文档介绍：第卷第期无损探伤. .
年月.
不锈钢爆炸焊
薄层厚度的超声测量
张字林莉吕香慧楼淼胡新东
.西北核技术研究所,陕西西安;.大连理工大学,辽宁大连
摘要:基于多层介质中超声波的传播特性,依据一△,× 这一公式,运用频谱分析的方法,对
基体上厚度分别为、、的不锈钢爆炸焊薄层进行了测量。实验选用标
称频率为和的探头,对样品的三个台阶分别取次波、次波、次波的波形。通过对实验结
果的分析和比较可得:选用探头次波形功率谱测量的薄层厚度与实际厚度最接近。
关键词:超声测厚;频谱分析;薄层;表面改性层
中图分类号:. 文献标志码: 文章编号:—
引言
利用超声检测方法对材料表面改性层特性如
尺度、弹性模量、结合强度、残余应力等进行表征是
改性层质量评价研究的热点。表面改性层的厚
度一般较薄,且存在一个甚至多个异质薄层,各薄层
的声阻抗相差不大,所以不同界面的超声回波相互图超声波在三层介质中的传播
叠加与干涉,增加了超声波测厚的难度。本文利用
出反射系数的模的表达式如下:
。一△厂× 这一公式,运用功率谱对所得超声波
—
信号进行分析。
十一一一:/言
: /
实验方法从上式可以得出,当超声波的频率/’满足:
. 实验原理厂一±: 一
⋯⋯, ,一,⋯
当超声波垂直入射到图所示的层状介质中
则反射系数的模取得一系列的最小值。即
时,布列霍夫斯基赫计算出中间层中的声压反射
薄层中的声速和最小值之间的频率间隔
系数,其表达形式为:
满足以下关系:
一
’㈩一△×
⋯
其中、厂表示从介质入射到界面上的反射当薄层中的声速。已知时,根据反射系数的模
最小值之间对应的频率间隔就可以求出薄
系数,为中问层的厚度,七为超声波在层中沿
层中的厚度。
轴方向的波数。
. 实验系统
当不考虑中间层中的衰减时,是为实数。若
本实验所用装置为超声脉冲回波水浸聚焦
层中存在衰减则是。为复数,可以将其表示为志一
检测系统,图给出了此检测系统的示意图。
,其中为层中的波数,卢为层中单位长度的
采用超声换能器直探头发射超声波,垂直入射
衰减量,单位是/。现考虑超声波在中间层的
到试样表面浸没在水中。由换能器接收超声
衰减,将尼。。的表达式代入式中进一步求解可得
波在试样中传播产生的多次反射回波,经超声探
第期张宇等:不锈钢爆炸焊薄层厚度的超声测量
伤仪放大后,借助采样频率的数字示波器完成波表和不锈钢声场参数的比较
形的观察、平均和数据采集。检测装置中吸声材
料的作用是消除试样下表面超声反射回波对检
测结果的影响。
数据分析
对实验样品共进行了次实验,前两次实
验选用频率为的探头,后两次实验选用
水
频率为的探头,每次实验对样品的每个
台阶采集个点的数据,每个点分别采集超声
波的次波、次波和次波进行比较和分
析: 。
吸声材料. 薄层中的传播时间
对样品的台阶从高到低依次标号、、,各个
图爆炸焊薄层超声检测装置
台阶各次波在不锈钢薄层中的传播时间如
实验仪器及型号:
下:
超声探伤仪:一
一号台阶:
数字示波器:一频率:
次波: 一×