超声波衰减与晶粒直径有什么关系？

jialei31

超声波透声衰减有些时候是可以通过两次或者多次回波的dB差大致测量，那么衰减与晶粒直径关系又是如何？有定量的公式吗？

tabu

没有定量的公式因为晶粒度是很难测量的，只能是说晶粒度越大（晶粒直径越小）衰减越小．
5 A' N0 D; S/ J: N介质中的声强衰减与超声波的频率及介质的密度,晶粒粗细等因素有关.晶粒越粗或密度越小,衰减越快;频率越高;衰减也越快
8 ~! P& X- ?3 k3 R0 m即0~1级(平均晶粒直径为0.35mm
~0.25mm),2级(平均晶粒度直径为0.177mm),3~5级(平均晶粒直径为
0.125mm～0.062mm),6～7级(平均晶粒度直径为0.044mm～0.031mm),8
9 l# A. X4 j" f6 i/ a3 `  L4 B级(平均晶粒度直径为0.022mm).分别对0.5MHZ,1MHZ,2MHZ,4MHZ,
1.25MHZ,2.5MHZ,5MHZ等7种频率进行了不检波超声底面反射波一次反射
B1,二次反射B2(相当于常规灵敏度下的测试结果记录),如图所示.
+ Z1 }% F% o7 v7 _# q0 K+ r通过长期生产检验验证,我们可以观察到晶粒度与选用频率有直接关系.0～
( @9 V! |. l9 n4 k, l3 E# ~+ X: M1级晶粒度只宜选用0.5MHZ频率,如使用1MHZ频率时,会产生一些探测清晰
% b+ Z0 }2 f/ F/ O: V度的影响.2级晶粒度时宜选用1MHZ～1.25MHZ探测,使用2～2.5MHZ频率
时就会有明显影响.3～5级晶粒度时宜选用2～2.5MHZ频率探测,用4～5MHZ
. S1 e! d: {1 v# R- ^时就有明显影响.6～8级晶粒度时方可选用4～5MHZ高频率进行探测.这就是
  [. G# @2 o" w: ?4 T说,当产品探测灵敏度要求高时,就必须使用高频率探头,而使用高频探头,又
2 S' G5 s2 F& }. G, e必须要求被检件晶粒度很细,才能达到检测目的.

[ 本帖最后由 tabu 于 2008-3-30 16:49 编辑 ]

kevin8hu

作为在现场可以方便测量的方法而广泛应用的是相对灵敏度测长法。这种方法是通过探头前后扫查时的回波高度超过距离—波幅曲线（distance amplitude curve, DAC）时阈值前后的波束路程来测量裂纹高度的一种方法。这种方法的测量精度主要取决于超声波波束的宽度，通过使用超声波波幅较窄的聚焦探头，可提高裂纹自身高度的测量精度。
& R' p; I9 A+ F# H3 s8 x' B      在实验室应用5MHz，折射角45°的聚焦探头，以直径1mm长横孔DAC为基础，使阈值变化时的焊接裂纹等的缺陷高度的测量精度和常规探头测量结果的比较得出：在使用聚焦探头的情况下，阈值设计的越低，精度越好，如果阈值为DAC的-25dB，误差的平均值及标准偏差都接近零，可见聚焦探头可以高精度的进行测量。之所以通过设计低的阈值能使精度提高，是由于在缺陷的端部产生的散射波也被检测系统作为缺陷的反射波测量出的缘故。
$ c* J5 v, I7 R/ l8 u0 v      疲劳裂纹、应力腐蚀裂纹等的缺陷高度测量经常使用端部回波法。这种方法是收集裂纹端部的散射波回波，然后由其波束路程和探头的折射角来测裂纹自身高度。使用45°折射角聚焦探头时，散射回波变得容易发现，而且测量精度也比常规探头增高。在实验室，对于铬钼钢产生的裂纹，通过使用常规探头和聚焦探头的上部回波表现形式的检测比较表明，使用聚焦探头时精度提高50％。对奥氏体系列不锈钢配管发生的自身高度0.5～17mm的尖端部位呈复杂形状的晶间应力腐蚀裂纹，通过利用聚焦探头的端部回波法，其裂纹自身高度曾以低于±1mm的精度进行了测量。
, K/ K. @$ Q1 B; A9 \      端部回波法测量本身简单，但回波的判别方法依赖于检查技术人员的水平和经验，存在客观性差的问题。另外，微裂纹并存、裂纹的形状复杂时，无法得到预期的精度，这一点也需特别留意。
# V; `8 g/ x; r8 m, P- c- S4 W      对发电设备水冷壁管内表面发生的腐蚀疲劳裂纹、不锈钢焊接部位产生的应力腐蚀裂纹及石化设备中的碱蚀脆化裂纹等的缺陷高度测量一般使用散射法（Time Of Flight Diffraoction,TOFD）。    TOFD法是BS7706中规定的方法，将发射探头和接收探头按一定的距离焊缝两侧放置，使发射探头发射出传播纵波，利用裂纹端部的衍射波测量裂纹自身高度。在没有裂纹的地方得到的信号仅是在试验体表面传播的横波和底层反射波的单纯波形，但在有裂纹的情况下，还会接收到来自裂纹上端及下端的衍射波。所以是求损伤图形上的各个信号的到达时间差，并由这些值测量裂纹深度及高度的方法。这些收集到的反射信号经波形数据转换，并由计算机处理后，变换成相位程度带明暗的灰色标度，探伤结果可实时图像显示。在常规方法中，入射角如果偏离10°，其灵敏度约降低25dB，而TOFD法为5dB，相对减小许多。可以说TOFD法具有不易受裂纹斜度影响的良好的裂纹检测性能。
" D, t' O) z# I3 ^; j# ~. `      应用TOFD法可以高精度的测量裂纹自身高度，例如：在水冷壁管腐蚀裂纹中，精度为±0.2mm。对板厚50mm的低合金钢产生的疲劳裂纹，其测量精度达到±5%。另外，对原来检测较困难的碱蚀脆化损伤所造成的裂纹顶端的晶间剥离的定量评价也可以应用TOFD法进行。但是，TOFD法信号微弱，而且根据探头的设定条件，其检测性能、测量精度受到很大的影响，因此，需要进行寻求最佳条件的预备实验。
$ f; M& v3 t" {$ S/ Q* B      目前日本正在研究使用大开口角的线聚焦探头，使在试验体表面发生泄漏弹性表面波（LSAW），以定量评价不锈钢晶间腐蚀（IGA）自身高度的方法。实验证明晶间腐蚀自身高度和LSAW回波振幅之间有着良好的相关关系。

