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DGS曲线详解


德国 Krautkramer 公司关于 DGS 曲线图的解说 2012-11-11 DGS 曲线图是 DGS 方法的基础,各个字母的意义是:D=距离,mm;G=增益差,dB;S=当量反射体尺寸(圆片,直径 Df,mm)。

17.DGS 曲线图 DGS 曲线图是 DGS 方法的基础,各个字母的意义是:D=距离,mm;G=增 益差,dB;S=当量反射体尺寸(圆片

,直径 Df,mm)。 在 DGS 曲线图中, 距离与来自“大反射体”和“小反射体”回波幅度的 从属关系是按无衰减介质(α =0dB/m)情况下画出的。因此,DGS 曲线 图精确地描述了“距离规律”仅与声束和反射体的形状相关。 17.1 当量反射体尺寸(Df) 利用无损检测方法确定不连续性的“真实尺寸”是非常困难的,因此, 一种方法就是采用“当量反射体尺寸 Df”来描述不连续性。 “当量反射 体尺寸”表达了关于小的材料缺陷的形状、位置和反射特性的概念。如 果在测量时给定了当量反射体尺寸,而不考虑与“真实尺寸”的偏差, 其优点是可以得到可重现的结果。 可重现性(例如经由一个检验者重复验证的结果)是每种无损检测的一 个基本的要求,以保证置信度与可靠性。 按照 DGS 方法, 当量反射体是一种圆片形状的反射体, 声束的声轴线垂直入射到它的中心, 并且 100%反射 (图 21) 。 根据 DGS 方法确定的“缺陷尺寸”是指在不连续性所在位置上确定的圆片反射 体的尺寸,其回波振幅与实际不连续性的回波振幅相等。 圆片反射体尺寸的量值用反射圆片的直径 Df 表示。 17.2 回波振幅比较 利用超声波确定当量反射体尺寸是基于两个回波振幅的比较。把来自未知反射 体的回波与已知反射体或参考反射体的回波作比较。未知的不连续性用经确定 的当量反射体尺寸表示。在试验实践中,可以利用不同类型的反射体作为参考 反射体。于是,当利用直波束和 TR 探头进行试验时,通常利用一个声波垂直入 射的平底面。它既可以是被检测工件本身的底面,也可以是参考试块的底面。 作为一个规则,在使用角波束探头时,是不能得到与声束垂直的底面的。因此, 常常使用标准参考试块 K1(DIN54120)和 K2(DIN54122)的圆柱表面作为参考反射 体。 底面是“大反射体”。其回波遵循底面回波或者来自无限延伸的大平表面的距 离曲线-在 DGS 曲线图中用符号∞标示。 除了底面回波曲线以外,DGS 曲线图包含了不同直径(mm)的圆片(当量反射体) 的距离曲线。 借助 DGS 曲线图中回波振幅曲线,我们可以得出两个随意的反射体在随意的距 离上回波之间的振幅差异,以增益△V(分贝 dB)表示(图 24)。 例 G: 探伤仪 USIP11 探头 MB2S-N,D 系列 图 21 图 20

试样 钢 ST-52-3,70x70x140mm,具有直径 1mm,深度 40mm 和 10mm,以及直径 0.5mm,深度 40mm 的平底钻孔(图 22)。 任务 G1:第一和第二次底面回波振幅之间的差异是多少 dB? (位置②) 任务 G2:底面回波(位置②)与埋深 30mm,直径 1mm 的当量反 射体回波(位置①)之间相差多少 dB? 任务 G3:底面回波(位置②)与埋深 30mm,直径 0.5mm 的当量 反射体回波(位置③)之间相差多少 dB? 任务 G4:埋深 30mm 和 60mm,直径 1mm 的两个当量反射体回波 (位置①和④)之间相差多少 dB? 任务 G5:埋深 30mm,直径 1mm 和 0.5mm 的两个当量反射体回波之间相差多少 dB? 答案:参见上述探头数据页中的数据和 DGS 曲线图。 任务 G 答案(图 23): 任务 G1:△V1=6dB 任务 G2:△V2=28dB 任务 G3:△V3=40dB 任务 G4:△V4=12dB 任务 G5:△V3-△V2=40dB-28dB=12dB 例 G 注解: 任务 G1 的解决方案是讲述远场中对于同一底 面的回波在两倍距离 (两倍的试样厚度) 情况 下导致回波振幅降低 6dB (“大平面反射体” 的距离规律)。 任务 G4 的解决方案是讲述远场中对于同一圆 片形状缺陷的回波在两倍距离情况下导致回 波振幅降低 12dB(圆片反射体的距离规律)。 任务 G5 的解决方案是讲述远场中对于两倍的 圆片直径导致回波振幅增加 12dB(圆片面积 与回波振幅之间的线性关系)。 17.3 根据 DGS 曲线图确定当量反射体尺寸 (Df) 如果圆片反射体的直径和“埋深”为已知, 则 可以 图 23 图 22

