專利名稱：一種利用表面波測量材料聲速的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種利用表面波測量材料聲速的方法。
背景技術：
目前國內外標準規(guī)定的材料聲速測量方法原理均采用從被測工件上切割試樣，精確測量試樣的厚度r和超聲波在試樣中的傳播時間 后，根據(jù)關系式V=T/t,計算得出聲速V。上述常用方法進行材料聲速測量的前提是可以從被測工件上割取試樣或采用機械方法準確測量試件的厚度，但在工程現(xiàn)場對某一工件材料聲速進行測量時，往往不允許對工件進行破壞性取樣，甚至由于工件結構等原因不能采用機械方法測得工件壁厚，因此無法采用上述常規(guī)方法測量工件材料聲速。專利號為200810054605. 3中介紹了利用不同角度超聲橫波分別入射、接收的方法，通過二次測量超聲波在工件中的傳播時間，計算得出工件材料聲速，可以對工程現(xiàn)場未知壁厚的工件進行材料聲速測量，此方法解決了工程現(xiàn)場材料聲速測量的難題。但是計算量較大，測量數(shù)據(jù)較多。

發(fā)明內容
本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種采用數(shù)字式超聲波探傷儀利用表面波測量未知壁厚工件的材料聲速新方法。本發(fā)明采用如下技術方案
本發(fā)明利用同一對超聲表面波探頭以相同間距分別對不同材質入射、接收的方法，分別測量超聲表面波在已知超聲表面波聲速標準試塊中的傳播時間和未知超聲表面波聲速工件中的傳播時間，計算出該工件材料的超聲表面波聲速；再根據(jù)超聲縱波聲速、超聲橫波聲速分別與超聲表面波聲速的傳播速度關系式算出超聲縱波聲速和超聲橫波聲速；
其具體方法步驟如下
(I)測量超聲波在兩個探頭內部的總傳輸時間ty
選取一對規(guī)格、前沿、延時等參數(shù)相同的第一表面波探頭(I)和第二表面波探頭(2)，將第一表面波探頭(I)作為發(fā)射探頭、第二表面波探頭(2)作為接收探頭，如圖I所示，將兩個探頭緊密貼合在一起，相互移動，使回波波幅最高，可測量出超聲波在兩個探頭內部的總傳輸時間 ,，將此總傳輸時間&均分ty !與&，作為所述兩個表面波探頭的延時分別輸入至數(shù)字式超聲波探傷儀。(2)測量超聲表面波在已知超聲表面波聲速標準試塊中的傳播時間tj
選取所述第一表面波探頭(I)和第二表面波探頭(2)，將第一表面波探頭(I)作為發(fā)射探頭、第二表面波探頭(2)作為接收探頭并以一固定間距L相對置于已知超聲表面波標準試塊(3)的表面上，測得超聲表面波在所述標準試塊(3)中的傳播時間 7，則有以下關系式L 二 CmXt1'(I)
式中'Cm :標準試塊中超聲表面波聲速，單位米/秒 L :兩表面波探頭之間的距離，單位米 :聲束在標準試塊中的傳播時間，單位秒
(3)測量超聲表面波在被檢工件中的傳播時間t2
選取所述第一表面波探頭(I)和第二表面波探頭(2)，將第一表面波探頭(I)作為發(fā)射探頭、第二表面波探頭(2)作為接收探頭并以一固定間距L相對置于被檢工件(4)的表面上，測得超聲表面波在所述工件(4)中的傳播時間匕，則有以下關系式
\^-CR2X t2 ；(2)
式中'Cr2 :被檢工件中超聲表面波聲速，單位米/秒，為未知數(shù) L :兩表面波探頭之間的距離，單位米 t2 :聲束在工件中的傳播時間，單位秒 聯(lián)解上述公式(I)和(2)，即可得出超聲表面波聲速Cr2 ；
在上述公式(I)、(2)中,標準試塊中超聲表面波聲速G7為已知數(shù)；被檢工件中超聲表面波聲速Ge為未知數(shù)；超聲表面波在標準試塊和工件中的傳播時間通過超聲波探傷儀測得；
(4)最后根據(jù)固體中超聲橫波聲速Cs分別與超聲縱波聲速G、超聲表面波聲速Cr的傳播速度關系式(3)和(4)計算超聲縱波聲速Cl和超聲橫波聲速Cs