tabu

不明白3楼回答的是什么问题了　

xubo-181

晶粒大,反射杂波多,衰减大,缺陷波无法辨别

jczxlls

材料的衰减和晶粒度有关，楼上说的很正确，晶粒大衰减就大。

在实际中，材料的晶粒度不可能完全均匀，超声波的衰减和晶粒度的平均值有关，如果想得到晶粒度和衰减的绝对关系目前还没有。
; [$ W6 F) |$ M' w+ t, o$ ^2 |
造成超声波衰减的因素很多，比如：声波的散射、扩散、反射和材质的衰减，因而不好确定单一的关系。
3 J5 W- L4 v2 @6 q! j  }
[ 本帖最后由 jczxlls 于 2008-4-5 05:52 编辑 ]

kevin8hu

原帖由 jczxlls 于 2008-4-4 18:02 发表 http://www.3dportal.cn/discuz/images/common/back.gif
材料的衰减和晶粒度有关，楼上说的很正确，晶粒度大衰减就大。
& A: W# K; U1 N. F
4 O/ o6 z% }! v! l9 i在实际中，材料的晶粒度不可能完全均匀，超声波的衰减和晶粒度的平均值有关，如果想得到晶粒度和衰减的绝对关系目前还没有。

- y& h% q5 i' @& T2 H造成超声波衰减的因 ...

1 a8 S/ l, l( w- I  h. a6 a你说的不对吧,应该是晶粒度大(晶粒越小),衰减就越小吧.

jczxlls

谢谢指正，应该是晶粒大的衰减越大。多打了一个度字。
% z" x, {( ]. Z; B
抱歉！
$ ^7 K7 b3 R1 h. P3 u7 j7 e1 r
# U/ q9 y% ~" ], `% B6 j

原帖由 kevin8hu 于 2008-4-4 19:22 发表 http://www.3dportal.cn/discuz/images/common/back.gif
  N2 A# L* k# k# c1 b& D
7 D, l$ z; U9 S6 y& C$ b你说的不对吧,应该是晶粒度大(晶粒越小),衰减就越小吧.

jialei31

怎么没见图片啊？请上传！

jstcchenxiao

在工件的材质、表面制备、表面耦合、频率相同的情况下晶粒越粗则摔减系数α越大

78780441

晶粒越大杂波越多  真的很难判`   以前搞了一年多   开始的时候眼睛直晕``哎```` 现在还有点晕  总是看不准`