How do I evaluate reflectors by using the echo amplitude?
材料の天然のリフレクターに存在する多くの反射条件を、超音波手法では明確に解釈できないという事実から、人は代替物に頼るようになりました。それが等価リフレクターです。 等価リフレクターがあれば、不連続性からのエコーをオペレーターの明確なソース (代替物) までトレースすることができます。 その代替ソースは円盤型リフレクターなどで、音波ビームの音響軸に垂直に置かれている場合、未知の天然のリフレクターと同じ信号振幅を提供します。 天然のリフレクターが円形の表面と同様の特性を持つものである限り、この相互関係は許容されます。 これは「小さなリフレクター」つまりどの方向にも音波ビームの上限を超えないリフレクターを意味する、すべての不連続性に該当します。 円形のディスクと同様の動作特性は、楕円形のリフレクターにも存在します。 手動テストの場合、リフレクターを音波ビームの軸に配置するという前提条件を満たします。 リフレクターから最大の表示が得られるまで、プローブを動かします。 それからリフレクターを音響軸に置きます。 固定されたテストパスを使用した自動テストで、リフレクターが音波ビームの音響軸にあるのは偶然です。 信号振幅に従って、円形の等価リフレクター (等価リフレクターのサイズ = ディスクの直径) で操作していないだけかもしれません (13 章を参照)。 円形リフレクターのモデルには、簡単に実験でき、理論上の解決策にも使用できるという利点があります。単一プローブのオペレーションにおける円形リフレクターの距離の法則は単純です。プローブとリフレクター間の距離が増えると、近づいてくる音波パルスの圧力は距離に比例して下がります (8 章)。 反射して音波パルスも、距離 z に比例してレシーバに対する圧力を失います。つまり、エコー振幅は距離 z の二乗関数です。
反射したパルスの音波圧力はリフレクターの表面の関数で、直径 d の二乗なので、遠距離のエコー振幅は直径の二乗に比例します (37)。
距離 (D)、ゲイン (G)、サイズ (S) によって変わる円形の結晶 (トランスデューサー) と円形リフレクター間のこうした応用関係は、DGS 図 (図 40) で求められます。 一般的な適用性を取得するには、リフレクターのサイズを (39)
(リフレクターの直径/トランスデューサーの直径)
距離 z は (40)
(近距離) で正規化します。
正規化された値から絶対値への変換を保存するために、特定のプローブと材料の特別な DGS 図を作ります (Krautkrämer プローブデータシートなど) (そうした特殊な図は 1 つのプローブ、1 種類の材料にのみ適用されます)。 それらは一般的な図の一部に表されています (図 41)。 「書き仕事」を排除した DGS スケールを使用するテストは、さらにシンプルです。 このスケールは、特別な DGS 図の一部に表されています。 等価リフレクターの曲線は両対数スケールではありませんが、ダブル線形スケールです (図 42)。
本来、円盤型トランスデューサーとリフレクターの DGS 図は作成できません。 長方形またはシリンダー状のリフレクターの DGS 図は作成できます。 DGS 図は単一プローブオペレーションに限定されません。 TR プローブ (図 12) と 2 つのプローブを使用するタンデム操作 (図 36) 用の設計があります。 DGS 図またはスケールを使用する前に、プローブの有効なデータ (実際のデータ) を知る必要があります。それが直径 DI および近距離 Ni です。
DGS 図を使用するための例は、次の表をご覧ください。 任意の後壁エコーが参照エコーとして使用され、CRT スケールで特別な参照の高さに設定されています。 ZW に対する壁の距離 zW を正規化し、後壁エコーの曲線に相対的な点を見つけます (図 43)。 後壁エコーを調整するために必要なゲインは VW です。
前回得られたもの
公称 実質
fs = 4 MHz fi = 3,90 MHz
cs = 5,920 km/s ci = 5,900km/s
Ds = 20 mm Di = 19,0 mm
Ns = D2 . f/4. c Ni = 61 mm
測定値
zW = 165 mm (後壁の距離)
Vw = 46 dB
zR = 49 mm
VR = 62 dB
zW = zW/Ni = 165/61 = 2,7
zR = zR/Ni = 49/61 = 0,8
VR - Vw = 62 dB - 46 dB = 16 dB
Zr と VR - Vw は図 43 に基づく
G = 0,2
d = G Di = 0,2 * 19 mm = 3,8 mm (リフレクターの直径)
リフレクターは距離 zR に現れ、ZR に正規化されます。 リフレクターエコーと後壁エコーの振幅の差を測定する場合、リフレクターエコーを選択した参照レベルにします。 これを行うために必要なゲインが VR です。 リフレクターエコーの振幅は、後壁エコーの振幅よりも VR - VW 分少なくなります。 リフレクターの距離 ZR と振幅の差で、相対的な等価リフレクターの直径 0.2 を判断できます。 有効なトランスデューサーの直径 Di を乗算すると、結果は求めていたリフレクターの直径 3.8 ㎜ になります。 距離および等価リフレクターサイズの正規化は、特別な DGS 図とスケールではもともと必要ありません。 ただし、プローブが公称データ (仕様) と大きくかけはなれている場合は、特別な図とスケールは使用できなくなり、一般的な図を実際のデータとともに使用します。 現在の例では、材料に監視する価値があるほどの減衰はないと想定されています。 測定を行う前にこれを確認する必要があります。 音波の減衰が無視できないものなら、以下の修正が必要です。
減衰係数 [?, ( dB/m) = VW - 2 ß • zw VR' = VR - 2 ß • ZR。これらの数量 VW' と VR は、VW と VR として進めます。
最新のデジタル超音波欠陥検出器は、特別な DGS 図を使用して不連続性のエコーを評価します。 プローブの必要な実際のパラメーターはメニューの使用時に入力されるか、ダイアロープローブとともに、デジタル測定器によって自動的に読み取られます。 必要な DGS 曲線はデジタルスクリーンに直接表示されます。 計算はデジタル計測器が実行し、結果もスクリーンに表示されます。