图2-44 材料中无夹杂物时y=3mm处的A扫描信号图

对再制造毛坯质量进行超声检测过程中，由于缺陷性质难以判定，往往会使一些具有非危险性缺陷（通过后续加工可以改善甚至消除）仍然具备再制造价值的废旧产品被废弃，造成资源的浪费，另外也可能会使一些含有危险性缺陷（如扩展性裂纹）的废旧产品成为漏网之鱼，混入到合格产品之列，直接威胁再制造产品的使用安全，动摇用户对再制造产品的信心，进而影响整个产业的推广和应用。

目前超声检测对缺陷的定性评定主要是波形判断法（经验法）或相位分析法^[148]，根据超声检测A扫描曲线上缺陷回波形状的细微差别，例如视频显示或射频显示正负振幅关系、回波宽度、波峰形态、回波前沿的陡峭程度及回波后沿的下降斜率，以及移动探头时缺陷回波的变化情况（波幅、形状、动态包络、数量等），还可以根据底波高度损失情况，结合缺陷在被检件中的位置、分布情况、缺陷的当量大小、被检件的制造工艺和材料特点做出综合判断，评估出缺陷的种类和性质。必须指出，这种判定方法很大程度上依赖于检测人员的经验、技术水平，以及对特定产品的特性、制造工艺的了解程度，其局限性显而易见，很难推广成为普遍适用的评定方法。此外A扫描信号所包含的缺陷信息也极为有限，主要包括回波幅值大小、位置、波形包络形状，而缺陷对超声响应的频谱等重要信息并没有显示出来，这些信息中包含了大量与缺陷特性有关的有用信息。利用缺陷回波信号的频谱分析对缺陷进行定性分析，目前还停留在仅靠频谱形状这一单一因素来判断，虽然某些场合下，这种方法可以区分出缺陷的类型，但是也有一些场合并不适用（例如采用超声纵波直探头探伤时，Fe314激光覆层中气孔缺陷与延伸方向垂直于纵波传播方向的裂纹缺陷回波信号频谱形状相同）。因此，这种缺陷定性分析方法的局限性显而易见。

本书通过对碳素钢中常见的几种类型缺陷散射声场数值模拟，发现相同的检测条件下，不同类型缺陷的散射声场特征明显不同，例如波形的种类、能量分布、传播方向等均有区别，并且缺陷类型不改变（如裂纹），超声波相对于缺陷的传播方向改变时，其散射声场也会发生变化。因此，如何充分利用这些有用信息，提出一种简单、可靠的缺陷类型判别方法非常必要。

图2-45所示为碳素钢中孔洞形缺陷数值模拟A扫描信号的傅里叶频谱分析结果。图2-46和图2-47所示为碳素钢中裂纹类缺陷数值模拟A扫描信号对应的频谱分析结果。结合图中的分析结果可以看出，孔洞类缺陷的频谱图形状与直裂纹（超声波传播方向与裂纹扩展方向垂直）缺陷的频谱图相同，因此不能根据频谱形状来区分裂纹和孔洞缺陷。裂纹扩展方向与超声波传播方向改变（不垂直）时，其频谱形状有明显变化，结合图2-25及图2-29数值模拟结果分析可知，频谱形状发生变化的原因在于裂纹缺陷的散射声场发生了变化（各波形的能量分布及传播方向有所改变），图2-48和图2-49分别为Al₂O₃夹杂物和MnS夹杂物缺陷的数值模拟A扫描信号对应的频谱分析图，相比于孔洞和裂纹类缺陷，碳素钢中金属夹杂物缺陷超声响应频谱图的显著特点是图形边缘锯齿形比较密集。鉴于裂纹类缺陷回波的频谱形状与超声波的传播方向（或探头的扫查方向）紧密相关，可以考察孔洞类及夹杂物缺陷回波频谱形状是否随着超声波传播方向的改变而改变，从缺陷回波信号中提取有效的特征参数来区分缺陷的类型。

图2-45 孔洞缺陷的频谱分析图(www.daowen.com)

图2-46 直裂纹缺陷的频谱分析图

图2-47 倾斜裂纹缺陷的频谱分析图

图2-48 Al₂O₃夹杂物缺陷的频谱分析图