宋树波，李风兰，王海波
（1.吉林化工学院机电工程系，吉林 吉林132022; 2.吉化建修公司电石厂分公司，吉林 吉林132023）
摘要：通过理论分析与测试，提出厂一种测试探头工作频率的新方法。实践表明，这种方法具有简便、快速、涉及的参数少、易于掌握等特点，对于探头定位误差的修正很有意义，可以进一步提高焊缝超声波探伤的准确性。
关键词：探伤；工作频率：探头；测量
在超声波探伤中，探头有直探头及斜探头之分，而且它们是实现电信号与声讯号相互转换的器件，是超声波探伤装置的重要组成部分，其选择超声频率在很大程度上决定了超声波探伤的探测能力，频率高时，波长短、声束窄、扩散角小、能量集中。因而发现小缺陷能力强、分辩力好、缺陷定位准确，但扫查空间小，仅能发现声束轴线附近位置的缺陷。但是，高频率超声波在材料中衰减大，穿透能力差。频率低时，波长长、声束宽、扩散角大、能量不集中，因而发现小缺陷能力差、分辨力差，但扫查空间大。此外，低频率超声波在材料中衰减小，穿透能力强。可见，频率是超声波探头的一个重要参数。因而，准确快速地测定探头的工作频率，在超声波探伤中有着重要意义。
1 理论分析
声场图如图1所示，D为晶片直径，N为远场长度，当X>N 时，设P0为声源表面处的声压，λ为波长，X为距离，圆形晶片活塞声源中心轴线上X处的入射声压有：PX=20sin(πD2/8λX)。
当X>>N时，πD2/8λX项可看作很小，因此活塞波的规律可用球面波变化规律代替，有：
折射角β在计算时取测量值，实际测量的斜探头折射角对探伤的定位更有实际意义，但它与折射定律计算出的折射角有一定的偏差。
2 试块的设计与制作
试块结构简单，开有二个平底孔（两孔尺寸及形位公差取一致），关键是平底孔的粗糙度，B表面对孔轴线的垂直度及上表面与底面的平行度等要保证，平底孔与探测表面要保证平行以及平底孔的平整度要求要保证，见图2所示(图中未标注粗糙度为12.5).
3 测试方法
(1)测定工作频率前要先测试确定折射角，注意探头不能是用的过久的探头，冈为折射角会闪探头的磨损发生变化。
(2)测试频率时先将测试试块倒置，使底波达到仪器屏幕满刻度的90%高度作为基准波高，然后将试块正置，平底孔反射当量比人平面反射当量小，要仔细调节衰减器旋钮，找到平底孔网波，使平底孔波最高点达到基准波高度，记下增益的ΔdB值，再将ΔdB值代入式(13)，算出f值。
4 结 论
通过理论分析及测定表明，此新的测定探头工作频率的方法具有简便、快速、涉及的参数少易于掌握等特点，在超声波探伤实际检测中，考虑到标称频率与工作频率误差的影响，对于探头定位误差的修正很有意义，可以进一步提高焊缝超声波探伤的准确性。
在检测中，当探头匹配不好时，要注意斜探头的频率误差稍大，所以对不同压电材料采用的阻尼匹配，以接近该压电材料的声阻抗为好。 |
