而实际探头声场则是左图的情况，轴线上声压最高，往边缘声压逐渐降低，直至到零，并没有确定的“边界”。
不仅如此！公式中还有一个λ——超声波的波长，因为λ与频率相关，所以我们可以用这个公式计算声束中不同频率分量的边界角，这又是一个新概念。常规超声教材的老公式中虽然也有λ，但课上是不讲探头声场中不同频率分量分布情况的。
一个宽频带探头，其声束中包含了从高频到低频的多种分量，例如中心频率5MHz的探头，声场中除了频率5M信号外，还包含频率更高的6M、7M……分量，以及频率更低的4M、3M……分量。我们可以把不同频率的波长值l代入公式，就可以计算出各频率分量在声场中的分布。计算结果是：频率越高，声束边界角越小。由此得到结论是：超声波的高频分量集中在声束中心，而低频分量分布在声束较宽范围。
衍射时差法（TOFD）超声检测技术给我们带来的新概念还有不少，例如关于探头相对带宽定义、脉冲长度对分辨力的影响，关于激励脉冲与信号带宽的关系,等等。把这些概念搞懂了，回头看看常规超声技术理论，颇有一种“游刃有余”，“会当凌绝顶，一览众山小”的感觉。
不仅是超声波新技术，射线新技术也带来很多新知识和新概念，例如：数字射线照相中，数字图像灰度、不清晰度、信噪比如何理解和定义？数字图像灰度与底片黑度的对应关系？数字屏亮度与观片灯亮度对图像观察影响的可比性？数字图像的灰度-曝光量对数是否有类似胶片特性曲线的关系？数字照相信噪比与胶片照相信噪比的影响因素有哪些异同？等等。
无损检测新技术一方面给我们带来攻坚克难的利器，另一方面给我们带来大量以往不知道和不懂的新知识和新概念。掌握这些知识和概念是必要的，因为理论不搞通，实际应用就有盲目性！
把这些概念和问题搞清楚需要下很多功夫，除了查资料，细琢磨外，还要多请教，多交流，多做试验。我非常希望更多的同行加入无损检测新技术的理论研究。
面对无损检测新技术带来的林林总总的新知识和新概念，可以用两句话来表达感慨，并用以励志：一是“学无止境”！二是“世上无难事，只要肯登攀”！
