重復(fù)頻率（PRF）設(shè)置不當(dāng)引起幻象波分析

張博

【摘? 要】隨著檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展數(shù)字化超聲檢測(cè)儀器被廣泛應(yīng)用。大多數(shù)數(shù)字化儀器重復(fù)頻率（PRF）根據(jù)檢測(cè)范圍自動(dòng)調(diào)整，如果儀器重復(fù)頻率設(shè)置不當(dāng)易引起幻象波。我公司對(duì)鋯合金鍛造法蘭檢測(cè)時(shí)出現(xiàn)幻象波，通過手動(dòng)調(diào)整重復(fù)頻率（PRF）消除了此現(xiàn)象。本文通過對(duì)重復(fù)頻率（PRF）設(shè)置不當(dāng)引起幻象波現(xiàn)象進(jìn)行試驗(yàn)分析，從而引起檢測(cè)人員重視并提出鑒別方法。

【關(guān)鍵詞】超聲檢測(cè);重復(fù)頻率;幻象波;

1? 前言

鋯合金在高溫、強(qiáng)腐蝕性介質(zhì)中具有優(yōu)良的抗腐蝕性及中子吸收截面小等特點(diǎn)，主要用于核反應(yīng)堆和重要化工設(shè)備上，制造質(zhì)量至關(guān)重要。無損檢測(cè)作為質(zhì)量檢驗(yàn)的一項(xiàng)主要方法被廣泛運(yùn)用。2017年8月在筆者進(jìn)行鋯合金鍛造法蘭超聲檢測(cè)時(shí)發(fā)現(xiàn)一些反射波，這些反射波波形孤立陡直，波形尖細(xì)且底波無明顯變化。更換探頭后這些波依然出現(xiàn)，但更換超聲波儀器后采用相同探頭、靈敏度對(duì)此工件重新探傷，這些反射波卻未出現(xiàn)。事后調(diào)查發(fā)現(xiàn)第一次檢測(cè)用超聲波探傷儀重復(fù)頻率（PRF）為手動(dòng)模式，設(shè)置值為1650Hz。更換后的超聲波探傷儀重復(fù)頻率（PRF）為自動(dòng)低模式，顯示值為120Hz。據(jù)此推斷這些反射波是由于重復(fù)頻率（PRF）設(shè)置不當(dāng)引起的幻象波。

2?? 試驗(yàn)

2.1? 重復(fù)頻率與幻象波的定義

超聲波檢測(cè)的重復(fù)頻率指同步脈沖在每秒鐘出現(xiàn)的次數(shù)，也是發(fā)射電路、掃描電路每秒鐘的工作次數(shù)。重復(fù)頻率決定了發(fā)射電路在單位時(shí)間內(nèi)施加到超聲波探頭的發(fā)射脈沖的次數(shù).亦即決定了超聲波探頭在單位時(shí)間內(nèi)發(fā)射超聲波脈沖的次數(shù)。

有時(shí)在進(jìn)行超聲檢測(cè)時(shí)會(huì)遇到一種類似缺陷反射的波，但經(jīng)過驗(yàn)證后既不是缺陷波，也不是各類變形波，而是一種由于材質(zhì)及設(shè)備等綜合因素造成的非缺陷波，即幻象波。

2.2? 重復(fù)頻率與幻象波的關(guān)系

幻象波的產(chǎn)生主要是由于探傷儀同步電路中同步脈沖的重復(fù)頻率過高，它決定了發(fā)射脈沖的重復(fù)頻率.即單位時(shí)間內(nèi)向被檢工件發(fā)射超聲脈沖的次數(shù)。一些儀器重復(fù)頻率開關(guān)與其深度范圍旋鈕聯(lián)動(dòng)，當(dāng)調(diào)節(jié)深度范圍時(shí)，重復(fù)頻率隨之調(diào)節(jié)到適合于所探厚度的數(shù)值。如果重復(fù)頻率較高時(shí)。探傷時(shí)所調(diào)的靈敏度也很高，會(huì)使沒有被充分衰減的多次反射信號(hào)落入下一掃描周期內(nèi)，即產(chǎn)生幻象波。幻象波的產(chǎn)生與材質(zhì)種類有很大關(guān)系。

3?? 試驗(yàn)

