Page 156 - 《应用声学》2023年第1期

152 2023 年 1 月

表 3 实验结果中不同大小缺陷回波峰值最大值 据为基准，将实验测得的直径 1.0 mm、1.5 mm、
Table 3 Maximum echo peak value of de- 2.0 mm 缺陷回波峰值最大值代入公式 (2)，得到
fects with different sizes in the experimen- 表 4。其中通过数值模拟的拟合函数能够较为精确
tal results 地判断 1.5 mm 缺陷的大小，而另外两个缺陷直径

的判定存在着一定的误差。
直径/mm 1.0 1.5 2.0 3.0
1.4
百分比/% 76.1 122.4 164.7 192.2 ஝ϙവલ
ࠄᰎ
1.2 ஝ϙവલલՌజጳ
将实验得到的缺陷回波峰值最大值与缺陷直
1.0
径进行二次多项式拟合 (如图 12 所示)，发现能够获
得良好的拟合效果。通过该实验证明，缺陷回波峰 ॆʷӑࣨϙ 0.8 வሮ y=Intercept+B  x+B  *
ηՂࣨϙ
值最大值与缺陷直径之间具有二次函数关系。因此， 0.6 ፋڏ 0.1512 + 0.01929
ˀҫి
ి᧘
੕ᡰ
B  0.34044 + 0.02525
在实际的相控阵超声检测中，可以通过制作标准试 0.4 ൵ࣀࣱவ֗ -0.01894 + 0.00706
B 
3.49011T10 -4
R (COD) 0.99894
样的方式对 B 型套筒内部气孔、夹渣等孔型缺陷的 ូடՑR 0.99824
0.2
大小进行标定，即通过标准试样得到回波信号峰值 1 2 3 4
Ꭵᬞᄰय़/mm
最大值与缺陷直径之间的二次函数拟合关系，再将
图 13 实验结果与数值模拟结果的归一化对比
实际缺陷的回波信号峰值最大值代入二次函数中，
Fig. 13 Normalized comparison between experi-
就可以得到缺陷的直径。
mental results and numerical simulation results
220
ڀฉ࢏ϙతܸϙ 表 4 实验与数值模拟对比结果
ܳᮊरલՌ 192.2
180 164.7 Table 4 Comparison results of experiment
ηՂࣨϙᄈѬඋ/% 140 122.4 வሮ y=Intercept+B  x+B  * 实际直径/mm 1.0 1.5 2.0
and numerical simulation
ηՂࣨϙᄈѬඋ
ፋڏ
ˀҫి
ి᧘
172.87 + 19.9641
100 ੕ᡰ -69.5 + 18.28986 实验测量归一化信号幅值 0.3959 0.6368 0.8569
-28.5 + 4.85119
൵ࣀࣱவ֗ 18.491 计算直径/mm 0.75 1.56 2.39
76.1 R (COD) 0.99761
ូடՑR 0.99282
相对误差/% 25 4 19.5
60
1.0 1.5 2.0 2.5 3.0
Ꭵᬞᄰय़/mm 3 结论
图 12 B 型套筒角焊缝相控阵超声定量分析实验检
测结果 (1) 针对 B 型套筒角焊缝内部气孔、夹渣等圆
Fig. 12 Quantitative analysis of experimental re- 孔型缺陷难以定量的问题，建立了 B 型套筒角焊
sults of phased array ultrasonic testing of type-B 缝相控阵超声检测定量分析的二维数值模拟计算
sleeve fillet weld 模型。
为了进一步比较数值模拟与实验得到的结果， (2) 通过数值模拟得到相同位置不同大小圆孔
以 3.0 mm 缺陷为基准，将二者得到的不同单位的 型缺陷在不同扫查角度下的检测信号并得到扇扫
成像。发现缺陷的扇扫成像大小、回波信号峰值的
缺陷回波峰值最大值进行归一化处理，对数值模拟
半高宽均与缺陷大小无明显关联，因此无法通过这
的结果进行二次多项式拟合，并将实验数据与之进
行比较 (如图 13 所示)。数值模拟拟合得到的二次 两个指标判定缺陷大小。而缺陷回波信号峰值的
最大值与缺陷直径呈正相关，且近似满足二次函数
函数为
关系。
2
y = 0.1512 + 0.34044 × x − 0.02525 × x , (2)
(3) 根据数值模拟模型，加工出在同一位置含
其中，x 为缺陷直径 (mm)，y 为缺陷回波峰值最大 有不同直径贯穿孔的几组试样，并进行相控阵超声
值的归一化结果。由于是以 3.0 mm 缺陷的检出数 检测实验，通过实验证实了数值模拟得到的结论：可