Page 100 - 《应用声学》2021年第4期

584 2021 年 7 月

表 1 不同射水距离下的各人工缺陷的直径测量结果
Table 1 The measurement results of the defect diameters with different water distance

射水距离 L 2 mm 6 mm 10 mm 15 mm
十次测量的 偏差值 十次测量的 偏差值 十次测量的 偏差值 十次测量的 偏差值
人工缺陷/mm
平均值/mm ∆/mm 平均值/mm ∆/mm 平均值/mm ∆/mm 平均值/mm ∆/mm
ϕ3 ϕ4.20 1.20 ϕ4.50 1.50 ϕ4.75 1.75 ϕ4.92 1.92
ϕ4 ϕ4.92 0.92 ϕ5.10 1.10 ϕ5.55 1.15 ϕ5.92 1.92

ϕ5 ϕ5.50 0.50 ϕ5.75 0.75 ϕ6.20 1.20 ϕ6.50 1.50
4×6 4.20×6.50 0.20×0.50 5.00×6.75 1.00×0.75 5.50×7.00 1.50×1.00 5.50×7.50 1.50×1.50
7×8 7.50×8.50 0.50×0.50 7.75×9.00 0.75×1.00 8.00×8.92 1.00×0.92 9.00×9.75 2.00×1.75
8×8 8.50×8.50 0.50×0.50 9.00×9.20 1.00×1.20 9.50×9.55 1.50×1.55 9.75×9.75 1.75×1.75
偏差平均值 0.59 偏差平均值 1.00 偏差平均值 1.29 偏差平均值 1.73

料板距离的增加，超声 C 扫图中的背景噪声信号也 果采用超声A扫显示，波形如图7所示。
逐渐增加，不利于识别缺陷的边界；最后，从表 1 的 在不同流速下，分别记录无缺陷处和有缺陷处
结果还可以看出，在相同水层距离条件下，测量较小 所接收的透射波信号的幅值 50次，然后得到不同流
尺寸的缺陷时偏差较大，这是由于本实验系统的喷 速下，对应无缺陷处和有缺陷处所接收到的透射波
嘴直径为 ϕ6 mm，产生的声束约等于喷嘴直径，声 信号的最大值、最小值，绘制在图 8 中，得到在喷水
束较粗。本文为了分析本检测系统中射水距离L 对 状态下信号的波动范围；同时，作为耦合稳定性对比
测量绝对偏差平均值的影响，对二者采用最小二乘
法拟合进行一元线性回归处理，发现射水距离与绝
对偏差平均值约满足条件：∆ = 0.3132 + 0.0923L，
式中∆为绝对偏差平均值，L为射水距离。
因此，在实际检测中可采取如下措施提高检测
精度：(1) 在确实需要长射流检测时，应增加水压
(流速)以得到足够长的射流水柱；否则，若喷嘴不受
被检构件的空间限制，在确保喷嘴不与工件表面接
触的情况下，宜适当减小水层距离，减少声束扩散，
以减少因水层距离对检测精度的影响。(2) 在实际 (a) ௄Ꭵᬞܫᤩ࠱ฉηՂ
检测时，在选定探头、喷嘴孔径、射水距离等检测条
件下，需利用人工缺陷对比试块实测绝对偏差值，以
便对测量结果进行或加或减的修正。(3) 为了提高
检测精度，在保证超声波能量满足检测需求的前提
下，应减小喷嘴直径 (即减小声束直径) 或采用聚焦
探头。(4) 减小扫查步进值，以提高采样密度，增加
结果图像的像素值，提高成像的分辨率。

2.3 流速对检测性能的影响
试验对试块中 ϕ4 mm 分层缺陷进行水平式穿
(b) Ꭵᬞܫᤩ࠱ฉηՂ
透法检测，扫查区域为 20 mm×20 mm，间距为
0.5 mm×0.5 mm，射水距离为 10 mm，水循环系统 图 7 流速为 2.5 m/s 条件下的超声 A 扫波形
水压为 0.36 MPa，以上参量保持不变。使耦合水在 Fig. 7 A-scan signals with the current velocity of
2.5 m/s
喷嘴出口处的流速在0.5 ∼ 4 m/s之间调节，试验结