缺陷当量的计算

白 黄剑宁 ，———————一 在超声波探伤 中，对缺陷大小的定量问题 ， 其重要性是任何探伤人员都知道的。缺陷当量 的大小和缺陷的实际大小是两个完全不同的概 念。所谓缺陷当量是指对于不同类型和大小的 缺陷上的返回声压，均可用与其同声程的某种 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 几何反射体上的返回声压来相当，如果两 者的返回声压是相 同的，我们就说两者是 同当 量的。实际上 由于缺陷的几何形状， 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 面状况方 向性和缺陷性质各不相 同，因而其声反射和声 吸收比标准几何反射体耍复杂得多 ，所以一般 来说实际缺陷总是比所确定的当量缺陷要大得 多。 标准几何反射体常用的有平底孔，长横孔、 短横孔、球孔、长横槽 以及大平底等 ，这些不 同 类型和不同直径 的标准几何反射体就代表不同 类型和不同大小的缺陷当量。下面，我们就对它 们的声压，它们之 间“分贝”差 的计算以及当量 计算在实际探伤中的应用进行讨论 l 标准几何反射体的声压计算 在超声波探伤中，超声波在被探工件中传 播的区域被称为辐射声场 ，按照声压分布的不 同，辐射声场可分为近场区(0≤S≤N)和远场 区(S>ZN)。由于近场区 内声 压变化频繁、复 杂，因此位于近场区内的缺陷往往不能得到真 实反映，即缺陷尺寸与其反射渡高无一定规律， 在近场区内虽然有可能探得缺陷，但是确定缺 陷的大小是很困难的，实际探伤时应尽量避免 在近场区的探伤，因此我们着重在远场区内对 超声渡的声场进行研究 1．1 圆形活塞辐射器中心轴线上入射声压的 计算 所谓声场中心轴线 的声压是指圆形品片中 心法线 上的声压 (如图 1)。A 点处的声压可写 成 ： 一 肌I竿 由于 r= ，因此有 ： 一 dQ} o 眦 ： 一 e 假设z一／ ，则ZdZ=RdR，若R=0 时，z=z，若R=a时，z=√ 干 ，剐有下式成 立 ： ：一 z Te-JT,z 2poCVoSi K ( 一 z) 其中：m—— 介质的密度 C——弹性介质 中的声速 如果 P0C为声阻抗，则 Po=P0CVo为圆形 晶片表面的声压。再有竽一 一K，品片直径D ^ =2a，声程 S=Z，因此上式可写为 ： PnSin[詈(√ _S)] 考虑到 S≥2N，随着 S的增大，以正弦函 数单 调整递减的活塞波声压变化缓慢 ，并逐渐 般 维普资讯 http://www.cqvip.com 接近球面波声压规律 。根据 Sina~-a(当 a足够 一 11,时)，并将√I_1)-+s 用牛顿二项式展开后，取 前二项，即√ +s s+器，则上式可简化 为： P—P0· ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ．．(1_ 1) (1—1)式即为球面波反射声压 1．2 圆形平面缺陷垂直反射声压计算 若在声束心线上距声源 S处有一与中心轴 线相垂直的圆形平面缺陷，其直径为 垂(如图 2)。假设声波在该圆形平面缺陷的端面上完全 反射，我们则可以的把它看成为一个新的声源。 一 田 2 四彤 平面缺艄垂直反射 声压计算 因而根据(1—1)公式可得出 ： P。一P罴 一 ·罴·罴 A ·A0 。 ‘ 其中：A——探头晶片面积 A·——圆形平面缺 陷面积 1．3 圆柱曲底面上垂直反射声压的计算 圆柱曲底面的反射声压计算有两种情况。 38 圈 3 长横孔反射声 压计算 (1)当反射体长度大于声束直径时称为长 横孔，如图 3，其反射声压即为球面渡在圆柱曲 底面上的表达式，根据(1—1)式 ，可得： P·吉√ · ·√ ⋯⋯ 其 中：A——探头晶片面积 (以下均是) 母 4 盘 厦 扎 厦 册 产 出 计 鼻 (2)当反射体长度小于或等于声束直径时 称 为短横孔 ，如图 4，其反射声压为： P。一 P · √ · √ ⋯⋯⋯c 1．4 球孔上垂直反射声压的计算 一 — 且 ～ ． 嗣 5 覃 fL厦 射 丘 计 鼻 假设球孔处于声束轴线上，入射渡是球面 渡，从半径为 r的凸球面上的反射声压(如图5 所示)Pd，其表达式为： Pd ‘ 当 sd》r时 Sd+r≈Sd 因此根据(1—1)式，可得： P 一P·导·瓦1 = Po． ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ．(1-- 5) ‘ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ’ 维普资讯 http://www.cqvip.com l，5 横槽上垂直反射声压的计算 田 6 长 横 槽 反 射 芦 压计 算 假设^射波是球面渡，从 宽度为U 的长横 槽上垂直反射的声压如图 6所示，其计算公式 为： Pu=P·—=三，_= -,／2kSu ： ． — 生 ⋯⋯⋯⋯⋯ (1—6) Su√2 Su 1．6 太平底面上垂直反射声压的计算 大平底上 的垂 直反 射声压如图 7所示，在 超声 波波长 远 远大于 大平底面粗糙的条件 下，我们 可以把大平底 面作为 1OO 的镜面反 射来处理 ，其反射声压 等于两倍距离处的声压 ， 即反射声压等于人射声压的一半。 PB；÷P = 专．P0·罴⋯⋯⋯⋯c _7) — — — 一 ： 曼 ． = 二 岛 、 圈 7 太平底反射声压甘算 2 缺陷当量的计算 在进行缺陷当量计算之前，我们首先要知 道一个新概念——“分贝 值。在声学计量中，声 强度I与声压 P或声振幅 m之间有下列关系， 即： 1 P max i ’ = 寺PC naxm2 因此我们定义“分贝”值为声压比的对数， 即 ： D KP= 201g (dB)⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ (2一 1) ‘ l 其 中，dB为分贝值单位 下面，我们就来一 一讨论不 同情况下标准 反射体的“分贝 差。 2．1 同声程不同孔径的同类标准反射体之间 相差的 dB值 (1)同声程不同孔径的平底孔 相差dB 值 当把平底孔看作一个新声 源时 ．由于 < D，新声源的近场距离要 比初始声 源的近场距 离小得多，所以对于反射 声压 可 以按大于 2N 的远场区来考虑。因此由平底孔声压计算(1— 2)式和(2—1)式可得 ： rJ K。=20 g _40lg (dB) (m>n) (2)同声程不 同孔径 的长横 孔中相差 dB 值 作为新声源的长横孔，其反射声压的大小 与横 孔直径的平方根成正 比，与横孔到声源的 距 离的平方根成反比，因此根据长横孔声压计 算(1--3)式和(2--1)式可得： K。=201g％ _ l0lg (dB) (m>n) (3)同声程不 同孔径 的短横孔 Q相差 dB 值 把短横孔看成一个新声源，则反射声压的 大小与短横孔的长度和短横孔的直径平方根成 正 比。与声程成反比。因此 ，根据短横孔声压计 算(1—4)式和(2--1)式可得： 201 = l 鲁(dB) (m>n) (4)同声程不同孔径的球孔 d相 差 dB值 39 维普资讯 http://www.cqvip.com 作为新声豫的球孔，其反射声压与球孔直 径成正比，与距离成反比，故由球孔声压计算(1 -- ,5)和(2--1)式可得 ： Kd一20Is 201g (dB) (m>n) (5)同声程不 同孔径的 长横槽 U 相差 dB 值 作为新声源的长横槽，其反射声压与槽宽 成正比，与距离的平方根成反比 因此由长横槽 声压计算(1—6)式和(2--1)可得 ： K ：zolg =2o1g (dB) (m>n) 2．2 同孔径不同声程的同类标准反射体之闻 相差的 dB值 (1)同孔径不同声程的平底孔 相差 dB 值 根据平底孔声 压公式 (1—2)和 (2—1)可 得 K*= 201g ： 4olg (dB) (m> n) (z)同孔径不同声程的长横孔0相差 dB 值 根据长横孔声压公式(1—3)和(2—1)可 得 ： K =2O s镑 一4oIg (dB) (m> (3)同孔径不同声程的短横孔 Q相差 dB 值 根据短横孔声压公式(1--4)~(2—1)可 得 40 K口s=20Is悬 一40lg (dB) (m>n) (4)同孔径不同声程的球孔d相差dB值 根据球孔声压公式(1—5)和(2一1)可得： D Kd ~2Olg 40lg (dB) (m> n) (5)同孔径不同声程的长横槽 U相差dB 值 根据长横槽声压公式(卜一6)和(z一1)可 得 ： 11) KU5 201g 301g (dB) (m> rO 2．