短脈沖超聲波是一種相干波，反射體將這種相干波分割為兩個(gè)或多個(gè)部分。各部分之間的相位不同，它們之間可以發(fā)生干涉現(xiàn)象。厚度較薄試件(板、管等)上下表面的反射波可以發(fā)生干涉。對(duì)于含有連續(xù)寬頻帶的脈沖波，在頻譜圖上會(huì)出現(xiàn)極大值和極小值點(diǎn)。這些極大值和極小值點(diǎn)是離散的，它們出現(xiàn)的位置與檢測(cè)點(diǎn)處板的厚度有關(guān)。

1. 厚度檢測(cè)技術(shù)

圖6-23頻譜圖中A曲線(虛線)所示為10MHz聚焦探頭厚鋼板上表面接收到的反射波頻譜。此時(shí)由于板的厚度足夠大，上、下表面反射波完全分離。圖6-23頻譜圖中的B曲線為探頭聚焦到金屬管外表面時(shí)反射波的頻譜圖。如圖6-23中B所示，該金屬管為鈮合金管，管的壁厚為0.28mm(0. 011in)。在該頻譜曲線9MHz的位置處出現(xiàn)了明顯的干涉極小值。這是由于管子內(nèi)外表面反射波能量的疊加造成的。

根據(jù)傅里葉變換模型可以預(yù)測(cè)出這種極小值的出現(xiàn)。厚度T’與極小值對(duì)應(yīng)的頻率f之間的關(guān)系為

式中，C為被測(cè)材料內(nèi)部的聲速，C的值可能會(huì)與其常用值之間存在差別，其原因是材料內(nèi)部的聲速與其制備工藝有關(guān)。所以，如果需要測(cè)出試樣上各點(diǎn)的厚度絕對(duì)值，事先必須測(cè)出其上某一點(diǎn)的厚度值以作為標(biāo)度。

圖6-24將管子以其軸線為中心轉(zhuǎn)動(dòng)，使探頭焦距位于管子壁厚較薄一側(cè)，則反射波頻譜中干涉極小值對(duì)應(yīng)的頻率位置將發(fā)生移動(dòng)。頻率位置移動(dòng)的大小，相當(dāng)于在標(biāo)稱為0.28mm(0.011in)壁厚的管子上厚度發(fā)生了0.025mm(0.001in)的變化。頻率移動(dòng)的絕對(duì)值可以由下式求出:

式中， 和 ， 和 分別為管子薄壁側(cè)和厚壁側(cè)壁厚和頻譜圖中干涉極小值對(duì)應(yīng)的頻率位置。式(6-10)可以應(yīng)用于試樣上的任意兩點(diǎn)。對(duì)式(6-10)給出以下的近似和定義：

式中， 是標(biāo)準(zhǔn)試樣的厚度，可以得到下式

則式(6-9)變?yōu)?/span>

式中， 為標(biāo)準(zhǔn)厚度處干涉極小值對(duì)應(yīng)的頻率。聯(lián)立式(6-11)和式(6-12)可以得到

上式可以用于分析試樣上不同點(diǎn)處厚度的變化。 和 的值可以通過試驗(yàn)確定( 可以采用干涉極小值的平均位置)。在 已知的情況下，可以根據(jù)式(6-13)求出 ,它們具有相似的精度(誤差一般小于10%)。式(6-13)的優(yōu)點(diǎn)是在不需要對(duì)厚度進(jìn)行精確校準(zhǔn)或聲速C未知的情況下，只需要給出一個(gè)近似的標(biāo)準(zhǔn)厚度就可以求出試樣上不同點(diǎn)之間的厚度變化，而該條件通常是很容易滿足的。如果 超過15%，式(6-13) 就不再適用了。

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