超声横波检测中的声束宽度计算及其在探头设计中的作用

本文用数学计算法对超声波横波检测中的声束宽度做了定量的近似计算，讨论了该项工作与探头设计的关系，注意到了在探头设计不正确时，会导致非均匀平面波的出现。     

刚性球形微粒在超声波聚焦区内的散射

声散射问题的研究一般建立在入射波为平面波的基础上。而在医学诊断和工业无损检测领域中广泛采用的是超声聚焦换能器，因此有必要进行聚焦区内的散射场分析。以凹球面超声换能器为研究对象，假设聚焦区存在一刚性球形微粒，对此时的散射场进行分析。通过分析聚焦声场的特性，得到了聚焦区附近的瞬时声压表达式。建立了散射边界条件，并运用柱函数的加法定理，通过理论推导得到了聚焦区内刚性球形微粒的散射声压表达式。最后对其散射远场声压的空问分布特性进行了数值计算。     

大型钛合金锻件厚度对超声杂波水平的影响

对大厚度钛合金锻件不同厚度的横截面及纵剖面切片试样进行了金相观察,应用超声接触法和水浸法检测了不同厚度试样的衰减和杂波水平。进而分析认为大厚度钛合金锻件远场区厚度影响杂波评定水平的两个主要途径为:远场区的声束扩散和主声束与声轴线的声压分布随厚度的相对变化。分析结果为大厚度钛合金锻件远场区超声检测方案的确定和超声检测标准的制定提供了依据。     

超声相控阵角度偏转极限测试方法探讨

理论分析了ASTM E2491中对超声相控阵声束偏转极限角度的测试方法的实质,提出了相控阵声束偏转极限角度的声压下降的测试方法,并通过试验验证了所提方法的可行性,与理论吻合较好。     

超声相控阵声束控制特性分析

超声相控阵技术通过对超声阵列换能器中各阵元进行相位控制,获得灵活可控的合成波束,从而实现对整个检测对象的扫描。它具有可进行动态聚焦、可成像检测、可检测复杂形状物体等一些优点,近年来正成为国际无损检测领域的研究热点,并已经在医学和工业领域得到应用。在研究超声相控阵技术原理的基础上,建立了数字声束模型来分析线阵换能器参数对声束控制的影响,并用计算机软件进行仿真分析声束的偏转聚焦。通过这种方法,可以很清楚的了解超声相控阵声束控制特性。     

超声表面SH波的特性评价：国外超声检测新动态

概述超声表面SH波的声场特性、声参数测定方法和检测灵敏度的影响因素及其评价,希望对国内普及表面SH波工业检测、开辟超声新技术起启发作用。     

水深环境下湿法焊接声压替代图像信号可行性分析

水深环境下水下湿法药芯焊丝焊接(FCAW)受周围电弧气泡生长的影响,其状态需要通过信号采集. 文中首先搭建水下湿法焊接试验平台,进行湿法药芯焊丝焊接试验,对焊接过程中的气泡声压信号、高速摄像信号、电弧电流电压信号,进行同步采集;然后对比了引弧阶段下浅水和20 m水深的气泡动态演变图像及其声压信号,结合20 m水深稳弧阶段信号,发现气泡脉冲声信号与气泡图像在气泡大小、爆破周期等演变细节上有着很好的对应关系,但随着水深增加,烟尘导致图像信号更加模糊. 最后对水下20,40 m的环境中获取到的电弧从引弧到稳弧阶段的声电信号,进行对照分析. 结果表明,气泡声压信号可以清晰地反映出气泡的变化状态,深水下声压信号替代高速摄像具有可行性.     

超声检测中的声场特性及应用分析

针对超声检测中影响缺陷定量准确性的声场问题进行了深入讨论，研究了脉冲波声场的计算方法，绘制出实用换能器声轴线上的声压分布曲线，分析了不同材料和厚度的采样回波对频谱的影响，比较了连续波声场和脉冲波声场的分布特性及异同点，为提高超声检测中缺陷定量的准确性和科学性提供了依据。     

超声波声场中第一副瓣声束的计算与鉴别

超声波声场中存在主声束和副瓣声束,在特定情况下第一副瓣声束会引起超声波检测结果的误判。通过对第一副瓣声束相关参数的计算,得出横波斜探头第一副瓣声束的位置,并作了相应的试验验证。提出了对副瓣引起的干扰回波的鉴别方法。     

装甲车车内声学响应分析

装甲车的振动噪声控制一直是理论和工程领域不断研究的课题,其车内噪声直接影响作战人员的作战水平,进行装甲车内部噪声的研究十分必要。首先分别建立并分析了装甲车车内空腔模型以及考虑结构和空气之间相互作用的声固耦合模型,通过对比耦合前后的声学模态振型图,得出车体结构对空腔声学特性有一定的影响;然后使用边界元法对整车声固耦合模型进行声学响应分析,得到驾驶员右耳处的声压分布情况;最后对声压峰值的频率点进行板件声学贡献量分析,为改善车内的声学特性提供了参考依据。     

入射偏角对管件壁厚超声测量影响研究

针对超声测厚过程中,探头受被测面形状复杂影响,致使声束中心线与被测表面测点处法矢之间不可避免地存在偏角导致较大测厚误差的问题,本文研究了入射偏角对管件壁厚超声测量的影响。采用多物理场有限元仿真软件声-结构耦合模块分析了在0°～2°范围内入射偏角对超声测厚声场分布的影响机制,得出了声压随偏角的变化规律,量化了不同偏角下测厚误差的数值大小,建立了入射偏角引起的测厚误差补偿模型。最后通过量块和管件的测厚实验验证了方法的可行性。结果表明随着入射偏角的增大,测量误差逐渐增大,通过对偏角引起的测厚误差进行补偿,在0°～0.5°范围内补偿后的管件测量误差最多可减小53%。     