3 各类型标准反射体与太平底 B在同声程 时的 dB差值 (1)平底孔 中与大平底 B在同声程时的 dB差值： 根据平底孔声压公式(1—2)和太平底声压 公式(1—7)可得： D K~-z=201g髭 一 201g (dB) (x— l'z'3 ⋯ ⋯ 1 (2)长横孔 与大平底 B在同声程时的 dB 差值 根据长横孔声压公式(1—3)和太平底声压 公式(1—7)可得 ： K。_ olg宅 一 101g (dB) (x ，z'3 ⋯ ⋯ 1 (3)短横孔 Q与大平底 B在同声程时的 dB差值 根据短横孔声压公式(1—4)和大平底声压 公式(1--7)可得： K =20I PB =20Ig( ·√ 川B ， 2．3⋯ ⋯ ) (4)~tL d与大平底 B在同声程时的 dB 维普资讯 http://www.cqvip.com 差值 根据球 L声压公式(1—5)和大平底声压公 式(1—7)可得 ： Ka B= 201g__Pa ==2。lg(2 d S x d(dB) ⋯ ⋯ ) (5)长横槽 U 与大平底 B在同声 程时 的 dB值 根据长横槽声压公式 (1—6)和大平底声压 公式(1—7)可得 ： K¨ 一 20I PR lg (dB】 ⋯ ⋯ ) 从以上计算可以看出，我们还能够计算各 类标准反射 体之 间在 同声程或不同声 程时的 “分贝”值 ，以及各 类标准反射体在同声程或 不 同声程情 况下 。同孔径和不同孔径之 间的“分 贝”值 3 缺陷当量计算在实际探伤中的应用 抽象的理论与具体的实践之间的总是存在 着一定的差距 。尽管我们在上面列举了几种标 准反射体来人为的模拟实际缺陷形状。但在实 际探伤时，工件 中缺陷形状，大小及部位的深度 是千变万化的 ，而且是十分复杂的。因此我们有 必要在下面对缺陷当量的换算进行讨论。 r 3．1 厚度为 t的工件，以深度为 S，，直径 作 r 起始觅敏度求出 S：处缺陷当■ 如图 8所示 。 (1)平底孔 当量 假设 由已知平底孔 当量 作起始灵敏度 ， D 则根据 K一201g 和平 底孔声压公式 (1—2) I 可得 ： p， *A(dB)一20[g 一 4。lg + 4 0l ,-- 40I 因此lg 一 [A(dB)+4。lg 一4。lg ] 圈 8 酞阳 刍 重计 l鼻 (2)长横孔当量0 假设 由 已知 长横 孔 当量 。作起始 灵 敏 D 度 ，则根据 K=201g 和长横孔声压公式(1— 3)可得： A(dB)= 201g 一 30lg + lolg 一 lolg 因此 lgQz一 [A( B)+lOlgQ~a一3olg 叁] (3)短横孔当量 Q 假设 由已知短横孔 当量 Q。作起始灵敏度 ， 10 则根据 K=lg 和短横孔声压公式(1—4)可 得 ： A(dB)=201g鲁 一4olg 十1o1gQ 一1 0lgQ。 因此 lgq 一 [A(dB)+101gQ。一401g 1 S2 (4)球孔 当量 dx。 AtdB)为缺陷在 s2处与起始灵敏度f．在s 处相差有 dB值．可由趣声波 仪读出 41 维普资讯 http://www.cqvip.com 假设由已知球孔 当量 da作起始灵敏度，则 根据 K=201g 和球孔声压 公式(1—5)可得 ： A(dB)： 201g r z ： 4Olg Jt+ 201gdx-- ZOlgda 因此lgdx= [A(dB)+2。lgda--40lg ] (5)长横槽当量u 假 设 由已知长横槽 当量 U 作起始灵敏 度 ，则根据 K=201g 和长横槽声压公式(1— 6)可得 ： 201gU 因此IgUx一南[A(dB)+201gU·一3olg ] 3．2 由S。处大平底波高 B(dB)和 Sz处缺陷 的反射波高 Sz(dB)，计算 S 处缺陷当量 如图 9所示。 田 9 冀 艏 t 计 算 B(dB)——sl处太平雇反射墟高(dB值) s2(dB)——sz赴映陷反射墟高(dB值) (1)S 处平底孔 当量 根据 K ．x一201g (dB)’由大平底反射 声压公式(1—7)和平底孔反射声压公式(1～2) 可得 ： KB-％ -zo—s 一 zo s器 一 S2(dB)一 B(dB) 因此Ig 一 (2olg警一Is B)_S2 (dB)]) (2)s：处长横孔当量 根 据 K 一。 