三、耦合与补偿
"耦合剂
超声耦合是指超声波在探测面土的声强透射率。声强透射率高,超声耦合好。为了提高耦合效果,在探头与工件表面之间施加的二层透声介质称为耦合剂。耦合剂的作用在于排除探头与工件表面之间的空气,使超声波能有效地传入工件,达到检测的目的。此外耦合剂还有减少摩擦的作用。一般耦合剂应满足以下要求:
()能润湿工件和探头表面,流动性、粘度和附着力适当,不难清洗。
()声阻抗高,透声性能好。
()来源广,价格便宜。
(%)对工件无腐蚀,对人体无害,不污染环境。
(&)性能稳定,不易变质,能长期保存。
超声波检测中常用耦合剂有机油、变压器油、甘油、水、水玻璃等。它们的声阻抗 ’如下:
耦合剂 机油 水 水玻璃 甘油
’ ( )* +,•-. •/ . " 0 " & " 1 " %
可见,甘油声阻抗高,耦合性能好,常用于一些重要工件的精确检测,但价格较贵,且对工件有腐蚀作用。水玻璃的声阻抗较高,常用于表面粗糙的工件检测,但清洗不太方便,且对工件有腐蚀作用。水的来源广,价格低,常用于水浸检测,但易使工件生锈。机油和变压器油粘度、流动性、附着力适当,对工件无腐蚀、价格也不贵。因此是目前应用最广的耦合剂。
此外,近年来化学浆糊也常用做耦合剂,耦合效果比较好。
"影响声耦合的主要因素
影响声耦合的主要因素有:
()耦合层厚度的影响。耦合层厚度对耦合有较大的影响。当耦合层厚度为 ( %的奇数倍时,透声效果差,耦合不好,反射回波低。当耦合层厚度为 (的整数倍或很薄时,透声效果好,反射回波高。
()表面粗糙度的影响。工件表面粗糙度对声耦合有明显的影响。对于同一耦合剂,表面粗糙度高,耦合效果差,反射回波低。声阻抗低的耦合剂,随粗糙度的变化,耦合效果降低得更快。但粗糙度也不必太低,因为粗糙度太低,耦合效果无明显增加,而且使探头因吸附力大而移动困难。
()耦合剂声阻抗的影响。耦合剂的声阻抗对耦合效果也有较大的影响。对于
•&*2•
同一探测面,耦合剂声阻抗大,耦合效果好,反射回波高,例如表面粗糙度 " %%&时, ’ ()* +%,-.•& /( •0 /的甘油耦合回波比 ’)1 +%,-.•& /(,2 /的水耦合回波高 ,34 5 634。
(*)工件表面形状的影响。工件表面形状不同,耦合效果不一样,其中平面耦合效果最好,凸曲面次之,凹曲面最差。因为常用探头表面为平面,与曲面接触为点接触或线接触,声强透射率低。特别是凹曲面,探头中心不接触,因此耦合效果更差。不同曲率半径的耦合效果也不相同,曲率半径愈大,耦合效果愈好。
7)表面耦合损耗的测定和补偿
在实际检测中,当调节检测灵敏度用的试块与工件表面粗糙度、曲率半径不同时,往往由于工件耦合损耗大而使检测灵敏度降低。为了弥补耦合损耗,必须增大仪器的输出来进行补偿。
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