Page 58 - 《应用声学》2023年第6期

1168 2023 年 11 月

由图 5 可以看出，从检测方向 A 和检测方向 中人工缺陷位置，缺陷边缘清晰，识别度高。从
B 实施的纵波直入射检测均无法发现模拟样件中 A 扫描波形信号上看 (图 6)，红色箭头所指信号为
的人工缺陷，表明常规的纵波直入射检测方法难 人工缺陷反射信号，幅值为满屏刻度的 80%，噪
以覆盖检测盲区。而小角度纵波斜入射检测，则 声幅度为屏幕满刻度的 10%，计算得出信噪比约
能在 C 扫描图像上观察到清晰显示出的点状缺陷 18 dB。证明该方法对于 Φ0.4 mm 的小缺陷可有效
指示 (图 5(d) 中箭头)，所在位置对应于模拟样件 检出。

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(a) ᡔܦCੳଡೝ฾࣋Ꮆ (b) ೝ฾வՔA

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(c) ೝ฾வՔB (d) ೝ฾வՔC

图 5 超声纵波直入射和斜入射检测布置和 C 扫描成像结果
Fig. 5 Ultrasonic longitudinal normal/oblique incident inspections and the C-Scan images

3 结果分析与讨论

与纵波垂直入射检测相比，采用小角度纵波斜
入射检测时，声束在材料表面的折射和在缺陷表面
的反射规律均有所变化，引起检测灵敏度降低，表
现在：
(1) 声束传播到零件表面，由于波型转换形成
(a) ߹ݞӝ۫
折射横波带走一部分能量；
(2) 声束斜入射进入材料后，可能不完全垂直
于缺陷表面，缺陷反射的声束仅有一部分被探头接
收到，且多为旁轴声束和边沿的棱散射回波。
本文在实验设计时考虑到以上问题，采取一定
措施尽量减少以上两个因素对于检测灵敏度的影
(b) ̡ࢺᎥᬞ
响。首先，采用水浸点聚焦探头且将焦点置于被检
图 6 超声纵波斜入射检测时完好区域和人工缺陷
件表面，理论和实验结果 [5] 均表明此时的声波受到
的 A 扫描波形
入射角度以及入射面曲率的影响较小；另一方面声
Fig. 6 A-scan waveforms of non-defective area and
the artificial defect in the ultrasonic longitudinal 束进入材料内部后，声束会在较大范围内扩散，虽然
oblique incident inspection 会牺牲一定的指向性，但对于取向不甚垂直于声束