热度 10 |
理论上，超声远场的纵向分辨力，和按JB4730.3及JB/T9214-2010标准规定在CSK-1A试块上测的纵向分辨力，不同。前者和频率(波长)关系密切，理论上超声远场的纵向分辨力等于半波长，这本来是个再简单不过的问题了;而后者---实用的分辨力，即在CSK-1A试块上测的所谓分辨力(dB值)，却与频率(波长)没什么明显关系。关于在CSK-1A试块测得的分辨力，笔者发表了不少讨论意见;现就“理论上超声远场的纵向分辨力”问题---本不该成问题的问题，再发表如下意见。
1 纵向分辨力的定义和条件
1.1 概念和定义
纵向分辨力，又称轴向分辨力，它是指UT系统对声轴上前后两个有声程差反射点的分辨能力。可分辨两个反射点的声程差越小，纵向分辨力越高。
GB/T12604.1-2005 无损检测 术语 超声检测 有如下定义:
分辨力 超声检测仪器特性，以能够对两个反射体提供可分离指示时两者的最小距离来确定。
用声程差(mm)表示分辨力的大小，符合定义的本意，而用CSK--1A试块测三个反射体dB差，似乎不符合定义本意，让人不知所以。这正是笔者再三纠结这一问题的用心。
1.2 条件
设处于声轴附近前后两个点为A和B，而且它们具备以下条件:
(1)每个点的反射面积(和声轴大体垂直面积)F>λ2。λ是公称波长。这个假设是防止绕射干扰。
(2)A点的声影不落在B上。这个假设是防止入射和反射干扰。
2 影响因素公式推导
设两点的声程差为x，往返声程差为2x。显然，只有当脉冲宽度小于往返两点之间所需要的时间，A脉冲的后沿才会与B脉冲的前沿分开，两个脉冲才没有重叠和交叉。但实际上的可分辨，并不一定要两个脉冲完全分开。我们知道，一般脉冲持续时间大约为2-3个周期T(T=1/f)。我认为:允许两个脉冲有部分重叠和交叉，但又能区分它们的峰值，往返声程差为2x的时间至少为1个周期T，也就行了(笔者注:读者请看我的日志《〔TOFD杂记〕信号的深度分辨力和上、下盲区(上)》一文，里面提出了: 短脉冲信号的时间分辨力，大约为1个周期;空间的分辨力，大约为1个波长)，即
2x/c≥1/f (1)
2x≥1(c/f)=λ
x≥(1/2) λ (2)
式中:x—A和B两点可分辨声程差;
c—工件的声速;
f—探头标称频率
λ—工件中的标称波长。
由公式(2)可知看出: A和B两点可分辨声程差x至少(极限)应为半波长。标称频率f值越高，λ越小，可分辨声程差x越小，纵向分辨力越高---越好。
3 笔者注
(1)上述1个周期的脉冲时间，应该称为可分辨脉冲时间持续时间，它不同于脉冲全部持续时间;
(2)检波后脉冲宽度，与全部持续时间或1个周期，有什么关系，我尚不知。但我可以肯定，脉冲宽度及其隐含的可分辫周期，取决于仪器和探头的组合(综合)性能。因此，我认为，上述关于纵向分辨力极限是半波长的理论，只反映了可分辨脉冲时间持续时间为1个周期的影响，是纯理论的，理想的，实际使用的，要按标准规定去实测;
(3)CSK—1A试块三个反射面间距---单声程差，均大于常用频率下的半波长，不存在三个回波峰值不能识别---分辨的问题，不知标准为何又有30dB和6dB的要求？对CSK—1A试块而言，套“波长短，分辨力高”的思维，我认为:似乎不妥;或者说，所谓的30或6dB，大概与频率，没什么关系。希望通过试验检验这一观点。
