碳纤维复合材料管超声检测方法参数选择

直探头用于发射垂直于探头表面的纵波，以探头直接接触工件表面的方式进行垂直入射纵波检测，简称纵波直探头。纵波直探头的主要参数是频率和晶片尺寸。

根据JB/T4730--2005 

对于频率为2.25MHz的探头，宽度不大于15mm；

对于频率为5MHz的探头，宽度不大于10mm；

在选择频率时注意到以下几点：

（1）探头的工作频率越高，超声波波长越短，波束扩散角越小，声束越窄，超声波的能量越集中，分辨力越好，缺陷定位越准确。

（2）探头的工作频率越高，反射和散射也相应增强，衰减急剧下降，近场区长度越大，扫查空间越小，穿透能力越小。

（3）由近场长度N=/4l 可知，探头的工作频率高,超声波波长短，近场区长度大，所以一般是在保证探伤灵敏度的前提下尽可能减少近场区的长度。

（4）由可知，频率越高，衰减越大。对于冰、水来说，衰减很显著，此时由于晶界的散射还会出现草状回波，信噪比下降，从而导致检测困难。

由以上分析可知，频率的高低对检测有较大的影响。实际检测中要全面分析考虑各方面的因素，合理选择频率以取得最佳平衡。

 一般而言，对于衰减较大的工件，应该使用低频率探头，这样衰减就相对较小。本实验所使用的探头是0.5Mhz的探头如图1所示

图1  测试用探头实物图

试验过程中所用探头直径有25mm左右，有公式可知，这种探头的近场区较大，对检测不利，在保证检测灵敏度的前提下尽可能减小近场区长度,纵波在水中的声速按1500m/s计算，得到近场区N=52mm。未扩散区长度b=1.64N，检测中要保证水层厚度t>b,计算得到b=85mm,则t>85mm。

在检测中要保证探头距工件表面的距离不变，也即是水层厚度固定，所以需要盛水的容器，我所使用的容器是由有机玻璃板拼成的1.2m*1m*0.8m长方形容器，自制夹持装置固定管子，可以再夹持装置下垫板子，改变探头到工件表面距离，一根铜棒搭在容器上方，将探头黏在一个可以穿在铜棒上且能移动的铁棒上面。辅助检测装置如图2所示

 图2  检测辅助装置

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