1纵向分辨力的定义和条件
1.1概念和定义
纵向分辨力,又称轴向分辨力,它是指UT系统对声轴上前后两个有声程差反射点的分辨能力。可分辨两个反射点的声程差越小,纵向分辨力越高。
GB/T12604.1-2005无损检测 术语 超声检测 有如下定义:
分辨力超声检测仪器特性,以能够对两个反射体提供可分离指示时两者的最小距离来确定。
用声程差(mm)表示分辨力的大小,符合定义的本意,而用CSK--1A试块测三个反射体dB差,似乎不符合定义本意,让人不知所以。这正是笔者再三纠结这一问题的用心。
1.2条件
设处于声轴附近前后两个点为A和B,而且它们具备以下条件:
(1)每个点的反射面积(和声轴大体垂直面积)F>λ2。λ是公称波长。这个假设是防止绕射干扰。
(2)A点的声影不落在B上。这个假设是防止入射和反射干扰。
2影响因素公式推导
设两点的声程差为x,往返声程差为2x。显然,只有当脉冲宽度小于往返两点之间所需要的时间,A脉冲的后沿才会与B脉冲的前沿分开,两个脉冲才没有重叠和交叉。但实际上的可分辨,并不一定要两个脉冲完全分开。我们知道,一般脉冲持续时间大约为2-3个周期T(T=1/f)。我认为:允许两个脉冲有部分重叠和交叉,但又能区分它们的峰值,往返声程差为2x的时间至少为1个周期T,也就行了(笔者注:读者请看我的日志《〔TOFD杂记〕信号的深度分辨力和上、下盲区(上)》一文,里面提出了: 短脉冲信号的时间分辨力,大约为1个周期;空间的分辨力,大约为1个波长),即
2x/c≥1/f (1)
2x≥1(c/f)=λ
x≥(1/2)λ(2)
式中:x—A和B两点可分辨声程差;
c—工件的声速;
f—探头标称频率
λ—工件中的标称波长。
由公式(2)可知看出: A和B两点可分辨声程差x至少(极限)应为半波长。标称频率f值越高,λ越小,可分辨声程差x越小,纵向分辨力越高---越好。
3笔者注
(1)上述1个周期的脉冲时间,应该称为可分辨脉冲时间持续时间,它不同于脉冲全部持续时间;
(2)检波后脉冲宽度,与全部持续时间或1个周期,有什么关系,我尚不知。但我可以肯定,脉冲宽度及其隐含的可分辫周期,取决于仪器和探头的组合(综合)性能。因此,我认为,上述关于纵向分辨力极限是半波长的理论,只反映了可分辨脉冲时间持续时间为1个周期的影响,是纯理论的,理想的,实际使用的,要按标准规定去实测;
(3)CSK—1A试块三个反射面间距---单声程差,均大于常用频率下的半波长,不存在三个回波峰值不能识别---分辨的问题,不知标准为何又有30dB和6dB的要求?对CSK—1A试块而言,套“波长短,分辨力高”的思维,我认为:似乎不妥;或者说,所谓的30或6dB,大概与频率,没什么关系。希望通过试验检验这一观点。