探究直通波

热度 21已有 1755 次阅读2011-8-9 22:52

        直通波是只在TOFD检测时出现的特有信号。第一次看到它就感到怪异:两个斜探头放在平板工件上,居然能有信号沿直线路径从一个探头传输到另一个探头。以往学过的超声物理知识从来不曾提到这一现象,它究竟是什么东西!

        在编写TOFD教材时,我根据国外资料是这样描述直通波的直通波在平直工件的表面以下,沿两个探头之间最短路径以纵波速度进行传播的波。直通波不是沿金属材料表面传播的表面波(对于真正的表面波,其波幅随与波传播表面的距离的增加呈指数衰减)。而是声束边缘的体积波

       写这段文字时,我对以下概念是明白的:直通波就是纵波,不是表面波,也不是爬波。

        直通波不是表面波的理由有三:1、直通波不是以表面波声速传输的;2、直通波不是沿表面传输的,当工件表面弯曲时,直通波就离开表面沿直线传输了;3、直通波的强度衰减与其到表面距离没有关系。

        直通波不是爬波理由是:爬波衰减很快,回波信号一般只能传输20-30mm,按往返计算声程,也就是40-60mm。而直通波轻易就能传输超过100mm

       但也有一个概念不明白:直通波的强度是怎样分布的呢?怎么会在表面附近出现一个很强的波呢?这个问题困扰我几年也没有想出答案。

       近期一边看李济科先生和hebutszb先生等人的讨论,一边反复思考,我终于想通了直通波强度分布问题:TOFD探头声场的强度分布遵守声束边界角公式,没有特殊性,工件表面附近并没有很强的波。直通波没有透入深度问题,越往深处,纵波的强度越大,只不过这里的纵波已经不是直通波。

        为说清楚问题,可进一步解释如下:请看图1TOFD探头发出宽波束信号在试块中传输,如果用微小探头在A点和B接收信号,哪一处信号波幅更高呢?你也许会想,应该是A点吧,因为该点有直通波存在啊!

 

       但是我认为应该是B点的信号波幅比A点高,因为B点比A点接近声束中心!并且,如果测量C点,那么C点的波幅更高,因为C点比B点更接近声束中心!越接近声束中心,波幅就越高,这就是探头声场的分布规律,TOFD探头声场并不例外!

    你也许会问:如果B点波幅比A点高,为什么我们在图上只能看到直通波信号,却看不到B点的信号?回答是:因为B点信号路径不经过TOFD接收探头,所以不能被探头接收,图上也就不可能显示。但图上看不到,并不代表该信号强度低。

       也许还有人问,图上显示的直通波宽度是不是直通波在工件表面以下的透入深度呢?我的回答:不是。直通波宽度是探头接收直通波信号持续的时间,与直通波在工件中的深度没有关系。

       最后一个问题:在一个平面上放置两个斜探头,为什么一个探头发出的直通波信号能被另一个探头接收到呢?我联想到一个搞CIVA软件的人解释该软件开发TOFD仿真所采用的互易原理,就通了——发射和接收探头是可以互换的。两个同参数探头,如果一个能发出直通波,那么另一个就能接收到直通波。


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发表评论 评论 (10 个评论)

回复 梁金昆 2011-8-10 09:59
好文章!使我对直通波有了深一步了解。直通波似只是βq=90度的一条纵波波线,谈不上什么透入深度!强总坦率承认我们还有疑问、困惑,是学术大家的科学态度!!!让我敬服!
回复 李济科 2011-8-10 10:11
是的,探头之间似有可逆原理。斜探头相对,才可接收直通波;两个斜探头同向放置,似乎就接收不到了吧?一斜一直两个探头,应该也不行!
回复 xcb526 2011-8-11 08:39
非常感谢这么深刻的分析!
回复 furulong 2011-8-11 13:50
对直通波的认识又加深一步,谢谢强总的总结。
回复 hebutszb 2011-8-12 20:55
学到了知识,更重要的是学到了解决问题的思路!现在我遇到一些问题,只知道一个劲的翻阅文献,国内的国外的,直至深入到那些看不懂的公式,却不知道发动一下主动性试着加入一些自己的思考,感觉像是被文献绑架了。
      看过强总的分析,感觉思路像是一下子从自己给自己画的越画越小的圈圈里跳出来了。‘
      谢谢!
回复 wangweiming521 2011-12-16 11:35
直通波是一个单独的波束吗,他的范围如何确定
回复 强天鹏 2011-12-16 21:57
直通波就是波束边缘的纵波,不是单独的波。它的范围和波幅可通过公式计算出来。
回复 lanmi 2012-4-13 16:03
直通波是探头发出纵波副波瓣90度折射波,其强度远小于主波瓣。管窥之见,见笑见笑
回复 强天鹏 2012-4-13 21:16
是主声束边缘的声波,不是副瓣。
回复 为人民服务 2013-9-12 19:23
谢谢强总的分享!图片好像不显示了。请问强总直通波是不是只要是两个斜探头发射纵波任何时候都存在的呢?与声速扩散角有关吗?如果表面开口缺陷是不是直通波会绕过缺陷继续传播呢?

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