一2。lg (dB)，由大平 底反 射声压 公式(1—7)和长横孔反射声压公式(1— 3)可 得 ： KB_。 ：2olg曼峰 S √ =S2(dB)--B(dB) 因此 Ig。 一II 2oJg 一[B(dB)_ S (dB)]) (3)S 处短横孔当量 Q 根据 Ke-％一20lg j (dB)，由太平底反射 声压公式(1--7)和短横孔反射声压公式(1—4) 可得 ： Ke-％= 201g LS Q 一 S2(dB)--B(dB) 因此 IgQx一 {201g s — l ~-z 一 [B(dB)一 S。(dB)]) (4)S 处球孔 当量 dx。 根据 K 一dI=201g (dB)，由太平 底反射 声压公式(1--7)和球孔反射声压公式(1—5)可 得 ： 一 S．(dB)一B(dB) 因此 lgdx= f20lg 一[B(dB)_s U g 0 2 。 g g 0 O 2 3 1l 11 B d ( A 盟 g g 伽 m 2 Z 一 一 B K 维普资讯 http://www.cqvip.com (dB)]) (5)S2处长横槽当量 U 根据K 一 =201g最(dB)，由太平底反射 声压公式(1—7)和长横反射声压公式(1—6)可 得 ： z0ls 一 S2(dB)一 B(dB) 因此 lgu = {20lg—S："i,／ 2XS~ 一 [B(dB) 一 S (dB)]) Jt·曼 0 h JLJ 蔓 蔓 ， l 寞 主 l' 寞 点 寞 ， 综上所述，当我们确定了某一声程处某一 当量的某种标准反射体的起始灵敏度 ，就 可以 按前述 的各种标准反射体 本身 和它们之问 的 “分贝 换算关系，求出任一声程，任一当量，任 一 标准反射体的起始灵敏度 ，并且根据这一标 准反射体起始灵敏度，求出在任一声程下，缺路 的反射当量 ，从而计算出缺陷的当量尺寸 。 参考文献 1 超声渡探伤 原理厦其应甩 t北京市技术空巍站蝙 ．1984 2 船舶 趣声被探伤 ，中国船舶工生总公 司船舶 工艺 钢结构制作工艺流程车尿素生产工艺流程自动玻璃钢生产工艺2工艺纪律检查制度q345焊接工艺规程 研究所蝙 1984 、 皇 一生 J J 点 鱼 JL 1． J (上接第 Z8页) (4)利用工程小报，《伦教之声》反复强调安 (9)编印工程简报《伦教之声》，每周一期， 全 ； 对进度总结和进度安排进行 明确。 (5)坚持每周由安全员 向现场各单位分发 7 安全管理工作 在 甲方的现场管理机构 里面，配有专职安 全监督员。针对本工程施工条件差，高空作业频 繁的特点，使甲方，监理方和施工承包方的所有 人员都树立安全第一的思想，我们主要采取了 以下 措施 《全国民用建筑工程设计技术措施》规划•建筑•景观全国民用建筑工程设计技术措施》规划•建筑•景观软件质量保证措施下载工地伤害及预防措施下载关于贯彻落实的具体措施 。 (1)每周例会议程的第一项 内容 财务内部控制制度的内容财务内部控制制度的内容人员招聘与配置的内容项目成本控制的内容消防安全演练内容 先由安全 员讲工地的安全生产情况。列出安全臆患和明 确需要整改的单位和事项，并结舍下周的生产 进度安排，明确要注意的事项和应采取的必要 措施。 (Z)由安全监督 员对施工现场有所有施工 机械和电器设备进行安全检查，并监督整改。 (3)安全监督员加强现场巡视，安全大于一 切，对违反安全操作又不昕指挥的人员与单位 实行停工与离场整顿。 安全简报，督促各单位组织学习。 (6)充分利用顺德船厂的安全监督机构，加 强对本工地的安全监督与检查。 通过采取以上措施，使得本工程在工期短， 场地复杂，高空作业频繁，作业单位多的诸多不 利因素的情况下，没有发生因违章操作而发生 的或人为可避免可预见的安全事故，保障了工 程按期顺利完成。 8 一点建议 (1)应进一步明确项目经理这一角色在工 程项 目建设过程中的职责与权限，更好地发挥 项目经理的作用。 (z)配合建设监理制的实施，明确监理单位 在我公司工程建设中的权限与职责，充分发挥 监理作用。 船精神 同舟共济 创造 奉献 43 维普资讯 http://www.cqvip.com