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【摘 要】采取把被测工件焊缝余高磨平或合理选择探头技术参数等措施,可使检测盲区减小20%以上; 利用压电换能器回路衰减系数大小与超声测距盲区成反比的原理，在压电换能器外电路添加一些电子元件增大回路的衰减系数，使减小超声测距盲区收到了较好的效果。
【关键词】盲区 焊缝余高 TOFD 超声测距
1.引言
超声波检测是对物体内部质量及其它参数检验的重要方法。作为一种传统的检测方法,具有设备简单、操作方便等优点。随着计算机技术的发展,智能化的超声波检测仪器能替代过去人必须承担的一些工作。
2.焊缝余高盲区
2.1 焊缝余高盲区形成原理
当焊缝余高过高，用斜探头检测时，斜探头最多只能移动到焊缝边缘，此时，斜探头的最大横波折射角所能探测的位置情况；同理，很显然两条斜线交点处以上即为检测盲区；上面所描述的只是焊缝余高产生检测盲区的一种情况而已。如果焊缝是焊透的且焊缝比较宽，有可能在焊缝的中部出现盲区；如果焊缝有其它情况时，也可能出现其它部位的盲区，但这种盲区是否存在还有待进一步探讨。
2.2 减小焊缝余高盲区的方法
一、焊缝余高磨平
近些年来制定的一些焊缝超声波探伤新标准,采用划分检验级别的方法可在一定程度上解决焊缝余高盲区的问题。比如我国的GB11345-89中C级检验规定了焊缝余高要磨平,但磨平的程度未明确规定;JB4730-94标准中(压力容器无损检测标准)提到了对于要求高的焊缝,根据实际需要可将焊缝余高磨平以利检验；JB/T4730-2005标准中（承压设备无损检测标准）也提到采用C级检测时焊缝要磨平，但磨平后对检测方法有了明确的规定。 显然, 磨平焊缝余高是减少表面、近表面盲区的有效措施之一。
二、其他解决方法
采用斜探头直射波法或反射波法检测时，选择合适的探头及其设备也可在一定程度上减小检测盲区。
当用斜探头直射波进行焊缝单面检测时,顶部盲区随着探头前沿长度的增加和探头K值的减小而增加。克服顶部盲区的方法是采用小前沿、大K值的探头。
当用斜探头一次反射波进行焊缝单面检测时, 顶部盲区随着探头K值的增大而增加。克服顶部盲区的方法是减小探头角度。
实测中,采用上述方法可减小顶部盲区20%-50%。
3.TOFD检测盲区
3.1 TOFD检测盲区形成原理
采用TOFD技术进行检测时，纵波信号从探头进入工件后的扩散角度较大，几乎覆盖了整个工件的深度范围，但是不同范围处的信号能量和频率是不同的，越是靠近声源范围的信号能量和频率就越高;相反，越是离声源较远的工件近表面和底面范围的纵波信号能量和频率就越低，从而造成信号的脉冲宽度加大，使得缺陷信号被埋藏在较宽的测向波和底波回波信号中而被漏检，形成工件近表面和底面的检测盲区。
3.2 减小TOFD检测盲区的方法
由公式和实测分析可以看出,减小上表面盲区的方法有：使用短脉冲探头、提高探头频率和减小PCS值。虽然通过公式可以近似计算出上表面盲区,但是由于探头的声束在工件中并非是均匀覆盖，使取值受多个因素影响,因此计算测向波脉冲时间宽度的取值只是一个近似理论值，造成计算有一定误差。因此在检测时,盲区深度最好通过对比试块实测来确定。
4.超声测距盲区
4.1 超声测距盲区形成原理
