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全聚焦全解析-06-AIM声学响应分布图影响因素
2021-03-12

       通过上一期的介绍,相信大家已经对AIM声学响应分布图有所了解了,本期我们将对声学响应分布图做进一步的说明,希望大家能够真正对其了解之后,能够灵活运用,为自己的全聚焦检测工艺设置保驾护航。

       上一期已经讲到了AIM图是缺陷的回波能量分布图,而不是激发的能量分布图,那AIM回波响应图和之前提到的激发声场能量分布图到底有什么差别呢?
       这里打一个形象的比喻,就像是一个胖子和一个瘦子一起在海里游泳,当一个大浪打过来时,浪花打过来的力量是一致的,即激发声场能量一致,但在两人身上产生的效果却截然不同,大胖子体积大,会将浪花大部分反弹回去,而小瘦子如果瘦成一道闪电,则大部分浪花将从他身边穿过,反弹回去的浪花会很少,这就是回波响应是不同的。

上一期已经讲到了AIM图是缺陷的回波能量分布图,而不是激发的能量分布图,那AIM回波响应图和之前提到的激发声场能量分布图到底有什么差别呢?

       这里打一个形象的比喻,就像是一个胖子和一个瘦子一起在海里游泳,当一个大浪打过来时,浪花打过来的力量是一致的,即激发声场能量一致,但在两人身上产生的效果却截然不同,大胖子体积大,会将浪花大部分反弹回去,而小瘦子如果瘦成一道闪电,则大部分浪花将从他身边穿过,反弹回去的浪花会很少,这就是回波响应是不同的。

那么我们就要了解是什么因素影响了反弹回来的浪花大小(即AIM回波响应)的呢?
在了解什么因素会影响AIM图之前,我们先来看一下AIM图中的颜色代表了什么?
其实AIM图中的不同颜色代表了回波信号的相对幅值差异,即以最红的颜色作为参考0dB,则红色区为0~-3dB区间,橘色区为-3dB~-6dB区间,黄色区为-6dB~-9dB区间,以此类推。

       这样的话,我们再来看影响AIM的因素,首先一个就是模式的选择会影响回波能量分布,如下图所示,工件、探头和其他设置全部一致,只有模式选择不同,其AIM图上的回波能量分布也差异非常大。

       上面是相控阵探头+55°横波楔块得到的AIM图,上图可见TT模式下,焊缝区域的根部能量要强于上表面;而TTTT模式下,整体焊缝区域的能量基本一致;而在LL模式下,焊缝区域的能力要远低于探头正下方的能量。
       由此可以看出,使用55°的横波楔块,TT和TTTT模式在焊缝区域较理想,而LL模式在焊缝区域的效果比其他地方要差,这也是为什么对于一个使用横波楔块的检测来说,使用横波(TT或TTTT)比纵波(LL)更加理想。还有哪些因素会影响AIM回波能量图呢?

       因为是回波能量图,所以缺陷类型和缺陷的角度同样会影响回波强度的分布。如下图所示,在AIM设置过程中,可以选择在体积型缺陷和面积型缺陷之前切换,而当选择面积型缺陷的时候,还需要设置面积型缺陷的角度。

       换句话说,对于体积型缺陷来说,AIM回波响应图和发射声场能量分布图基本一致,因为发射出的能量在体积型缺陷面前可以几乎100%全反射,但对于面积型缺陷而言,缺陷的方向对于回波能量影响较大,即使在发射能量较强的位置,如果缺陷方向不对,也可能无法得到理想的回波信号,这也是为什么超声检测有缺陷方向性要求的原因。

       下面对比的是改变面积型缺陷的方向,得到的不同的AIM回波响应图,可见缺陷方向对于回波的响应也是有较大影响的。

因而总结下来,影响AIM声学响应分布图的因素还包括但不限于:

1.    探头和楔块参数
2.    检测对象材料声速、厚度、几何形状等。
3.    检测缺陷的类型及缺陷方向
4.    检测模式(TT,TTT,LL等)
5.    检测区域范围
6.    。。。


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