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1、超声波探伤中的当量计算一、当量计算公式及其应用论证“距声源三倍近场区以远的声波近似于球而波”的文献很 容易查找，恕不赘述。在此仅引用两个关键性的公式，得出计算场当 量的一般公式：（1）Pb= Po 金(2)式中： /缺陷的反射声压內底而反射声压仇一一换能器起始声压S,压电晶片面积Sf缺陷而积九超声波波长X一一缺陷深度或工件厚度，即反射面与探测面之间的距离设有两个缺陷：实际探伤过程中发现的缺陷力，其深度为面积为定起始当量的假想平底孔人，其深度为怎，面积为其声压发 射比值为：若缺陷发射声压比假想平底孔反射声压高0dB,则20存每=P20&絆20倚嵋P = 20f_ .垒 Xf %p y心=10环守
2、収f =(3)A式中：丿= 10称为分贝系数k =袪称为深度系数(3)式为起始当量是如,，工件厚度(或分层探伤之层深)为忍时, 求深度为行，卩分贝的场当量计算公式。0=0时，j=10=l, (3) 式可简化为： = kb对于具体的探伤工件而言，札、X,（起始当量直径，厚度）均为定值。 所以在Odb条件下，即场波高度等于起始灵敏度的给定屏高时，场当 量与其深度成正比，全厚度探伤时RS1 （即场不可能存在于底波之后分层探伤时，超过分层深度的缺陷之心z即R21。R值 是由于深度关系而扩大或缩小的售数。例1：叶轮厚350mm,2起始灵敏度，在150mm深发现一个Odb 缺陷，求其当量？解：札二純二卷2
3、二二0.9mm例2：顶盖厚370mm,分层探伤，己定好200mm深4起始灵敏度, 发现300mm深，有一个一Odb缺陷，求其当量？解:哲二純二號 4二6mm若卩0则7 = 10-1, j的物理意义是由于场波比假想平底孔的理论波 高值（即定起始灵敏度调整归零时的给定波高）高出卩分贝，所以此 场较同一深度的“零分贝当量”要大若干倍，这个倍数值就是j,可 以由木文开始介绍的十七个常用对数值求出足够准确的近似值。例3：平顶盖厚350mm,4起始灵敏度，在200mm深，发现一个 27db的缺陷，求其当量？解：0/ = jk札=1 昭諜 4 = 4 令 2 3 = 11加n二、底与假想平底孔的分贝差探伤中
4、定起始灵敏度，实际上就是先求出相应于工件厚度（或分层深 度处）的底波与同一深度的假想平底孔（如2）反射波的分贝量，通 过调整归零的具体操作，使底波与假想孔反射波的差值出现在屏幕 上。以下就几种特例求出底/孔分贝差，最后写出一般表达式。（一）平面锻件全深度探伤时，底/孔分贝差的计算先求出大平底与同一深度假想平底孔的反射声压比% 二 P。哙二 M2% | = 2 叫 ocg r厂TOCsr厂TOC1 + 2匚=01耳_ Pb此时（10）式的曲率修正项等于零，耳_耳,即可按（9）式计算, 由于（9）式就是平面锻件底/孔差的表达式，（10）式则是在此基础 上增加了曲率修正项的一般表达式，所以可以将（9
5、）式代入（10） 式得出一般公式：DD20/ = 314+20bt-10/（11）g PsS 丿rF1例6：在转子轴颈探伤，壁厚为200mm,内孔直径为100mm,以2.5mc探伤，求2起始灵敏度的分贝差值？解：PR201 雀=31.4 + 201 n - 101 x PF* r250= 31.4 + 20/2-10/,=30AJB例7：使用2mc探头探测转子，转子90内径，壁厚435mm,在370mm 处缺陷较多，为鉴定2密集区需分层探伤，求起始灵敏度下底/孔分 贝差值。解:=2mmV=40 注二0& 27435u 二 401 业二 401 = 2.1dB8 Xf 370W = 20/,二-
6、2dB2.5mc10/ - = 10/+=10.3dBS 84520/ = 20/ 4.35 = 20/ 4.5 = 13dBggg201 吃=31.4 + 20ln-l0l-u-V-W = 33.4dBS p88 r三、根据波高计算当量大小有时，将底波调至全屏高，若设备垂直线性良好，则可根据此时场波 高度及深度计算当量大小。例8：某工件厚600mm,底波调至全屏高，在320mm处发现屏高的缺陷，求其当量大小，此时探头频率为4mc。解：求600mm深底/孔分贝差（例如与2假想平底孔之差）20/ 坨二31.4 + 20/,6-20/ 巴乞二43必8 PF88 2.5加c（2）求场与底波的分贝差2
7、6（）（）二 20/ 5 二 4.5dB3203（3）求场与假想平底孔的分贝差试想，孔较大平底低39dB,场较大平底低4.5dB,所以场比孔要高出 43-4.5 = 38.5Db（4）求场当量394z-=必 = io40 320600 2 a 1 Omm四、屏高与分贝的换算例9：有一垂直线性较好的设备，将某波峰调至5格高，后再衰减2分贝,问此时波峰应为几格高？20/“ = 2 乂40/“ = 4由前述可知：40 J = 4所以 = 4故此波应降至4格高，同理可推算出降4dB、6dB、8dB 10dB、12dB 的相应波高值，反之根据这些对应值可看出设备是否具备良好的垂直 线性。例10：有一波峰
8、经衰减后降至给定高度3格屏高，分贝数为12dB, 若再某同一图像上还有另外两个波峰，一为3.5格，一为2格，分别 求其dB值。（通过计算，不在动衰减器）解:对于3.5格高的波峰而言3 50 = 20.亍=1.4個其衰减分贝值应为21 + 1.4=22.4dB对于2格高的波峰而言20 = 20.二=-3.5dB其衰减分贝值应为21-3.5= 17.5dB如果我们将给定波高固定，再在实践中反复演算几次，上下相差一两格的dB差值是不难记的，这样就会使探伤过程更迅速一些。五、总结1、常用对数值可以归纳为下表（丿二14，卩二40/&）J = 2,3,4,5,6,7,8,9,10p = 12,19,24,28,3 1,33.7,36,38.1,40.3456789 1O7_2,3，4,5,6,7，_8，9_P = 7,5,4,3,2.7,2.3,2.1,1.92、场当量计算公式As3、底/孔分贝差公式2% - 引“ + 2吩； _ “ 丁 _ W式中：分层修正值 呪=40号起始当量修正值V = 40/号 频率修正值W = 20盏 n为工件厚度除以100所得值R为轴件外径I为轴件内孔直径
超声波探伤中的当量计算