纵波斜射探头检测厚壁高压无缝钢管

在大口径厚壁钢管的超声波检测中,由于受第一临界角的限制,采用接触法纯横波周向检测只能检测壁厚与外径之比〈0．2的管材。通过理论分析,采用入射角为10°的纵波斜射探头,对壁厚与外径之比〉0．2的钢管进行接触法周向检测,并根据折射纵波和折射横波的声压往复透射率（波高）及其在仪器荧光屏上的水平位置加以区分。实践证明,该方法实用可行。     

一种超声波探伤近距离缺陷定量方法的可行性研究

针对目前应用比较广泛的超声波探伤近距离缺陷定量一直沿用效率比较低的当量试块比较法的不足，进行了一系列的试验，对固体介绍中超声波近距离声场声压的分布情况进行了研究。并对其和理论声场声压分布不同的原因进行了分析，论证了一种新的近距离缺陷定量方法的可行性，为寻求新的超声波近距离缺陷定量方法奠定基础。     

超声波的传播特性及其对钎料润湿行为的影响

通过ANSYS有限元数值模拟和试验相结合,研究了超声波在固态试件及钎料液滴中的传播特性.结果表明,试件表面的声振动分布不均匀,沿传播方向振幅先增大后减小,再增大,各个峰值位置的间隔约为10 mm.当加载振幅增大时,试件表面上同一位置的振幅也随之变大,且大于所加载的超声波的振幅,但位移场的分布规律不变,表面质点保持着与超声频率相近的振动.钎料液滴内部的声压值随着试件表面振动的增大而增大,当加载振幅超过7.5μm后,钎料液滴内部的声负压值均可达到数万帕.试验观察结果较好地验证了有限元模拟的结果.     

瑞利波反射理论探讨

在瑞利波理论基础上，假设表面波以柱面波形式传播，考虑到质点位移振幅随深度作指数衰减的规律和声场基本限于两个波长深度范围内的特点，处理端面（无限大界面）反向声压比较简单。处理有限裂面反向问题，考虑自裂面反射的声能以柱面波形式辐射，从而志出与信号幅度成 正比的总声压。给出了表面波反射的理论结果，并得到比较满意的实验验证。     

超声细化处理AZ80镁合金过程中的声场数值模拟

采用不同强度超声对AZ80镁合金熔体进行处理以改善合金的凝固组织。当施加的超声强度为30.48W/cm2时,合金的平均晶粒尺寸由未经超声处理时的303μm降低为148μm。为了进一步了解超声改善镁合金微观组织的机理,采用数值模拟的方法研究超声声压对空化泡行为的影响,并且对熔体中的超声场分布情况进行分析。结果表明,熔体内不同位置所受的声压是不同的,因此不同位置上的铸锭试样的晶粒细化程度也不同。随着超声强度的增加,声压值增加,而合金的晶粒尺寸则随之降低。     

碳钢材料PAUT检测中的缺陷测高影响因素

在海洋石油天然气平台建造过程中,相控阵超声检测技术已经全面应用于管线对接焊缝检测中。根据设计要求,经相控阵超声检测的缺陷应依据标准ASME B31.3-2020 《工艺管道规范》附录R进行评定,标准要求在验收时需要对缺陷高度和长度进行测量,然而相控阵超声测高的准确性和可靠性并不理想。通过对声束聚焦深度、探头角度、检验声程等检测参数进行研究,分析了碳钢材料PAUT检测中缺陷测高的主要影响因素。     

ERW焊管的超声波检测

简要介绍了ERW焊管生产过程中超声波检测的工艺过程及特点,从折射角、声束宽度和检测频率三方面对ERW焊缝超声波检测工艺参数的选择进行了讨论。在ERW焊管的超声波检测中,焊管中横波折射角的下限是33.2°,其上限范围随焊管内外径比r/R的变化而变化,r/R数值越大,其范围也就越大;45°折射横波对于焊缝及热影响区表面开口缺陷具有较高的检测灵敏度,但是为了兼顾焊缝内部的径向面积型缺陷的检测,还应采用大折射角的横波声束进行扫查;在检测中要根据横波折射角和钢管直径综合考虑入射声束宽度,既要保证声束上边缘不在焊管中激发出表面波,又要避免焊管中折射纵波的出现。     

加楔块超声相控阵的聚焦特性测试

ASTM E 2491—2008为相控阵设备的测试提供了指导性规定。根据该标准,在安装楔块的情况下测试相控阵系统的聚焦能力,确定激发晶片数、聚焦深度以及偏转角度对相控阵系统聚焦能力的影响。试验采用标准中规定的试块,试验激发的晶片数为8个、16个、32个,聚焦深度为10,50,100,150,200mm,声束偏转角度为35°,45°,60°,70°。通过试验发现加装楔块后,大部分的近场区都在楔块中,工件中的近场区很小。角度越小,工件中的近场区越大,随着角度的增大,聚焦能力变弱。随着聚焦晶片数量的增加,聚焦能力增强。随着聚焦深度的增加,焦点尺寸增大。越接近楔块物理主声束,分辨率越好。     

硅钢A计权磁致伸缩速度声压水平计算方法

IEC/TR 62581技术报告中引入了A计权速度声压水平用于表征磁致伸缩,但是未对其计算方法进行描述。针对A计权磁致伸缩速度声压水平计算公式中各项参数,详细解析了空气密度、空气中声速、磁致伸缩谐波频率、加权系数、磁致伸缩量等参数的取值方法、取值单位、适用条件。解析结果表明,解析方法可以降低A计权磁致伸缩速度声压水平计算方法的计算难度,提高其应用广度,提供了另一种表征磁致伸缩的计算方法。