理论教育 影响缺陷定量的因素:探究与优化

影响缺陷定量的因素:探究与优化

时间:2023-06-17 理论教育 版权反馈
【摘要】:因此在实际检测中,频率f偏差不仅影响底波法调节灵敏度,而且影响当量计算法对缺陷的定量。缺陷变小时,波高急剧下降,很容易下降到检测仪不能检出的程度。若缺陷位于3N以内时,利用计算法确定缺陷当量时,将会使定量误差增加。

影响缺陷定量的因素:探究与优化

1.仪器的影响

仪器的垂直线性对定量精度有较大影响。垂直线性差,定量误差大。

接收电路中影响垂直线性的有衰减器、高频放大器,视频放大器等。不同的标准中,规定了不同的测试方法。一种简单的测试方法是采用规定的人工反射体产生的脉冲回波,用仪器上的衰减器改变屏幕上显示的回波高度,以测得的回波高度值与相应衰减量对应的理论波高的最大差值作为垂直线性误差。这种方法测得的垂直线性误差综合了衰减器和放大器等接收电路各部分的误差值。

2.探头性能的影响

(1)频率的影响 定量时,如果是用缺陷波相对于底波的分贝差来计算,频率对大平底与平底孔回波高度的分贝差有直接影响。由978-7-111-59628-8-Chapter04-60.jpg可知,频率f增加,λ减少,ΔBf减小;频率f减小,λ增加,ΔBf增加。因此在实际检测中,频率f偏差不仅影响底波法调节灵敏度,而且影响当量计算法对缺陷的定量。

(2)晶片尺寸的影响 晶片尺寸影响近场区长度和波束指向性,因此对定量也有一定的影响。

(3)探头折射角的影响 超声波倾斜入射时,声压往复透射率与入射角有关。对于横波斜探头而言,不同折射角的探头的灵敏度不同。因此探头折射角的偏差也会影响缺陷定量。

3.耦合与衰减的影响

耦合剂的声阻抗和耦合层厚度对回波高有较大的影响;当探头与调灵敏度用的试块和被探工件表面耦合状态不同,而又没有进行恰当的补偿,也会使定量误差增加,精度下降。

由于超声波在工件中存在衰减,当衰减系数较大或距离较大时,由此引起的衰减量也较大,如不考虑介质衰减补偿,定量精度势必受到影响。因此在检测晶粒较粗大或大型工件时,应测定材质的衰减系数,并在定量计算时考虑介质衰减的影响,以便减少定量误差。(www.daowen.com)

4.工件几何形状的影响

工件底面形状不同,底面回波的高度也不同,凸曲面会使反射波发散,回波降低;凹曲面会使反射波聚焦,回波升高。对于实心圆柱体而言,外圆径向检测实心圆柱体时,入射点处的回波声压理论上同平底面工件,但实际上由于圆柱面耦合不及平面,因而其回波低于平底面。

工件底面与检测面的平行度以及底面的粗糙度、干净程度也会影响底波高度。当工件底面与检测面不平行、底面粗糙或沾有水迹、油污时,将会使底波下降,这样利用底波调节的灵敏度将会偏高,缺陷定量误差增加。实际检测中应综合考虑以上因素对定量的影响。

5.缺陷的影响

工件中实际缺陷的形状是多种多样的,缺陷的形状对其回波波高有很大影响。平面形缺陷波高与缺陷面积成正比,与波长的平方和距离的平方成反比;球形缺陷波高与缺陷直径成正比,与波长的一次方和距离的平方成反比;长圆柱形缺陷波高和缺陷直径的1/2次方成正比,与波长的一次方和距离的3/2次方成反比。

对于点状缺陷,当尺寸很小时,缺陷形状对波高的影响就变得很小。当点状缺陷直径远小于波长时,缺陷波高正比于缺陷平均直径的3次方,即随缺陷大小的变化十分急剧。缺陷变小时,波高急剧下降,很容易下降到检测仪不能检出的程度。

缺陷方位也会影响到回波高度,另外缺陷波的指向性与缺陷大小有关,而且差别较大;另外缺陷回波高度还与缺陷表面粗糙度、缺陷性质、缺陷位置等有关。

若缺陷位于3N以内时,利用计算法确定缺陷当量时,将会使定量误差增加。

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