[发明专利]一种材料声速测量方法

摘要

本发明涉及一种材料声速测量方法，本发明是利用不同角度超声横波分别入射、接收的方法，通过两次测量超声横波在工件中的传播时间，计算出该工件材料的超声横波声速；再根据超声纵波声速、超声表面波声速分别与超声横波声速的传播速度关系式算出超声纵波声速和超声表面波声速。本发明的有益效果是可以对工程现场未知壁厚度的工件进行材料声速测量，方便实用，解决了工程现场材料声速测量的难题。

主权项

1、一种材料声速测量方法，其特征在于利用不同角度超声横波分别入射、接收的方法，通过两次测量超声横波在工件中的传播时间，计算出该工件材料的超声横波声速；再根据超声纵波声速、超声表面波声速分别与超声横波声速的传播速度关系式算出超声纵波声速和超声表面波声速；其具体方法步骤如下：(1)第一次测量超声横波在工件中的传播时间t1：a.选取一对规格、前沿长度、K值等参数相同的第一斜探头(1)和第二斜探头(2)，将第一、第二斜探头(1、2)放在标准试块上测量两个斜探头的延时后，将两个斜探头的延时平均值输入超声波探伤仪；b.将第一斜探头(1)作为发射探头，第二斜探头(2)作为接收探头并相对置于工件(3)的表面上，测得所述工件(3)底面一次反射回波后读取超声横波在所述工件(3)中的传播时间t1，则该工作中超声横波声速Cs由下式确定：$C_S=\frac{\sqrt{{\left(\frac{l_1+l_{10}+l_{20}}{2}\right)}^2+h^2}}{t_1}---\left(1\right)式中：Cs：工件中超声横波声速，单位：米/秒l1：两斜探头之间的距离，单位：米l10：第一斜探头的前沿长度，可在标准试块上测得，单位：米l20：第一斜探头的前沿长度，可在标准试块上测得，单位：米t1：声束在工件中的传播时间，单位：秒h：工件的厚度，为未知数，单位：米；(2)第二次测量超声横波在所述工件中的传播时间t2：a.再选取一对与第一、第二斜探头K值相差较大的规格、前沿长度、K值等参数相同的第三斜探头(4)、第四斜探头(5)，将第三、第四斜探头(4、5)放在标准块上测量它们的延时后，将两个斜探头的延时平均值输入超声探伤仪；b.将第三斜探头(4)作为发射探头，将第四斜探头(5)作为接收探头并相对置于所述工件(3)的表面上，测得所述工件(3)底面一次反射回波后读取超声横波在所述工件(3)中的传播时间t2，则该工件中超声横波声速Cs由下式确定：$ C_S=\frac{\sqrt{{\left(\frac{l_2+l_{30}+l_{40}}{2}\right)}^2+h^2}}{t_2}---\left(2\right)式中：Cs：工作中超声横波声速，单位：米/秒l2：两斜探头之间的距离，单位：米l30：第三斜探头的前沿长度，可在标准的试块上测得，单位：米l40：第四斜探头的前沿长度，可在标准的试块上测得，单位：米t2：声束在工件中的传播时间，单位：秒h：工件的厚度，为未知数；(3)联解上述公式(1)和(2)，即可得出超声横波声速Cs；在上述公式(1)、(2)中，超声横波声速Cs和工件厚度h为未知数；两斜探头间的距离l1、l2通过测量得出；四个斜探头的前沿长度l10、l20、l30、l40可在标准试块上测得；超声横波在工件中的传播时间t1、t2通过超声波探伤仪测得；(4)最后根据固体中超声横波声速Cs分别与超声纵波声速CL、超声表面波声速CR的传播速度关系式(3)和(4)计算超声纵波声速CL\; 和超声表面波声速CR：$ \frac{C_S}{C_L}=\sqrt{\frac{1-2\sigma }{2(1-\sigma )}}---\left(3\right)$ \frac{C_R}{C_S}=\frac{0.87+1.12\sigma }{1+\sigma }---\left(4\right)式中：\sigma 为介质泊松比。$$$$