Page 134 - 《应用声学》2022年第1期

130 2022 年 1 月

φ0.4
φ0.2 φ0.2

φ0.1
φ0.1 φ0.1
φ0.4
φ0.2
φ0.3
φ0.3 φ0.4
φ0.3
20 mm 20 mm 20 mm

(a) 40 mm តನ (b) 60 mm តನ (c) 80 mm តನ
图 8 大厚度试样灰度成像图
Fig. 8 The gray scale image of big thickness sample
150 40 (1.83684, 40) 150 90 (25.42826, 86)
(1.85263, 10) (25.43086, 69)
(1.83684, 11)
20 60 (25.43086, 59)
(1.84737, 7)
100 (1.84737, 4) 100 (25.43086, 50)
(25.43086, 45)
0 30
50 -20 50 0
ࣨϙ/V 0 1.8 1.9 2.0 2.1 ࣨϙ/V 0 -30 25.45 25.50 25.55 25.60

-50 ௄Ꭵᬞ -50 ࡋฉࣰ๘ ௄Ꭵᬞ
0.1 mm 0.1 mm
0.2 mm 0.2 mm
-100 0.3 mm -100 0.3 mm
0.4 mm 0.4 mm
-150 -150
0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 25.4 25.6 25.8 26.0 26.2
௑ᫎ/ms ௑ᫎ/ms
(a) 5 mmតನ (b) 80 mmតನ
图 9 时域波形图
Fig. 9 Time domain waveform

分析认为产生缺陷放大现象的原因有二：一是大厚 值对比无缺陷处有所下降，且 80 mm 试样的底波
度试样检测使用的探头晶片尺寸较大，对微小缺陷 尾部波列下降幅度更小，原因是随着试样厚度增
有放大作用；二是散射波与底波尾部波列的干涉作 大，散射波的衰减增大，散射波干涉作用减弱，所
用引起微小缺陷图像的放大，且随着厚度增大，超声 以大厚度试样的底波尾部波列下降幅度更小。对比
波的扩散作用使得缺陷的放大得到加强。 ϕ0.1 mm ∼ ϕ 0.4 mm 缺陷处的底波尾部波列幅值
本文选择5 mm 试样的时域波形图分析近表面 可知，底波尾部波列幅值大体上随缺陷尺寸的增大
缺陷对底波尾部波列的影响，选择 80 mm 试样的时 而减小，这一结果与仿真结果相符。从图 9(b) 可看
域波形图分析大厚度工件中埋深较大的微缺陷对 出，无缺陷处的底波尾部较为平滑，而有缺陷处的底
底波尾部波列的影响。80 mm 试样的厚度较大，全 波尾部存在明显的 “尾波干涉” 现象，加剧了底波尾
波列采集界面波至一次底波的完整波形会造成底 部的波形震荡，这一现象佐证了散射波干涉理论的
准确性。
波波列压缩，导致底波尾部波列无法被框选，故只采
集底波尾部波列。5 mm 和80 mm 试样的时域波形
4 结论
如图9所示。
从 图 9 可 看 出， 5 mm 和 80 mm 试 样 中 的 本文首先结合散射波干涉理论与有限元仿真
ϕ0.1 mm ∼ ϕ0.4 mm 缺陷处的底波尾部波列幅 方法，研究了超声波遇到微小缺陷后的声场和波