交通強國·鐵路先行常見異常波形分析交通強國·鐵路先行一、傾斜平面上的反射二、端角的反射三、側壁的反射——遲到波五、三角反射——遲到波四、斷面反射——螺孔波目錄六、側壁干涉波七、一孔45°角反射波八、一孔61°角反射波

傾斜平面上的反射交通強國·鐵路先行超聲波入射到與主聲束不垂直的面(如工件的傾斜底面或與探測面有一傾角的缺陷)，相當于超聲波斜入射于固體/空氣界面，此時不僅可能發生波型轉換，而且反射波方向和聲壓反射系數均會變化，如左圖和下圖所示，直探頭和斜探頭都發生反射并伴有波形轉換。直探頭在傾斜面上的波形轉換斜探頭在傾斜面上的波形轉換如上圖和右圖所示，直探頭和斜探頭都發生反射并伴有波形轉換。1、傾斜平面上的反射

3、側壁的反射

4、斷面反射

8、一孔61°角反射波

2、端角的反射

5、三角反射

6、側壁干涉波7、一孔45°角反射波實踐案例：交通強國·鐵路先行道岔中50/60軌轉換部位（左圖），鋼軌底面傾斜，超聲波容易在反射過程中產生波型轉換，不過由于傾斜角度較小，0°探頭和37°斜探頭的發散聲束有時依然有回波反射。1、傾斜平面上的反射

3、側壁的反射

4、斷面反射

8、一孔61°角反射波

2、端角的反射

5、三角反射

6、側壁干涉波7、一孔45°角反射波

2．端角的反射交通強國·鐵路先行超聲波在兩個相互垂直平面構成的直角內反射稱為端角反射（左圖）。每次反射過程都遵循超聲波的反射定律，反射波與入射波波型相同時，以平行于入射方向返回。端角反射示意圖利用端角反射發現實際傷損實際鋼軌探傷中37°探頭檢測軌端水平裂紋A、螺孔水平裂紋B、軌底橫向裂紋C就是利用端角反射特性來實現，如右圖所示。

1、傾斜平面上的反射

3、側壁的反射

4、斷面反射

8、一孔61°角反射波

2、端角的反射

5、三角反射

6、側壁干涉波7、一孔45°角反射波

試驗表明：交通強國·鐵路先行反射率的大小與入射角和入射波型有關。縱波入射時（左圖），除入射角很小（0°附近）或入射角很大（90°附近）的情況外，縱波在很大范圍內聲壓反射率均很低，當縱波入射角為15°~75°間，不超過20%，這是由于縱波在端角平面上兩次反射，分離出很強橫波，這類橫波不能沿與入射方向平行途徑返回，使縱波的端角反射率很低。縱波入射與聲壓反射關系橫波入射與聲壓反射關系橫波入射時（右圖），入射角在為35°~55°間，端角反射率達100%，其原因是橫波入射角均超過第三臨界角。若用手占油拍打端角處，會發現回波波形劇烈抖動，這是因為鋼與空氣的界面變成了鋼與油的界面，橫波折射出縱波在油內傳播，使回波能量和聲壓降低，信號減弱。1、傾斜平面上的反射

3、側壁的反射

4、斷面反射

8、一孔61°角反射波

2、端角的反射

5、三角反射

6、側壁干涉波7、一孔45°角反射波側壁的反射---遲到波交通強國·鐵路先行對截面寬度或直徑（d）與探頭晶片尺寸相當的長直工件進行軸向縱波探測時，探頭擴散聲束中的一部分邊緣聲束等于以很大的縱波入射角αL斜入射工件側壁平面，并產生縱波和變型橫波S1，其中S1橫波穿越工件成為另一側壁平面上的入射橫波，其中一部分經波型轉換后成為變型縱波L2和橫波S2，L2經底面反射后被探頭接收。若工件足夠長，則變型橫波可能在工件厚度方向上作多次橫穿，它們的波型轉換情況與第一次橫穿時類同。因為橫波聲速比縱波聲速慢，這樣經變型橫波轉換后探頭接收到的回波顯然滯后于單純縱波傳播至底返面的回波，滯后時間與變型橫波橫穿工件厚度的次數成正比。這些比正常縱波底面回波滯后的變型波稱為遲到回波。（注意區分延時塊引起的遲到波）鋼中遲到回波的滯后聲程:n為變型橫波橫穿次數，d為工件寬度或直徑。1、傾斜平面上的反射

