基于超声波水浸点聚焦探头测量材料弹性模量的方法

弹性模量是表征与评定材料力学性能的基础,本文基于超声波斜入射至异质界面时的波型转换原理,提出了测量材料弹性模量的方法.当超声纵波以小于第一临界角的角度入射至材料时,可在材料的底面和水的界面产生反射纵波与反射横波.通过计算材料表面回波与反射纵波、反射横波之间的声时差,并结合材料的厚度值可计算得到材料的纵波声速与横波声速,进而获得弹性模量与泊松比的数值.本文对厚度约2 mm的轧制铝和镍试样进行了超声测量,结果表明:弹性模量、泊松比的测量值与理论值之间的相对误差分别小于2%,6%.

超声点聚焦探头在球体中的声束发散与聚焦

探究了点聚焦探头焦点相对于球体在不同位置时的声束传播路径,讨论了进入工件内部的超声波束的聚焦与发散情况;分析计算出点聚焦探头在球体内实际焦距的表达公式,得到实际焦距与水层厚度等参数之间的关系;利用有限元分析软件建立点聚焦探头在球体内焦距变化的瞬态仿真模型,仿真结果与理论公式计算得到的结果基本一致;最后,通过实际焦距表达式确定了检测不同半径钢球的点聚焦探头的选型和水层厚度,实验现象验证了结果的可靠性。

合成孔径聚焦在水浸超声缺陷定量中的应用

针对水浸超声检测常用缺陷定量方法存在成本高或缺陷定量误差较大的问题,提出一种将原始检测数据经频域合成孔径聚焦技术(FSAFT)处理后再运用半波高法进行缺陷定量评价(FSAFT-DQM)的新方法。建立了水浸超声点聚焦探头FSAFT成像方法,制备了横通孔和平底孔试样,开展了FSAFT-DQM缺陷定量评价试验研究。试验结果表明:FSAFTDQM缺陷定量精度受检测深度影响不明显;当扫描步距不大于探头中心频率对应的半波长时,与半波高法相比,平底孔试样FSAFT-DQM缺陷定量误差由71.9%降低到10.0%以内;扫描步距在探头中心频率对应的半波长到波长之间时,图像频域插值算法将平底孔试样FSAFTDQM缺陷定量误差由17.2%降低到5.6%。研究结果表明:FSAFT-DQM能有效提高缺陷定量精度。