超声波测距时最常用的超声换能器是压电陶瓷，它的原理是压电效应。当我们给压电陶瓷两端添加一定频率的电压脉冲时，压电陶瓷由于压电效应而产生机械振动，就产生了超声波。同样道理，当压电陶瓷接受到反射回来的超声回波时，压电晶片也产生机械振动，这样由压电陶瓷的压电效应就能产生和添加给压电陶瓷同样频率及幅值的电信号。超声测距仪可以用一个压电换能器来完成发射和接收的任务；也可以用一个压电换能器发射，一个压电换能器接收。这里我们主要探讨前者。
4.2 减小超声测距盲区的方法
压电换能器的机械振动由于惯性一定会产生余振，所以盲区一定存在。但余振是一种衰减振荡，如果能让余振尽快衰减到零或足够小，则可以减小盲区。压电换能器等效电路图，要使余振尽快衰减，就必须增加回路的衰减系数，即必须增大回路电阻R。我们采用的办法是将一个小电阻R1 与开关K串联后，并联到换能器上。在发射脉冲期间，开关K断开，R1不接入回路，不影响换能器工作。当发射脉冲信号结束的瞬间，K闭合，R1接入回路，使匹配电感L储存的磁场能和换能器储存的能量消耗在R1上。根据并联回路的工作原理，R1越小，则等效到回路的电阻R越大，回路的衰减系数也就越大。在实际电路中用SCR晶闸管代替开关K效果更好。
5.结论
盲区是检测面附近（也可以是其他区域）不能探测出缺陷的区域，盲区是衡量仪器和探头组合检测近表面缺陷能力的尺度。盲区小，可探出离检测面较近的缺陷。反之，则只能探出离检测面较远的缺陷。
将焊缝余高磨平或改变探头前沿长度和探头K值都可减小工件顶部检测盲区; 提高探头频率或减小PCS值可以减小TOFD上表面盲区深度; 增大压电换能器的衰减系数可有效减小超声测距盲区。
如何减小检测盲区的方法可能还有很多，但需要我们不断在实践中探索。作者水平有限，希望各位读者批评指正。
参考文献
[1] 朱省初.对接焊缝表面结构状态对超声波探伤的影响[J].
[2] 全国锅炉压力无损检测人员资格鉴定考核委员会组织编写.超声波探伤[M].
[3] JB/T4730-2005，中华人民共和国行业标准承压设备无损检测[S].
[4] 陈丽君，马振波，陈小新.6cm～10cm厚铝合金板材超声波探伤方法的研究[J].
【关键词】盲区 焊缝余高 TOFD 超声测距
1.引言
超声波检测是对物体内部质量及其它参数检验的重要方法。作为一种传统的检测方法,具有设备简单、操作方便等优点。随着计算机技术的发展,智能化的超声波检测仪器能替代过去人必须承担的一些工作。
2.焊缝余高盲区
2.1 焊缝余高盲区形成原理
当焊缝余高过高，用斜探头检测时，斜探头最多只能移动到焊缝边缘，此时，斜探头的最大横波折射角所能探测的位置情况；同理，很显然两条斜线交点处以上即为检测盲区；上面所描述的只是焊缝余高产生检测盲区的一种情况而已。如果焊缝是焊透的且焊缝比较宽，有可能在焊缝的中部出现盲区；如果焊缝有其它情况时，也可能出现其它部位的盲区，但这种盲区是否存在还有待进一步探讨。
2.2 减小焊缝余高盲区的方法
一、焊缝余高磨平
近些年来制定的一些焊缝超声波探伤新标准,采用划分检验级别的方法可在一定程度上解决焊缝余高盲区的问题。比如我国的GB11345-89中C级检验规定了焊缝余高要磨平,但磨平的程度未明确规定;JB4730-94标准中(压力容器无损检测标准)提到了对于要求高的焊缝,根据实际需要可将焊缝余高磨平以利检验；JB/T4730-2005标准中（承压设备无损检测标准）也提到采用C级检测时焊缝要磨平，但磨平后对检测方法有了明确的规定。 显然, 磨平焊缝余高是减少表面、近表面盲区的有效措施之一。
二、其他解决方法
采用斜探头直射波法或反射波法检测时，选择合适的探头及其设备也可在一定程度上减小检测盲区。