為了確認(rèn)這些幻象波確由重復(fù)頻率設(shè)置不當(dāng)引起，特設(shè)置不同重復(fù)頻率進(jìn)行驗(yàn)證。

3.1? 儀器及材料

儀器：采用EPOCH 1000便攜式數(shù)字超聲探傷儀，2.5P14Z探頭

檢測(cè)材料：Φ200×130mm Zr-4鍛件法蘭，表面粗糙度6.3，材料聲速4750m/s。

3.2 超聲波探傷重復(fù)頻率理論計(jì)算

超聲波探傷重復(fù)頻率的設(shè)置范圍一般要求如下：2s≥pRF≥KV/D

式中：C-材料聲速

S-檢測(cè)最大聲程

v-掃查速度

D-探頭有效直徑

K-觸發(fā)脈沖次數(shù)。

根據(jù)技術(shù)條件，要求手工掃查速度≤100mm/s.探頭直徑d=14mm（為保證10%覆蓋率.探頭實(shí)際有效掃查直徑小于等于11.2mm），K取值1即為了保證探頭移動(dòng)掃查過程中始終有聲束覆蓋探測(cè)區(qū)域以免漏檢，則探頭每移動(dòng)11.2mm應(yīng)至少有一次超聲脈沖發(fā)出。

故理論計(jì)算法蘭探傷重復(fù)頻率范圍為：8.9Hz≤PRF≤18269Hz。

3.3不同重復(fù)頻率下波形顯示情況

將儀器重復(fù)頻率（PRF）設(shè)置為手動(dòng)模式，在探傷過程中改變儀器重復(fù)頻率（PRF）觀察超聲波探傷儀熒光屏上波形變化情況并記錄。

3.4試驗(yàn)結(jié)果分析

1）試驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn)在手動(dòng)模式下范圍為156mm的情況下檢測(cè)厚度130mm工件儀器可設(shè)置的重復(fù)頻率范圍為50Hz-1720Hz，1050 Hz時(shí)開始出現(xiàn)幻象波。

2）不同重復(fù)頻率幻象波出現(xiàn)的位置不同。

3）幻象波波形孤立陡直，波形尖細(xì)且底波無明顯變化。

4）幻象波的波形一般情況下不如正常的缺陷波清晰、穩(wěn)定，有虛幻的感覺.有時(shí)會(huì)輕微抖動(dòng)。

4? 重復(fù)頻率（PRF）引起幻象波的辨別

當(dāng)被檢工件出現(xiàn)大面積疑似缺陷時(shí)可通過以下方法進(jìn)行鑒別

1）調(diào)節(jié)儀器重復(fù)頻率為手動(dòng)模式，降低重復(fù)頻率，如果疑似波消失則可判定為重復(fù)頻率（PRF）引起的幻象波。

2）油刷或手指沾油后接觸被檢工件底部對(duì)應(yīng)的聲波反射部位，這時(shí)由于聲能傳入油刷或手指，使多次底面反射的聲能被一定量的吸收。幻象波的波幅會(huì)明顯的降低或消失。也可能發(fā)生一定的跳動(dòng)，而缺陷波則不會(huì)受到影響。另外.被檢工件底部涂上凡士林或黃油、墊上一層橡膠或使其浸在一定量水中進(jìn)行探傷，可使幻象波的幅度下降80%左右，而不會(huì)影響到判定缺陷。

3）移動(dòng)探頭觀察波形變化，如整個(gè)檢測(cè)面均出現(xiàn)該波且其波高和波幅均無明顯變化。同時(shí)底波也無明顯變化，則基本可斷定為幻象波。

4）在模擬儀器上由于振蕩電壓不穩(wěn)這種波顯示為跑動(dòng)，數(shù)字儀器一般波的位置相對(duì)固定。

5? 結(jié)語(yǔ)

筆者在試驗(yàn)中設(shè)置不同重復(fù)頻率（PRF）對(duì)比波形變化確認(rèn)重復(fù)頻率（PRF）設(shè)置不當(dāng)可引起幻象波。隨著材料制造工藝的發(fā)展，產(chǎn)品質(zhì)量的大幅提升，出現(xiàn)密集型缺陷可能性越來越小，我們遇到疑似幻象波一定要謹(jǐn)慎對(duì)待，根據(jù)波形特征、材料加工工藝、儀器性能綜合分析，避免誤判，保證檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性。

參考文獻(xiàn)：

[1].屠耀元.超聲檢測(cè)技術(shù)

[2].李海波，姚建輝.淺談幻象波.一重技術(shù).2007，（6）