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探究直通波

来源:无损检测人才网 时间:2012-08-24 作者:强天鹏 浏览量:

直通波是只在TOFD检测时出现的特有信号。第一次看到它就感到怪异:两个斜探头放在平板工件上,居然能有信号沿直线路径从一个探头传输到另一个探头。以往学过的超声物理知识从来不曾提到这一现象,它究竟是什么东西!

在编写TOFD教材时,我根据国外资料是这样描述直通波的直通波在平直工件的表面以下,沿两个探头之间最短路径以纵波速度进行传播的波。直通波不是沿金属材料表面传播的表面波(对于真正的表面波,其波幅随与波传播表面的距离的增加呈指数衰减)。而是声束边缘的体积波

写这段文字时,我对以下概念是明白的:直通波就是纵波,不是表面波,也不是爬波。

直通波不是表面波的理由有三:1、直通波不是以表面波声速传输的;2、直通波不是沿表面传输的,当工件表面弯曲时,直通波就离开表面沿直线传输了;3、直通波的强度衰减与其到表面距离没有关系。

直通波不是爬波理由是:爬波衰减很快,回波信号一般只能传输20-30mm,按往返计算声程,也就是40-60mm。而直通波轻易就能传输超过100mm

但也有一个概念不明白:直通波的强度是怎样分布的呢?怎么会在表面附近出现一个很强的波呢?这个问题困扰我几年也没有想出答案。

近期一边看李济科先生和hebutszb先生等人的讨论,一边反复思考,我终于想通了直通波强度分布问题:TOFD探头声场的强度分布遵守声束边界角公式,没有特殊性,工件表面附近并没有很强的波。直通波没有透入深度问题,越往深处,纵波的强度越大,只不过这里的纵波已经不是直通波。

为说清楚问题,可进一步解释如下:请看图1TOFD探头发出宽波束信号在试块中传输,如果用微小探头在A点和B接收信号,哪一处信号波幅更高呢?你也许会想,应该是A点吧,因为该点有直通波存在啊

但是我认为应该是B点的信号波幅比A点高,因为B点比A点接近声束中心!并且,如果测量C点,那么C点的波幅更高,因为C点比B点更接近声束中心!越接近声束中心,波幅就越高,这就是探头声场的分布规律,TOFD探头声场并不例外!

你也许会问:如果B点波幅比A点高,为什么我们在图上只能看到直通波信号,却看不到B点的信号?回答是:因为B点信号路径不经过TOFD接收探头,所以不能被探头接收,图上也就不可能显示。但图上看不到,并不代表该信号强度低。

也许还有人问,图上显示的直通波宽度是不是直通波在工件表面以下的透入深度呢?我的回答:不是。直通波宽度是探头接收直通波信号持续的时间,与直通波在工件中的深度没有关系。

最后一个问题:在一个平面上放置两个斜探头,为什么一个探头发出的直通波信号能被另一个探头接收到呢?我联想到一个搞CIVA软件的人解释该软件开发TOFD仿真所采用的互易原理,就通了——发射和接收探头是可以互换的。两个同参数探头,如果一个能发出直通波,那么另一个就能接收到直通波。

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