当用斜探头直射波进行焊缝单面检测时,顶部盲区随着探头前沿长度的增加和探头K值的减小而增加。克服顶部盲区的方法是采用小前沿、大K值的探头。
当用斜探头一次反射波进行焊缝单面检测时, 顶部盲区随着探头K值的增大而增加。克服顶部盲区的方法是减小探头角度。
实测中,采用上述方法可减小顶部盲区20%-50%。
3.TOFD检测盲区
3.1 TOFD检测盲区形成原理
采用TOFD技术进行检测时，纵波信号从探头进入工件后的扩散角度较大，几乎覆盖了整个工件的深度范围，但是不同范围处的信号能量和频率是不同的，越是靠近声源范围的信号能量和频率就越高;相反，越是离声源较远的工件近表面和底面范围的纵波信号能量和频率就越低，从而造成信号的脉冲宽度加大，使得缺陷信号被埋藏在较宽的测向波和底波回波信号中而被漏检，形成工件近表面和底面的检测盲区。
3.2 减小TOFD检测盲区的方法
由公式和实测分析可以看出,减小上表面盲区的方法有：使用短脉冲探头、提高探头频率和减小PCS值。虽然通过公式可以近似计算出上表面盲区,但是由于探头的声束在工件中并非是均匀覆盖，使取值受多个因素影响,因此计算测向波脉冲时间宽度的取值只是一个近似理论值，造成计算有一定误差。因此在检测时,盲区深度最好通过对比试块实测来确定。
4.超声测距盲区
4.1 超声测距盲区形成原理
超声波测距时最常用的超声换能器是压电陶瓷，它的原理是压电效应。当我们给压电陶瓷两端添加一定频率的电压脉冲时，压电陶瓷由于压电效应而产生机械振动，就产生了超声波。同样道理，当压电陶瓷接受到反射回来的超声回波时，压电晶片也产生机械振动，这样由压电陶瓷的压电效应就能产生和添加给压电陶瓷同样频率及幅值的电信号。超声测距仪可以用一个压电换能器来完成发射和接收的任务；也可以用一个压电换能器发射，一个压电换能器接收。这里我们主要探讨前者。
4.2 减小超声测距盲区的方法
压电换能器的机械振动由于惯性一定会产生余振，所以盲区一定存在。但余振是一种衰减振荡，如果能让余振尽快衰减到零或足够小，则可以减小盲区。压电换能器等效电路图，要使余振尽快衰减，就必须增加回路的衰减系数，即必须增大回路电阻R。我们采用的办法是将一个小电阻R1 与开关K串联后，并联到换能器上。在发射脉冲期间，开关K断开，R1不接入回路，不影响换能器工作。当发射脉冲信号结束的瞬间，K闭合，R1接入回路，使匹配电感L储存的磁场能和换能器储存的能量消耗在R1上。根据并联回路的工作原理，R1越小，则等效到回路的电阻R越大，回路的衰减系数也就越大。在实际电路中用SCR晶闸管代替开关K效果更好。
5.结论
盲区是检测面附近（也可以是其他区域）不能探测出缺陷的区域，盲区是衡量仪器和探头组合检测近表面缺陷能力的尺度。盲区小，可探出离检测面较近的缺陷。反之，则只能探出离检测面较远的缺陷。
将焊缝余高磨平或改变探头前沿长度和探头K值都可减小工件顶部检测盲区; 提高探头频率或减小PCS值可以减小TOFD上表面盲区深度; 增大压电换能器的衰减系数可有效减小超声测距盲区。
如何减小检测盲区的方法可能还有很多，但需要我们不断在实践中探索。作者水平有限，希望各位读者批评指正。
参考文献
[1] 朱省初.对接焊缝表面结构状态对超声波探伤的影响[J].
[2] 全国锅炉压力无损检测人员资格鉴定考核委员会组织编写.超声波探伤[M].
[3] JB/T4730-2005，中华人民共和国行业标准承压设备无损检测[S].
[4] 陈丽君，马振波，陈小新.6cm～10cm厚铝合金板材超声波探伤方法的研究[J].