关于超声检测分辨力的疑问

热度 19已有 1652 次阅读2012-10-10 20:34 | 远场分辨力

   
       本人的主要观点及疑问:对于课本中提到的分辨力测试方法我认为测试的都是纵向分辨力。为何标准
对纵波分辨力的要求要远大于横波?
      问题及疑问简述如下:
一、分辨力的概念
    超声检测系统的分辨力,从本质上应分为应主要分为横向分辨力和纵向分辨力两种。横向分辨力指
的是在某声程处,探头宽度方向上,分辨相邻反射体的能力,其反应的是以声束中心为参考,声压下降
ndB时的截面尺寸。纵向分辨力指的是在某声程处,在声束方向上,分辨相邻反射体的能力,其反应的是
系统对不同回波时间的反射体的分辨能力。
    至于课本中提到的表面分辨力、根部分辨力等应属于应的概念。
二、分辨力测试方法 
    对于超声检测系统的远场分辨力,特检课本及JB/T9214-2010标准给出了以下的测试方法:
    ①对于只探头:
    探头置于CSK-ⅠA试块上使85、91、100三个反射回波同时出现在屏幕上,则波峰波谷的分贝差即表
示分辨力,JB/T4730.3-2005要求直探头远场分辨力≥30dB。
    ②对于斜探头:
    探头置于CSK-ⅠA试块上使Φ50mm、Φ44mm、Φ40mm三个阶梯孔回波同时出现在屏幕上,并使Φ50mm
和Φ44mm回波等高,则此时Φ50mm和Φ44mm的波峰和波谷的分贝差即为斜探头的远场分辨力,
JB/T4730.3-2005要求斜探头远场分辨力≥6dB。
三、本人的观点及疑问
    我的观点:我认为,以上测试方法所测试的结果实质上反应的都是纵向分辨力,因为测试不同反射
体的回波靠的是回波声程不同。
    我的疑问:如果我的观点是正确的。那么影响纵向分辨力的最主要的因素应该是超声波的波长,波
长短则纵向分辨力好,波长长则纵向分辨力差,如此,按理说若其他条件相同(同频率,同脉冲宽度)
时横波的纵向分辨力应好于纵波。但为何标准和课本对横波和纵波的分辨力要求恰恰相反(如上所述纵
波≥30dB,横波≥6dB)?即便是纵波三个反射体最大声程差为9mm(100-91),横波最大声程差为6mm,
我想也不应对结果有如此大的影响吧?
    请教:不知是我哪里理解有问题,还是有没有考虑到的问题,请各位指教。最近没有时间亲自测试
,那位若有经验可分享一下。
   
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发表评论 评论 (12 个评论)

