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德國Krautkramer公司關(guān)于DGS曲線圖的解說

2012-11-11 08:49:08 來源：謝文清

17.DGS曲線圖

DGS曲線圖是DGS方法的基礎(chǔ)，各個(gè)字母的意義是：D=距離，mm；G=增益差，dB；S=當(dāng)量反射體尺寸（圓片，直徑D_f，mm）。
在DGS曲線圖中，距離與來自“大反射體”和“小反射體”回波幅度的從屬關(guān)系是按無衰減介質(zhì)（α=0dB/m）情況下畫出的。因此，DGS曲線圖精確地描述了“距離規(guī)律”僅與聲束和反射體的形狀相關(guān)。

17.1 當(dāng)量反射體尺寸（D_f）

利用無損檢測方法確定不連續(xù)性的“真實(shí)尺寸”是非常困難的，因此，一種方法就是采用“當(dāng)量反射體尺寸D_f”來描述不連續(xù)性。“當(dāng)量反射體尺寸”表達(dá)了關(guān)于小的材料缺陷的形狀、位置和反射特性的概念。如果在測量時(shí)給定了當(dāng)量反射體尺寸，而不考慮與“真實(shí)尺寸”的偏差，其優(yōu)點(diǎn)是可以得到可重現(xiàn)的結(jié)果。
可重現(xiàn)性（例如經(jīng)由一個(gè)檢驗(yàn)者重復(fù)驗(yàn)證的結(jié)果）是每種無損檢測的一個(gè)基本的要求，以保證置信度與可靠性。

圖20

按照DGS方法，當(dāng)量反射體是一種圓片形狀的反射體，聲束的聲軸線垂直入射到它的中心，并且100%反射（圖21）。

根據(jù)DGS方法確定的“缺陷尺寸”是指在不連續(xù)性所在位置上確定的圓片反射體的尺寸，其回波振幅與實(shí)際不連續(xù)性的回波振幅相等。
圓片反射體尺寸的量值用反射圓片的直徑D_f表示。

17.2 回波振幅比較

利用超聲波確定當(dāng)量反射體尺寸是基于兩個(gè)回波振幅的比較。把來自未知反射體的回波與已知反射體或參考反射體的回波作比較。未知的不連續(xù)性用經(jīng)確定的當(dāng)量反射體尺寸表示。在試驗(yàn)實(shí)踐中，可以利用不同類型的反射體作為參考反射體。于是，當(dāng)利用直波束和TR探頭進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，通常利用一個(gè)聲波垂直入射的平底面。它既可以是被檢測工件本身的底面，也可以是參考試塊的底面。作為一個(gè)規(guī)則，在使用角波束探頭時(shí)，是不能得到與聲束垂直的底面的。因此，常常使用標(biāo)準(zhǔn)參考試塊K1(DIN54120)和K2(DIN54122)的圓柱表面作為參考反射體。
底面是“大反射體”。其回波遵循底面回波或者來自無限延伸的大平表面的距離曲線-在DGS曲線圖中用符號(hào)∞標(biāo)示。
除了底面回波曲線以外，DGS曲線圖包含了不同直徑(mm)的圓片（當(dāng)量反射體）的距離曲線。
借助DGS曲線圖中回波振幅曲線，我們可以得出兩個(gè)隨意的反射體在隨意的距離上回波之間的振幅差異，以增益△V（分貝dB）表示（圖24）。

圖21

例G：

探傷儀 USIP11

探頭 MB2S-N，D系列

試樣鋼ST-52-3，70x70x140mm，具有直徑1mm，深度40mm和10mm，以及直徑0.5mm，深度40mm的平底鉆孔（圖22）。

任務(wù)G1：*和第二次底面回波振幅之間的差異是多少dB？（位置②）

任務(wù)G2：底面回波（位置②）與埋深30mm，直徑1mm的當(dāng)量反射體回波（位置①）之間相差多少dB？

任務(wù)G3：底面回波（位置②）與埋深30mm，直徑0.5mm的當(dāng)量反射體回波（位置③）之間相差多少dB？

任務(wù)G4：埋深30mm和60mm，直徑1mm的兩個(gè)當(dāng)量反射體回波（位置①和④）之間相差多少dB？

圖22

任務(wù)G5：埋深30mm，直徑1mm和0.5mm的兩個(gè)當(dāng)量反射體回波之間相差多少dB？

答案：參見上述探頭數(shù)據(jù)頁中的數(shù)據(jù)和DGS曲線圖。

任務(wù)G答案（圖23）：

任務(wù)G1：△V₁=6dB

任務(wù)G2：△V₂=28dB

任務(wù)G3：△V₃=40dB

任務(wù)G4：△V₄=12dB

任務(wù)G5：△V₃-△V₂=40dB-28dB=12dB

例G注解：
任務(wù)G1的解決方案是講述遠(yuǎn)場中對(duì)于同一底面的回波在兩倍距離（兩倍的試樣厚度）情況下導(dǎo)致回波振幅降低6dB（“大平面反射體”的距離規(guī)律）。
任務(wù)G4的解決方案是講述遠(yuǎn)場中對(duì)于同一圓片形狀缺陷的回波在兩倍距離情況下導(dǎo)致回波振幅降低12dB（圓片反射體的距離規(guī)律）。
任務(wù)G5的解決方案是講述遠(yuǎn)場中對(duì)于兩倍的圓片直徑導(dǎo)致回波振幅增加12dB（圓片面積與回波振幅之間的線性關(guān)系）。

