超聲波探傷過程中能力衰減

超聲波在彈性介質(zhì)中傳播時，超聲波的散射和吸收將導致聲波傳播能量的衰減。

超聲波的散射，是指聲波在不均勻介質(zhì)中的分界面上發(fā)生的散射現(xiàn)象，并造成超聲波傳播能量的衰減。由于介質(zhì)內(nèi)大顆粒晶體的不規(guī)則排列，聲波在斜入射至晶體分界面上時將發(fā)生反射、折射和波型轉(zhuǎn)換的物理現(xiàn)象，致使聲波傳播的能量衰減，而透射的聲波又會不斷入射到其他晶體界面上導致聲波傳播的能量的繼續(xù)衰減。在檢測金屬薄板缺陷時，缺陷的存在造成薄板內(nèi)部介質(zhì)的不均勻，聲波在入射到不同介質(zhì)的分界面上時則發(fā)生反射、折射以及波型轉(zhuǎn)換，使檢測波的傳播能量快速衰減。當缺陷的尺寸與檢測波波長的比值大于0.1時，聲波散射現(xiàn)象明顯，甚至導致無法檢測。

由于介質(zhì)的導熱性、黏滯系數(shù)性等因素導致聲波能量轉(zhuǎn)換為其他形式能量的現(xiàn)象，稱為聲波的吸收。聲波的吸收系數(shù)與聲波頻率成正比關(guān)系，即聲波頻率越大吸收越大。在固體介質(zhì)中，多晶體中顆粒的尺寸和檢測波波長的比值決定聲波吸收系數(shù)；單晶體的聲波吸收系數(shù)則較小。

超聲波的能量衰減將嚴重影響對缺陷的檢測，不過由聲波吸收造成的超聲波傳播能量的衰減，是可以通過增加聲源輻射能量、提高運算放大器增益和降低檢測波工作頻率的方法來彌補的。但是，聲波散射不僅造成缺陷回波信號能量衰減，還會在介質(zhì)分界面上發(fā)生反射現(xiàn)象產(chǎn)生雜波。這時因為反射雜波的存在，檢測系統(tǒng)只能通過降低檢測波頻率的方法來減小聲波傳播過程的衰減。經(jīng)過大量仿真和實驗，決定通過降低超聲探頭工作頻率、調(diào)整聲波入射角度的方法來減小檢測超聲波能量衰減的影響。