3、側壁的反射

4、斷面反射

8、一孔61°角反射波

2、端角的反射

5、三角反射

6、側壁干涉波7、一孔45°角反射波

實踐案例：交通強國·鐵路先行鋼軌探傷過程中用2.5P20直探頭檢測鋼軌過程中，發散聲束在軌腰處發生波形轉換，經過幾次發射后回到探頭，在底波的后面產生遲到波（左圖實際生產中的遲到波延時塊中的遲到波但是要注意，雙晶0°探頭在檢測鋼軌母材時，接收晶片在接收超聲波后，一部分超聲波在有機玻璃延遲塊內發生反射又被接收到，底波B后依然產生遲到波（右圖），該遲到波ΔS=d·5900/2730，d為延遲塊厚度，該波形特征是，測試不同深度的鋼軌或者工件，ΔS距離不變。1、傾斜平面上的反射

3、側壁的反射

4、斷面反射

8、一孔61°角反射波

2、端角的反射

5、三角反射

6、側壁干涉波7、一孔45°角反射波斷面反射----螺孔波交通強國·鐵路先行70°斜探頭發送的超聲波，在遇到鋼軌軌端時，橫波S以20°的入射角入射，因小于第三臨界角，所以反射波形中既有橫波S又有縱波L，縱波以一定角度打到螺孔上，形成螺孔反射回波，探傷時一定要注意分辨，不要與70°的斷面波混淆了。斷面反射產生的螺孔波1、傾斜平面上的反射

3、側壁的反射

4、斷面反射

8、一孔61°角反射波

2、端角的反射

5、三角反射

6、側壁干涉波7、一孔45°角反射波三角反射---遲到波（1）交通強國·鐵路先行由于圓柱形工件有一定曲率，直探頭與工件直接接觸時，接觸面為一很窄的條形區域，從而在圓柱的橫截面內產生強烈的聲束擴散。圓柱曲率半徑越小，擴散越大。當擴散聲束與探頭聲軸線夾角（指向角）為30o時，擴散縱波聲束經圓柱面反射兩次后再返回探頭接收，形成等邊三角形的聲束路徑（左圖），這種三角形反射回波所經過的聲程即反射聲程比直射聲束所得底面回波聲程d滯后了0.3d。圓柱體中的三角形縱波遲到波1、傾斜平面上的反射

3、側壁的反射

4、斷面反射

8、一孔61°角反射波

2、端角的反射

5、三角反射

6、側壁干涉波7、一孔45°角反射波三角反射---遲到波（2）交通強國·鐵路先行如果縱波擴散聲束在圓柱面上發生波形轉換，且一次反射橫波S1再經另一側圓柱面波形轉換成二次反射縱波L2，返回探頭接收，形成不等邊（有變型橫波）的三角形遲到回波（左圖），此時，其聲程：式中θL為半擴散角，鋼中θL=35.6°圓柱體中的三角形橫波遲到波1、傾斜平面上的反射

3、側壁的反射

4、斷面反射

8、一孔61°角反射波

2、端角的反射

5、三角反射

6、側壁干涉波7、一孔45°角反射波側壁干涉波交通強國·鐵路先行位于工件側壁附近的小缺陷，用與側壁平行的聲束很難檢測，這是因為存在著工件側壁干擾現象的緣故。這一干擾現象往往由經側壁反射后的縱波（或橫波）與不經反射的直射縱波之間的干涉引起的，其結果是干擾了直射聲波的返回聲壓，使探測靈敏度下降。在脈沖反射式探傷中，一般脈沖持續時間所對應的聲程不大于4λ，故只要側壁反射聲束路程大于直射縱波聲束路程4λ，側壁干擾即可避免。因此，對于側壁附近探頭軸線上的小缺陷，避免側壁干擾的條件應滿足：2W－h>4λ式中：W——入射點到側壁反射點的距離；h——缺陷至探測面的距離；λ——波長。實踐案例：在遇到軌腰單側裂紋時（左圖），往往探頭靠近缺陷一側時，傷波波形幅值較低，反射遠離傷損一側時，傷損容易發現，所以在探傷過程中有時要橫向調節探傷位置。單側水平裂紋1、傾斜平面上的反射

3、側壁的反射

4、斷面反射

8、一孔61°角反射波

2、端角的反射

5、三角反射

6、側壁干涉波7、一孔45°角反射波一孔45°角反射波交通強國·鐵路先行0°探頭在檢測鋼軌遇到一孔時，縱波以45°角打到螺孔側邊時，反射的縱波垂直打到鋼軌斷面，反射回波形成為45°縱波，這種波形位移量很小，不要誤判為傷。一孔45°角反射1、傾斜平面上的反射

3、側壁的反射

4、斷面反射

8、一孔61°角反射波

2、端角的反射

5、三角反射

6、側壁干涉波7、一孔45°角反射波一孔61°角反射波交通強國·鐵路先行0