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关于脉冲超声波的重复频率问题

来源:无损检测人才网 时间:2012-08-24 作者:梁金昆 浏览量:
文章概况:关于脉冲超声波的重复频率问题,超声波检测

1 脉冲超声波的两个频率术语

1.1 工作频率

即脉冲包络线内超声波的频率,这是大家熟悉的公称频率、中心频率等相近术语,具体数值为5MHz2.5MHz等。

1.2 重复频率

即每秒发射超声脉冲的次数,又叫脉冲频率、扫描频率。设脉冲周期为τ,则重复频率fh=1/τ

2 关于重复频率

2.1 为什么需要有重复频率?

脉冲波是持续时间短、间隔时间长的波;但在检测时,又必须是重复发射的波。这是因为:

1)检测期间内,探头在不停地运动,重复发来的脉冲波要保证声束扫查到应检部位的全部体积。资料〔1〕认为:当fh低于40Hz时,不利于实时扫查;

2)保持荧光屏有一定亮度。脉冲频率所以叫“重复频率”,是因为前后两个脉冲时间间隔近似为τ,但它们在荧光屏上的位置却是重复的、重合的,所以重复频率越高,荧光屏亮度也越高。荧光屏亮度低,不利于观察。根据人眼的视觉暂留和荧光屏的荧光暂留现象,一般认为:要求产生稳定图像最少的重复频率fh20Hz

2.2对重复频率的具体要求

然而,重复频率并非越高越好。重复频率高,会使荧光屏整个背景亮度高,甚至会有幻象闪烁,且还可能会导致不同脉冲信号间相互干扰。另外,重复频率高,仪器的功耗大,携带不便,一般认为fh不大于500Hz为宜。

综合考虑上述利弊,超声仪器标准要求fh50Hz~500Hz之间(?记忆不准,待查)

2.3 重复频率与工件厚度的关系

两个时间间隔近似为τ的脉冲,它们的影像在荧光屏上是重合的,但它们的声程差却很大。例如横波在钢中的速度Cs=3230m/s,假定重复频率fh=500Hz,两个脉冲的声程差为6.46米。这个声程差之少半为3m,可视为无衰减横波的最大理论扫描范围(即不与相邻脉冲相互干涉的范围)。而我们检测的工件最大厚度通常小于1m。所以在fh不大于500Hz时,不会发生脉冲信号干涉现象,似乎重复频率与工件厚度,没什么关系。“厚工件要重复频率低,薄工件要重复频率高”这样叙述,可能对厚度大于1m的, fh>1000Hz钢件而言的。一般情况下(fh80~200Hz),不需要考虑重复频率与工件厚度的关系。

2.4 重复频率和灵敏度的关系

这个问题,可能是:重复频率低、高,影响人眼的识别灵敏度。重复频率低时,背景暗,脉冲与背景对比度似乎大了;重复频率高时,背景亮度大,脉冲与背景对比度似乎小了,可能还有幻象波,影响检测可靠性,影响细小缺陷检出。

参考资料:

资料〔1〕:《美国无损检测手册.超声卷(上册)1996中译本.

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