重復頻率對超聲波探傷的某些影響

廖小寧

（中國南方航空工業有限公司 產品檢驗部，株洲 412002）

某次對1Cr12Ni2W2MoVNb直徑47mm棒材使用頻率5MHz、晶片直徑14mm的直探頭進行超聲縱波接觸法探傷，所用對比試塊的平底孔直徑為1.5mm，使用美國PULSAR 5500超聲檢測儀發現靠近底波有一很高的回波，但使用國產WT－2011超聲檢測儀檢測時此回波降低很多，其位置基本不變，而且雜波也降低了。

探傷方法及波形顯示原理見圖1所示。每一個周期的始波、底波、缺陷波都將在熒光屏的某個位置重合、重復顯示。

圖1 圓棒縱波接觸法探傷及其波形顯示示意圖

1 試驗

因為所用探頭和探傷靈敏度調節均相同，從超聲檢測儀的工作原理［1］判斷，造成上述現象的原因很可能是由于兩儀器的發射脈沖重復頻率不同，PULSAR 5500的重復頻率過高而產生波的疊加的緣故，因此進行下述試驗以證實之：

（1）將PULSAR 5500的重復頻率減半（通過后面板上的一個開關），前述的回波和雜波均降低很多；將PULSAR 5500的探測范圍由127mm（5in.）檔調到54mm（10in.）檔，前述的回波和雜波也降低很多。

（2）使用PULSAR 5500超聲檢測儀時，用油手指點觸棒材底部，前述的回波和雜波均降低很多；使用WT－2011超聲檢測儀時，用油手指點觸棒材底部，前述的回波和雜波幅度幾乎不變。

（3）在探傷靈敏度下調節 WT－2011超聲檢測儀的掃描范圍及延遲，可明顯觀察到20多次底波。

2 分析

從超聲檢測儀的說明書得知，WT－2011的重復頻率固定為約350Hz；PULSAR 5500的重復頻率分為150，600，2 400，4 800Hz四檔，隨探測范圍的調節而自動改變并可由開關選擇減半，在探測范圍127mm檔的重復頻率為2 400Hz，在254mm檔的重復頻率為600Hz，減半時分別為1 200，300Hz。

可設棒材中的縱波聲速為5 920m/s，則超聲波在此直徑棒材中的來回一次傳播時間為47×2/5.92≈15.9μs，此即為相鄰兩底波之間的時間間隔，也等于第1次底波與始波之間的時間間隔。因而第一周期的第27次底波與第一周期的始波的時間差為27×47×2/5.92≈429μs，重復頻率2 400Hz對應的周期為1 000 000/2 400≈417μs，此即第二周期的始波與第一周期的始波的時間間隔，這時第一周期的27次以后的底波將與第二個周期內的回波發生疊加（第一個周期發射的波還在棒材中傳播而未衰減掉，這時又開始了第二次發射超聲波，這兩次發射的超聲波的回波將發生疊加）。可依次類推……。因為此棒材聲衰減較小，且探傷靈敏度較高，因而20多次底波的幅度仍然不低（試驗（3）證實了這點），它們與第二個周期的回波疊加在熒光屏上重復顯示出來的效果是單個回波及雜波增高，這就是前述現象的發生原因，見圖2所示。

試驗（2）中使用PULSAR 5500超聲檢測儀時，用油手指點觸棒材底部將使底波降低，因而底波次數大大減少，第一周期的多次底波不再與第二個周期的回波發生疊加，故單個回波及雜波均降低。試驗（1）中降低重復頻率，使周期變長，第一周期的20多次底波也不再與第二個周期的回波發生疊加，故單個回波及雜波均降低。

3 總結與建議

（1）探傷時選用重復頻率較低的超聲檢測儀，重復頻率調低時，尤其對于衰減小、厚度較薄的受檢件的高靈敏度探傷要注意，以免波的疊加使缺陷評定不準。應了解各種超聲檢測儀的重復頻率及其調節。若超聲檢測儀的重復頻率與探測（掃描）范圍聯動時（探測范圍越大，重復頻率越低），注意應使用大于受檢厚度的探測范圍。

（2）在制定受檢件的雜波驗收標準和評定雜波水平時，應考慮超聲檢測儀重復頻率的影響，使兩種情況下的重復頻率盡量一致且較低。

（3）超聲檢測儀最好設計成可單獨調節重復頻率，不與探測范圍旋鈕聯動；或者可調程度大些，如國產CST－26超聲檢測儀的重復頻率見表1。

表1 CST－26超聲檢測儀的重復頻率值

［1］中國機械工程學會無損檢測分會編.超聲波檢測［M］.北京：機械工業出版社，2005.