〔TOFD杂记〕关于直通波与底波间隔至少20个周期的讨论

热度 21已有 930 次阅读2012-9-10 16:15 | 间隔,

〔按语〕:这本来是我已删除的今年9月6日发表的一篇文章。因为,近来有些争论,故而决定重新发表它。

0 序言

furulong 先生在一则评论中说:“在学习TOFD技术的时候,有提到空间分辨力的概念,一般要求直通波与底波的时间差至少满足20个周期,…TOFD检测薄板时很难满足20个周期的要求,。 ”

    此外,在远东网“BBS.高新技术部分,有个帖子,内容如下:

有人说:TOFD技术,一般要求直通波与底波的时间差至少满足20个周期 。

请问:JB4730.101推荐性选择参数,对T=12mm的钢工件而言,可以满足上述要求么?

首先,我认为: furulong 先生提到的一般要求直通波与底波的时间差至少满足20个周期 ,虽未见于什么标准,但也决不是空穴来风,而且,从提高深度分辨力来说,这一观点并不错误;然而,TOFD检测,还有需要大扩散声束的要求,希望波长λ与晶片直径D之比,即λ/D,应稍大一些,故而标称频率又不可太高。JB/T4730.101,是兼顾了深度分辨力和大的扩散声束这两方面要求,而做出的规定。根据我个人的推算,在声束(折射)角度α=600时,选择JB/T4730.101对应板厚的最高频率f,基本上满足直通波与底波的时间差为20个周期的要求(详见本文表1) 。但在α=700,或不选该表对应板厚的最高频率时,就不能满足直通波与底波的时间差为20个周期的要求了。

综合考虑后,我认为, JB/T4730.101推荐的参数决定的:直通波与底波的时间差大约为10--20个周期左右。因此,我认为:“一般要求直通波与底波的时间差至少满足20个周期”的说法,有片面性。

为了表明我的观点,写了这篇浅显短文。如有不当,请指正。

1 理解方法

 理解“直通波与底波的时间差至少满足20个周期”这一提法,最便捷的方法是: 将时间周期差,转换成空间周期(波长)差,即将时间差至少20个周期,转换成空间声程差至少20个波长。设底波声程为2L,直通波声程为2S,则下式成立:

=2L-2S20λ                

            /λ20

    反之,也可用/λ,来推算JB/T4730.101相关参数决定的底波与直通波时间差,是多少个周期。

2 相关公式

2.1 几何关系

当声束(折射)角度α=600时,工件厚度TS的关系是

S=(2/3).T.tgα=(2/3).T.tg600=1.155T

当声束(折射)角度α=700时,工件厚度TS的关系是

S=(2/3).T.tgα=(2/3).T.tg700=1.83T

    LST的关系是:

L=(T2+S2)1/2

2.2 波长计算公式

钢中纵波速度C6mm/μs,频率以xMHz表示时,f=x/μs

    λ=6mm/x

3 JB/T4730.101推荐参数进行相关计算的结果

见下列表1和表2

1 不同钢件厚度底波与直通波声程差△,以及△/λ

  (声束轴线折射角度α=600,钢,△=2L-2S)

T(mm)    2S(mm)    2L(mm) (mm) f(MHz)  λ(mm)   /λ

 12           28           37              9        15        0.4      22.5

 15           35           46             11       10       0.6       18.3

 35           81         107            26         5        1.2       21.7

备注:表中fJB/T4730.101对应板厚的最高频率,下表同。

2 不同钢件厚度底波与直通波声程差△,以及△/λ

(声束轴线折射角度α=700,钢,△=2L-2S)

T(mm)    2S(mm)    2L(mm) (mm) f(MHz)  λ(mm)   /λ

 12          44            50           6           15        0.4        15

 15          55            62           7          10         0.6       11.7

 35        128          146         18            5        1.2        15

4 结论

 1)JB/T4730.101,选择相应板厚的最高频率,声束轴线折射角度α=600时,对T=12--35mm的钢板件而言,直通波与底波的时间差基本能满足不小于20个周期的要求,见表1; 声束轴线折射角度α=700时,对T=12---35mm的钢板件而言,直通波与底波的时间差大约在15个周期左右,见表2。

2)从表1和表2计算结果来看,按JB/T4730.101推荐参数,T=15mm时,△/λ值最小。这是标准规定参数出现的偶然性。

3)上述表1和表2,计算使用的频率fJB/T4730.101对应板厚的最高频率。通常而言,检测时不一定会选最高频率,/λ可能比表1和表2数值还低。综合考虑后,我认为, JB/T4730.101推荐的参数决定的:直通波与底波的时间差大约为10--20个周期左右。


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发表评论 评论 (2 个评论)

回复 梁金昆 2012-9-10 17:24
我所以删除这篇文章,系因为强天鹏先生在《衍射时差法(TOFD)超声检测技术》(2011版)一书中,已经讲得很清楚了。
最近,有个年轻朋友硬说我:他 “自己后来也说他认为这个陈述是错误的”,真是令人啼笑皆非,故而又发表这篇短文。
回复 sweety 2012-9-14 09:59
谢谢

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