權利要求
1.一種利用表面波測量材料聲速的方法，其特征在于用同一對超聲表面波探頭以相同間距分別對不同材質入射、接收的方法，分別測量超聲表面波在已知超聲表面波聲速標準試塊中的傳播時間和未知超聲表面波聲速工件中的傳播時間，計算出該工件材料的超聲表面波聲速；再根據(jù)超聲縱波聲速、超聲橫波聲速分別與超聲表面波聲速的傳播速度關系式算出超聲縱波聲速和超聲橫波聲速；其具體方法步驟如下 (I)測量超聲波在兩個探頭內部的總傳輸時間iy 選取一對規(guī)格、前沿、延時參數(shù)相同的第一表面波探頭(I)和第二表面波探頭(2)，將第一表面波探頭(I)作為發(fā)射探頭，第二表面波探頭(2)作為接收探頭，將兩個探頭緊密貼合在一起，相互移動，使回波波幅最聞，測量出超聲波在兩個探頭內部的總傳輸時間ty,將此總傳輸時間 ,均分為ty!與 #，作為所述兩個表面波探頭的延時分別輸入至數(shù)字式超聲波探傷儀；(2)測量超聲表面波在已知超聲表面波聲速標準試塊中的傳播時間 選取所述第一表面波探頭(I)和第二表面波探頭(2)，將第一表面波探頭(I)作為發(fā)射探頭、第二表面波探頭(2)作為接收探頭并以一固定間距L相對置于已知超聲表面波聲速的標準試塊(3)的表面上，測得超聲表面波在所述標準試塊(3)中的傳播時間 7，則有以下關系式 L=CsiXt1 ；(I) 式中'Cm :標準試塊中超聲表面波聲速，單位米/秒 L :兩表面波探頭之間的距離，單位米 :聲束在標準試塊中的傳播時間，單位秒 (3)測量超聲表面波在被檢工件中的傳播時間t2 選取所述第一表面波探頭(I)和第二表面波探頭(2)，將第一表面波探頭(I)作為發(fā)射探頭、第二表面波探頭(2)作為接收探頭并以一固定間距L相對置于被檢工件(4)的表面上，測得超聲表面波在所述工件(4)中的傳播時間匕，則有以下關系式 \^-CR2X t2 ；(2) 式中'Cr2 :被檢工件中超聲表面波聲速，單位米/秒，為未知數(shù) L :兩表面波探頭之間的距離，單位米 t2 :聲束在工件中的傳播時間，單位秒 聯(lián)解上述公式(I)和(2)，即可得出超聲表面波聲速Cr2 ； 在上述公式(I)、(2)中,標準試塊中超聲表面波聲速G7為已知數(shù)；被檢工件中超聲表面波聲速Ge為未知數(shù)；超聲表面波在標準試塊和工件中的傳播時間通過超聲波探傷儀測得； (4)最后根據(jù)固體中超聲橫波聲速Cs分別與超聲縱波聲速G、超聲表面波聲速Cr的傳播速度關系式(3)和(4)計算超聲縱波聲速Cl和超聲橫波聲速Cs Ce I1-2σ ,、 -^- = J- (3) C1 γ2(1-σ)Cii 0.87+1.12σ _i =---. (4) Cs + σJ 式中τ力介質泊松比。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種利用表面波測量材料聲速的方法，其是利用同一對超聲表面波探頭以相同間距分別對不同材質入射、接收的方法，分別測量超聲表面波在已知超聲表面波聲速標準試塊中的傳播時間和未知超聲表面波聲速工件中的傳播時間，計算出該工件材料的超聲表面波聲速；再根據(jù)超聲縱波聲速、超聲橫波聲速分別與超聲表面波聲速的傳播速度關系式算出超聲縱波聲速和超聲橫波聲速。本發(fā)明不用對被測工件進行破壞性取樣且不用測工件壁厚即可對工件的材料聲速進行測量，測量方法簡便實用，測量數(shù)據(jù)較少，計算量較小。
文檔編號G01H5/00GK102636249SQ20121014176
公開日2012年8月15日 申請日期2012年5月9日 優(yōu)先權日2012年5月9日
發(fā)明者孫濤, 張彥新, 李中偉, 牛曉光, 王慶, 王強, 趙紀峰, 郝曉軍 申請人:河北省電力研究院