17.3 根據(jù)DGS曲線圖確定當(dāng)量反射體尺寸（D_f）

如果圓片反射體的直徑和“埋深”為已知，則可以

圖23

從DGS曲線圖讀出該當(dāng)量反射體與一定的底面回波的回波振幅差（增益差△V dB）。如果知道兩個(gè)當(dāng)量反射體（不連續(xù)性）的距離以及它們的當(dāng)量反射體尺寸D_f，它們之間的增益差△V也是可以確定的。如果其中一個(gè)不連續(xù)性的當(dāng)量反射體尺寸D_f為未知，但是知道兩個(gè)不連續(xù)性之間的距離和作為回波振幅差的定量值增益差△V，則該探查的不連續(xù)性的當(dāng)量反射體尺寸D_f（圓片直徑，mm）可以根據(jù)這些來獲得（圖24）。

例H：試樣為鍛件，直徑200mm，長250mm，聲衰減可以忽略。

任務(wù)H1：使用探頭B2S-N，D系列進(jìn)行試驗(yàn)。以底面回波達(dá)到2/5熒屏高度時(shí)的增益設(shè)置=26dB。界面回波位置=200mm深度。不連續(xù)性界面回波達(dá)到2/5熒屏高度時(shí)的增益設(shè)置=40dB。該不連續(xù)性的當(dāng)量反射體尺寸是多少？

任務(wù)H2：使用TR探頭MSEB4H，D系列進(jìn)行試驗(yàn)。厚度30mm鍛制鋼板回波達(dá)到2/5熒屏高度時(shí)的增益設(shè)置=12dB。不連續(xù)性回波的位置=20mm埋深，該不連續(xù)性界面回波達(dá)到2/5熒屏高度時(shí)的增益設(shè)置=26dB。該不連續(xù)性的當(dāng)量反射體尺寸是多少？

圖24

任務(wù)H3：使用斜探頭WB45-2，E系列進(jìn)行試驗(yàn)。來自參考試塊K1圓弧的回波達(dá)到2/5熒屏高度時(shí)的增益設(shè)置=18dB。不連續(xù)性位于聲程=270mm處，該不連續(xù)性回波達(dá)到2/5熒屏高度時(shí)的增益設(shè)置=52dB。該不連續(xù)性的當(dāng)量反射體尺寸是多少？

答案：參見上述探頭數(shù)據(jù)頁中的數(shù)據(jù)和DGS曲線圖。

任務(wù)H1（圖25）：不連續(xù)性的當(dāng)量反射體尺寸是8mm直徑。

任務(wù)H2（圖26）：不連續(xù)性的當(dāng)量反射體尺寸是2mm直徑。

任務(wù)H3（圖27）：
注釋：參考試塊K1的圓柱表面（象限）并非17.2節(jié)中解釋的“底面”，因?yàn)樗且粋€(gè)大的曲面反射體。此外，參考試塊很窄（25mm厚），以至聲束受到側(cè)面的限制-取決于所用探頭的類型。因此，來自參考試塊K1的100mm象限的回波振幅不能等同于垂直入射到平底面的回波振幅。如果在斜探頭的DGS曲線圖中直接把參考試塊K1(或K2)的圓柱表面回波如同底面回波當(dāng)作參考回波^*處理，以增益dB測量參考回波與不連續(xù)

圖25

性回波的振幅差，則在計(jì)算增益差時(shí)需要加上振幅修正值△V_k^**予以修正，這已經(jīng)在斜探頭DGS曲線圖右上角標(biāo)示區(qū)域中體現(xiàn)出來了。
對(duì)于WB45-2，E系列的斜探頭，其振幅修正值△V_k1(R100)=-0.5dB是很小的負(fù)值，因此在這里可以不予考慮。故而任務(wù)H3的答案是：不連續(xù)性的當(dāng)量反射體尺寸為直徑3mm。
*參考回波見第14節(jié)“增益余量Vr”
**振幅修正值△V_k...表示來自參考試塊K1（R=100mm，△V_k1）或K2（R=25mm，△V_k2）圓柱表面的回波比相同距離的平底面回波大多少dB（△V_k=+...dB）或者小多少dB（△V_k=-...dB）。
在斜探頭DGS曲線圖中給出的振幅修正值△V_k基本上都是必須考慮的。對(duì)于E或D系列斜探頭關(guān)聯(lián)DGS刻度板MAD32(WB...)；MAD42(MWB2...)，MAD44(MWB4...)或LAD32(WB...)，LAD42(MWB2...)以及LAD44(MWB4...)不需要考慮這些振幅修正值，因?yàn)檫@些修正值已經(jīng)在相應(yīng)的調(diào)整指令中并入了！

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