从 DGS 曲线图读出该当量反射体与一定的底面回波的回波振幅差 (增益 差△V dB)。如果知道两个当量反射体(不连续性)的距离以及它们的 当量反射体尺寸 Df,它们之间的增益差△V 也是可以确定的。如果其中 一个不连续性的当量反射体尺寸 Df 为未知, 但是知道两个不连续性之间 的距离和作为回波振幅差的定量值增益差△V,则该探查的不连续性的 当量反射体尺寸 Df(圆片直径,mm)可以根据这些来获得(图 24)。 例 H:试样为锻件,直径 200mm,长 250mm,声衰减可以忽略。 任务 H1:使用探头 B2S-N,D 系列进行试验。以底面回波达到 2/5 荧屏 高度时的增益设置=26dB。界面回波位置=200mm 深度。不连续性界面回 波达到 2/5 荧屏高度时的增益设置=40dB。该不连续性的当量反射体尺 寸是多少? 任务 H2:使用 TR 探头 MSEB4H,D 系列进行试验。厚度 30mm 锻制钢板回 波达到 2/5 荧屏高度时的增益设置=12dB。不连续性回波的位置=20mm 埋深,该不连续性界面回波达到 2/5 荧屏高度时的增益设置=26dB。该 不连续性的当量反射体尺寸是多少? 任务 H3:使用斜探头 WB45-2,E 系列进行试 验。来自参考试块 K1 圆弧的回波达到 2/5 荧 屏高度时的增益设置=18dB。不连续性位于声 程=270mm 处,该不连续性回波达到 2/5 荧屏 高度时的增益设置=52dB。该不连续性的当量 反射体尺寸是多少? 答案:参见上述探头数据页中的数据和 DGS 曲线图。 任务 H1(图 25):不连续性的当量反射体尺 寸是 8mm 直径。 任务 H2(图 26):不连续性的当量反射体尺 寸是 2mm 直径。 任务 H3(图 27): 注释:参考试块 K1 的圆柱表面(象限)并非 17.2 节中解释的“底面”,因为它是一个大 的曲面反射体。此外,参考试块很窄(25mm 厚),以至声束受到侧面的限制-取决于所用 探头的类型。 因此, 来自参考试块 K1 的 100mm 象限的回波振幅不能等同于垂直入射到平底 面的回波振幅。 如果在斜探头的 DGS 曲线图中 直接把参考试块 K1(或 K2)的圆柱表面回波如 同底面回波当作参考回波 处理, 以增益 dB 测 量参考回波与不连续
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图 24

图 25

性回波的振幅差, 则在计算增益差时需要加上振幅 修正值△Vk 予以修正, 这已经在斜探头 DGS 曲线图 右上角标示区域中体现出来了。 对于 WB45-2,E 系列的斜探头,其振幅修正值 △Vk1(R100)=-0.5dB 是很小的负值, 因此在这里可以不 予考虑。故而任务 H3 的答案是:不连续性的当量 反射体尺寸为直径 3mm。 *参考回波见第 14 节“增益余量 Vr” **振幅修正值△Vk...表示来自参考试块 K1 (R=100mm,△Vk1)或 K2(R=25mm,△Vk2)圆柱表 面的回波比相同距离的平底面回波大多少 dB (△Vk=+...dB)或者小多少 dB(△Vk=-...dB)。 在斜探头 DGS 曲线图中给出的振幅修正值△Vk 基本 上都是必须考虑的。 对于 E 或 D 系列斜探头关联 DGS 刻度板 MAD32(WB...);MAD42(MWB2...), MAD44(MWB4...)或 LAD32(WB...), LAD42(MWB2...) 以及 LAD44(MWB4...)不需要考虑这些振幅修正值, 因为这些修正值已经在相应的调整指令中并入了!
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