回复 丁伟臣 2012-10-11 07:17
首先我们得问:日常工作中,有人考虑分辨力问题了吗?测过吗?
然后再讲,如此规定有意义吗?
不同频率探头组合、不同的方向(横向和波束方向)有不同的意义,聚焦探头和非聚焦探头的特性更不相同,如此标准的规定,等于形同虚设!
回复 梁金昆 2012-10-11 10:36
文中提到的:(1)横向分辨力的问题,正是我也想提的问题;(2)为什么纵波的纵向分辨力高于横波的纵向分辨力?这个问题,好像有帖子讨论过,但我认为,似不深不透。希望和期待:理论和试验相结合的好答案!
回复 梁金昆 2012-10-11 11:10
横向分辨力的定义式叙述,值得斟酌。埋藏深度相同或相近的缺陷,不只探头宽度方向有,探头长度方向也有。恕直言。
回复 梁金昆 2012-10-11 11:39
同时,我想借此机会,希望朋友们讨论一下:对常规UT而言,提“远场分辨力”,有什么实用价值呢?
回复 梁金昆 2012-10-11 11:47
直射纵波无波型转换,强度很高;斜射横波,经过波型转换,强度---能量,再分配了,是否是个该考虑的(分辨力大小)因素呢?
回复 luolang1314 2012-10-11 14:42
如果提到纵向分辨力,横向分辨力,我觉得有必要将分辨力推广到三维。纵向分辨力主要是声程方向上的分辨力,在TOFD检测的时候,是厚度方向的分辨力。横向分辨力主要是指沿焊缝方向的分辨力?同意普通超声有探头宽度方向分辨力,也就是TOFD沿焊缝方向分辨缺陷的能力,与探头宽度有关,与探头直径也有关。探头长度方向的分辨力,其实就是纵向分辨力(沿厚度方向)在焊缝宽度方向的反映?TOFD无法在焊缝宽度上对缺陷定位,因此不存在该问题。但是,手工超声能在焊缝宽度方向上定位,理论上存在沿探头长度方向分辨力,但由于声束不是声线,实际上无法将沿长度方向分辨力与沿深度方向(纵向)分辨力区分开来。不知可否?
回复 luolang1314 2012-10-11 14:57
在做奥氏体不锈钢检测的时候,远场分辨力可能对晶粒粗大的噪声及底波波形形态有影响。远场分辨力对于手工超声普通检测,好像作用不大。但是对检测信号进一步分析好像有非常大的作用。如起波形态,静态波形,动态波形,以及利用小波分析降噪等都有关系。常规探头(2.5MHz,fai20)在对细晶材料和粗晶材料进行检测时,底波波形明显不同,粗晶材料可观察到明显的林状回波,细晶材料则底波尖锐、清晰。
回复 梁金昆 2012-10-11 15:52
常规A型脉冲回波显示,只能区分有一定声程差(时差)的信号,似乎仅是一维分辨。对于声程差(时差)不大的,埋深相同或相近,并列相邻的缺陷,难以区分;除非,它们引起了明显的声程差。似乎无法涉及横向分辨力,是UT方法的天然缺陷。这么认识,当否?
回复 luolang1314 2012-10-13 13:46
按照标准4730的方法,我对直探头分辨力进行了测试。在对1.25M fai20直探头分辨力测试时出现了比较奇怪的现象。检测设备HS800,探头如上述,分辨力测试的结果20lg(88.5/12.3),但是底波前面的两小波已经很难区分开来,改TOFD模式测量时间发现底波Tn=2.04us,两小波时间间隔为0.92us。纵向分辨力的定义当中,“纵向分辨力指的是在某声程处,在声束方向上,分辨相邻反射体的能力”,这种无法分辨相邻反射体的1.25M探头分辨力测量值比2.5M fai14探头测量值(20lg(42/19.3),且能区分两小反射体,Tn=1.03,两小反射体时间间隔为2.03us)还要高的现象非常荒谬!
这说明对于分辨力测试方法可能掩盖了它的原来涵义。
对于孙工认为"影响纵向分辨力的最主要的因素应该是超声波的波长,波
长短则纵向分辨力好,波长长则纵向分辨力差",查了文献发现,在地震研究当中,对此问题已有分析。
根据分辨力的原始定义“区分相邻缺陷的能力”,影响分辨力的因素应该有三个,第一是波长,第二是信号延续时间(Tn),第三是要区分相邻缺陷之间的时间差。
由于普通A扫信号已经处理过,使得信号延续时间概念淡化,改变检波方式可以观察到。
对于波长,看起来简单,实际上比较复杂。实际超声检测当中,并不是单一频率,所以波长也不是单一。单纯的说纵波波长较长,横波波长较短,所以分辨力就高,只是理论分析。有文献指出,纵波频谱当中,高频信号较宽,横波频谱当中低频信号较宽,可能这也是影响分辨力的一个因素。
实际上提高检测分辨力的的主要因素是信号延续时间(如Tn),这也就是硬件升级的主要方向,而不是降低速度或降低波长等。
回复 luolang1314 2012-10-13 16:40
顺便把斜探头横波的分辨力测了一下。可能购买的探头不好。发现横波分辨力20lg(25/15), 但很难将两个小波区分开来。延续时间Tn=1.28us,两小波时间差0.46
回复 pkpengkai 2012-12-6 20:59
大家对于高频探头的分辨力测试有没有什么好方法?可以同时利用A扫和C扫嘛?
回复 高者自清 2014-7-20 09:28
纵波三个反射体最大声程差为9mm(100-91),横波最大声程差应为3mm(50/2-44/2=3),不是楼主说的6mm,在检测中一般能满足要求.两者比较的意义不大.

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