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德国Krautkramer公司关于DGS曲线图的解说

2012-11-11 08:49:08 来源：谢文清

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D_f，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（D_f）

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D_f”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。

图20

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D_f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）。

图21

例G：

探伤仪 USIP11

探头 MB2S-N，D系列

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：*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？

图22

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（D_f）

如果圆片反射体的直径和“埋深”为已知，则可以

图23

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D_f，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D_f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D_f（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？

图24

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

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△V_k^**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△V_k1(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△V_k...表示来自参考试块K1（R=100mm，△V_k1）或K2（R=25mm，△V_k2）圆柱表面的回波比相同距离的平底面回波大多少dB（△V_k=+...dB）或者小多少dB（△V_k=-...dB）。
在斜探头DGS曲线图中给出的振幅修正值△V_k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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