从刘恩凯的日志当中,第一次关注ASME规定横波斜探头对信号噪声比有3:1的说法,个人觉得ASME对信噪比有要求是非常必要的。不知道ASME当中斜射纵波探头有没有类似信号噪声比的相关要求?信噪比如何得到?相关规范及测试方法是否统一呢?
从梁老的日志当中,同样关注这个问题。带着这个问题,重新整理以前在做奥氏体不锈钢超声检测时做的一些基础实验。以前也同样遇到过这么一个问题。
现针对信噪比进行文献搜索及整理,并谈谈我的一些认识。
之前的一些小实验:纵波斜射双晶针对奥氏体不锈钢焊缝进行检测时发现,射频模式下缺陷噪声比较低,约为20 log(66/52.5)=2dB;全检波模式下,其它参数不变,对应的缺陷噪声比为20 log (46.1/11.25)=12.25dB,同一缺陷处横波单晶斜探头(K1)缺陷噪声比为9.54dB。
同时全检波模式下,纵波斜射双晶探头能发现较弱自然裂纹的缺陷噪声比为20 log(40.3/24.8)=4.21dB,相应的横波缺陷噪声比3.41dB,与噪声难以区分开,容易漏检;推测纵波极限缺陷噪声比为2dB,横波缺陷噪声比约为4dB。(注:此次检测的试块为N08810自然裂纹试块。该试块来之不易,为实际焊接模拟试块。经历过各种检测,采用X射线机25分钟曝光检测发现三处裂纹,一处非常细微;采用源及加速器检测只发现两处大裂纹,第三处细微裂纹无法检出;采用普通横波探头发现两处疑似裂纹信号,用CSK-3A试块DAC曲线确定灵敏度,信号为评定线附近,用自制N08810试块fai 2*30 DAC曲线确定灵敏度,信号为刚过定量线,第三处细微裂纹无法检出;对超声检测最严重处切割,宏观检测肉眼即可发现明显裂纹,裂纹自身高度5mm左右,实际图片见我的相册,采用纵波斜探头检测发现剩下两处裂纹,其中细微裂纹可检出;TOFD检测未发现相关缺陷,可能不适用。目前试块被焊接试验室保管,可以借用,但不得拿走。如有机会用相控阵进行检测,检测方法就基本全了)
查阅国内超声教材《超声检测》郑晖2008版,信噪比有明确规定和测试方法。
一般以200mm声程处fai 1 mm平底孔反射回波H信与噪声杂波H噪之间的分贝差来表示信噪比的大小
即 det=20 log(H信/H噪)。
但是没有规定信噪比达到多少符合相关要求,以及对影响信噪比的因素进行分析。仅仅说明了测试方法而已。另据2001年《奥氏体不锈钢超声检测规程》当中指出信噪比大于20dB,不知道什么原因,4730-2005附录没有将其引入。个人觉得,可能这个要求较高,当时采用普通制作工艺的探头无法达到该信噪比要求。
根据一篇文献《对钛合金超声检测中杂波水平要求的剖析》夏纪真老师的一篇研究文章,进行仔细阅读后,觉得和我之前的观点“杂波有因,噪声可用”不谋而合。
要研究信噪比不能不研究杂波水平。
文中提出当时评定杂波水平的标准方法,仅在美国军用标准中曾规定以相同金属声程平底孔当量进行标示。这和超声教材关于信噪比的规定有着渊源关系吧?
因对奥氏体不锈钢焊缝超声检测进行实际检验和TOFD检测研究,对于信噪比有了新的要求和认识。
国标奥氏体不锈钢检测(4730附录N)当中明确提出可检条件母材DAC和焊缝DAC其间距小于10dB,言下之意对于大于10dB不可检?
俄罗斯相关规范规定有两条:信噪比,即参考反射体比相应检测范围内的最大组织结构噪声至少要高6dB;对纵波斜探头来说,超声波束角度改变应小于5°,以免定位偏差大。
我的一点思考:
1,首先解决粗晶材料杂波水平(噪声)评价方法的问题。对于奥氏体不锈钢、钛合金等粗晶材料,极需要关注杂波水平的相关研究。
2,信噪比的定义及规范测量方法。需要标准支持。
3,因我自己没有相关试块,采用自然缺陷或固定深孔反射体回波与噪声的比值进行研究,需要相关的实验支持。
对于提高信噪比的方法,有文献指出两个办法,第一是研究更合适的探头;第二提高对信号处理方法(小波变换等)。
关注粗晶材料的信噪比,刻不容缓。
因为很多奥氏体不锈钢焊缝其实可以和普通碳钢一样做超声检测的。如笔者实际检测当中的304、316等材料的焊缝,并且普通横波检测效果较好,纵波检测效果更好,TOFD检测效果良好。
粗晶材料的UT 纵波双斜探头检测效果非常明显。N08810 TOFD检测信噪比似乎不如普通横波检测、双晶纵波检测,值得经一步研究。
补充一下:ASME横波检测信噪比换算一下,大概为9.54dB;俄罗斯奥氏体不锈钢检测规范信噪比6dB的要求,比较合理,而N08810自然缺陷纵波缺陷噪声比远远低于6dB的要求,可能为自然缺陷和人工反射体回波特征不同,自然缺陷更具说服力,但实际当中不容易模拟自然缺陷;国标对奥氏体不锈钢焊缝两条曲线分贝差是否为间接信噪比要求?值得研究和进一步规范。