如何利用A型超声波检测仪进行声衰减测量？

由于声在材料中传播时，其衰减与频率有关，所以声衰减的测量有窄带脉冲反射法、宽带脉冲频谱法之分，可利用专门的设备及方法进行。本节叙述利用一般的A型显示脉冲反射式超声波检测仪，以非聚焦平探头（水浸），按图10.3-2的方式作纵波衰减测量的方法，测得的衰减值称为视在衰减值。其值除与由吸收和微射机制所引起的真实衰减有关外，尚与所用仪器的换能器激励脉冲频谱及探头的频谱特性有关。在比较由不同设备所给出的视在衰减值时，必须注意这个问题。视在衰减值的测量的一般程序可以为：

1）检查所用水浸平探头的声场特性（声束的指向性、对称性、在水中的距离-幅度特性等），并测出在水中的近场长度（N）。

2）检查仪器的垂直线性，并确定线性良好的区段，例如在仪器荧光屏垂直刻度（0～100）的20～80之间。

3）调整水程，使试样底面处于相当于≥3N的位置，并使入射声束垂直试样的上表面。试样的上、下表面应平行。

4）根据试样厚度，调整仪器时间基线的测量范围及接收器的增益，使在荧光屏上出现一系列幅度在垂直刻度20～80之间的多次底面反射波。

5）按下式计算试样的视在声衰减值α（dB/mm）

式中A_m、A_n——第m次与第n次底回波的幅度值（n＞m）；

T——试样厚度（mm）。

20lg（n/m）为在活塞波情况下就声场扩散损失所作的修正，而m和n的选择应使与之相应的底反射均未受到侧壁的干扰，且有可较精确测定的幅度差。在对两种或多种试样进行比较性测量时，应采用相同的m、n值。

当仪器具有带刻度的衰减器以控制增益时，可将第m次和第n次底回波幅度分别用衰减器调至同一高度（例如荧光屏高度满刻度的80%），得到两者幅度差的dB值（ΔdB）。试样的视在衰减值（dB/mm）可由下式计算（此时，对仪器接收部分的线性可不作要求）：

当试样的底部也与水接触（全水浸）时，视在衰减值（dB/mm）的表达式如下：(www.xing528.com)

式中 δ——底部与水接触时，在试样/水界面处声的反射损失（能量部分透入水中而不能100%反射）。

当试样厚度及（或）设备调整不可能满足试样底面处于≥3N位置的情况时，可利用对比试块来对声束扩散及反射损失进行修正。对比试块的真实衰减值应尽可能地小，可用铬镍钼钢来制作并经淬火（至内部变成马氏体）、回火，其真实衰减系数可非常小。10MHz测量时，纵波α=2dB/m，横波α=6dB/m，实际上可视为接近于零。对比试块的厚度应与试样相近，用全水浸法测量的程序可以是：

1）将对比试块底平面在水中置于相当于≥N的位置处。

2）用衰减器测出对比试块各次底面反射波的相应幅值，绘出测定值与底反射次数（B₁、B₂、…）的关系图，如图10.3-21上方所示。显然，两倍试块厚度与反射次数的乘积即为声的传播距离，而底部回波高度的逐渐降低正是主要由声束扩散损失和反射损失引起的。

图10.3-21 用平板对比试块测定试样的衰减系数

3）将被测试样底平面置于原对比试块底平面放置的位置，保持测量系统的调整不变，用衰减器测出试样各次底面反射波的相对幅度，绘在图10.3-21中，并可按对比试块的测定值对声束的扩散损失和反射损失进行修正，从而得出关系曲线。被测试样的声衰减系数α为

根据图10.3-20所列数据，α=28dB/400mm=70dB/m。如果测量也是用10MHz的频率进行的，加上对比试块的真实衰减系数2dB/m，可得试样α=72dB/m，可视为10MHz时的真实衰减系数。