Page 156 - 《应用声学》2021年第6期

952 2021 年 11 月

模拟试块选用实际叶片加工而成，人工缺陷为 求。人工缺陷位置如图 10所示，模拟试块上共有 21
1.0 mm×5.0 mm×0.2 mm(深 × 长 × 宽) 电火花槽， 个近似方形电火花槽模拟裂纹缺陷，其中内弧侧 12
用来模拟裂纹。人工缺陷布局选择典型的检测位 个缺陷，外弧侧 9 个缺陷。人工缺陷加工在第一齿
置，同时满足分步检测时检测区域全覆盖的验证需 根弧面拐点处，距离叶根底面垂直距离40.0 mm。

9
7 8
6
12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 1 2 3 4 5

(a) ЯऻΟ̡ࢺᎥᬞѬ࣋ڏ (b) ܱऻΟ̡ࢺᎥᬞѬ࣋ڏ
图 10 人工缺陷模拟试块
Fig. 10 Simulated test block with artificial defects
3.2 灵敏度设置和检测实施 为外弧无缺陷时相控阵检测图谱，S 扫描图和 A 扫
选用表 1 中探头参数进行灵敏度设置时，首先 描信号中只有结构信号显示。图 12 为有人工缺陷
在对比试块上做 TCG 校准，然后以叶根模拟试块 时相控阵检测图谱，S 扫描图和 A 扫描信号中除了
上所检测分区内回波最弱的缺陷信号为基准设置 结构信号显示还有缺陷信号显示。
检测灵敏度。由于疲劳裂纹具有方向性，在扫查时 当横波声束遇到叶根凹槽端角 (或结构面) 时
应提高 4∼6 dB 作为扫查灵敏度，以获得裂纹的尖 会产生反射，出现如图 12 中 S 扫描图中的第一、第
端衍射信号，防止漏检并提高缺陷的定量精度。 二凹槽端角(或结构面) 反射信号。当叶根的第一齿
按照上文的检测序列进行分区检测，采集数据 根处有缺陷时，第一个凹槽端角反射波和第二个凹
时需要注意不同分区之间的检测覆盖，并关注检测 槽结构面反射波之间会出现缺陷回波，且信号较强。
过程中耦合情况。 当叶根无缺陷时，第一个凹槽端角反射波及第二个
凹槽结构面反射波之间不会出现缺陷回波，如图 11
4 叶根相控阵数据信号分析
所示。
4.1 使用 5L12A41 相控阵探头在内弧检测外弧 缺陷 W7 回波信号和噪声信号波幅见表 6。为
第一齿根 实施有效的检测，一般要求检测信噪比在 10 dB 以

检测区域为图10所示外弧根部，实际可有效检 上 [14] 。根据信噪比公式：
出 W2∼W9 共 8 个缺陷。以外弧人工缺陷 W7 的检 ( H )
SNR = 20 lg 信号 , (1)
测结果为例进行分析，如图 11 和图 12 所示。图 11 H 噪声

S ੳଡڏ A ੳଡηՂ

图 11 外弧无缺陷区域相控阵超声检测 S-A 扫描图谱
Fig. 11 S-A scan pattern for defect-free area of outer arc