重复频率（PRF）设置不当引起幻象波分析

张博

【摘  要】随着检测技术的发展数字化超声检测仪器被广泛应用。大多数数字化仪器重复频率（PRF）根据检测范围自动调整，如果仪器重复频率设置不当易引起幻象波。我公司对锆合金锻造法兰检测时出现幻象波，通过手动调整重复频率（PRF）消除了此现象。本文通过对重复频率（PRF）设置不当引起幻象波现象进行试验分析，从而引起检测人员重视并提出鉴别方法。

【关键词】超声检测;重复频率;幻象波;

1  前言

锆合金在高温、强腐蚀性介质中具有优良的抗腐蚀性及中子吸收截面小等特点，主要用于核反应堆和重要化工设备上，制造质量至关重要。無损检测作为质量检验的一项主要方法被广泛运用。2017年8月在笔者进行锆合金锻造法兰超声检测时发现一些反射波，这些反射波波形孤立陡直，波形尖细且底波无明显变化。更换探头后这些波依然出现，但更换超声波仪器后采用相同探头、灵敏度对此工件重新探伤，这些反射波却未出现。事后调查发现第一次检测用超声波探伤仪重复频率（PRF）为手动模式，设置值为1650Hz。更换后的超声波探伤仪重复频率（PRF）为自动低模式，显示值为120Hz。据此推断这些反射波是由于重复频率（PRF）设置不当引起的幻象波。

2   试验

2.1  重复频率与幻象波的定义

超声波检测的重复频率指同步脉冲在每秒钟出现的次数，也是发射电路、扫描电路每秒钟的工作次数。重复频率决定了发射电路在单位时间内施加到超声波探头的发射脉冲的次数.亦即决定了超声波探头在单位时间内发射超声波脉冲的次数。

有时在进行超声检测时会遇到一种类似缺陷反射的波，但经过验证后既不是缺陷波，也不是各类变形波，而是一种由于材质及设备等综合因素造成的非缺陷波，即幻象波。

2.2  重复频率与幻象波的关系

幻象波的产生主要是由于探伤仪同步电路中同步脉冲的重复频率过高，它决定了发射脉冲的重复频率.即单位时间内向被检工件发射超声脉冲的次数。一些仪器重复频率开关与其深度范围旋钮联动，当调节深度范围时，重复频率随之调节到适合于所探厚度的数值。如果重复频率较高时。探伤时所调的灵敏度也很高，会使没有被充分衰减的多次反射信号落入下一扫描周期内，即产生幻象波。幻象波的产生与材质种类有很大关系。

3   试验

为了确认这些幻象波确由重复频率设置不当引起，特设置不同重复频率进行验证。

3.1  仪器及材料

仪器：采用EPOCH 1000便携式数字超声探伤仪，2.5P14Z探头

检测材料：Φ200×130mm Zr-4锻件法兰，表面粗糙度6.3，材料声速4750m/s。

3.2 超声波探伤重复频率理论计算

超声波探伤重复频率的设置范围一般要求如下：2s≥pRF≥KV/D

式中：C-材料声速

S-检测最大声程

v-扫查速度

D-探头有效直径

K-触发脉冲次数。

根据技术条件，要求手工扫查速度≤100mm/s.探头直径d=14mm（为保证10%覆盖率.探头实际有效扫查直径小于等于11.2mm），K取值1即为了保证探头移动扫查过程中始终有声束覆盖探测区域以免漏检，则探头每移动11.2mm应至少有一次超声脉冲发出。

故理论计算法兰探伤重复频率范围为：8.9Hz≤PRF≤18269Hz。

3.3不同重复频率下波形显示情况

将仪器重复频率（PRF）设置为手动模式，在探伤过程中改变仪器重复频率（PRF）观察超声波探伤仪荧光屏上波形变化情况并记录。

3.4试验结果分析

1）试验过程中发现在手动模式下范围为156mm的情况下检测厚度130mm工件仪器可设置的重复频率范围为50Hz-1720Hz，1050 Hz时开始出现幻象波。

2）不同重复频率幻象波出现的位置不同。

3）幻象波波形孤立陡直，波形尖细且底波无明显变化。

4）幻象波的波形一般情况下不如正常的缺陷波清晰、稳定，有虚幻的感觉.有时会轻微抖动。

4  重复频率（PRF）引起幻象波的辨别

当被检工件出现大面积疑似缺陷时可通过以下方法进行鉴别

1）调节仪器重复频率为手动模式，降低重复频率，如果疑似波消失则可判定为重复频率（PRF）引起的幻象波。

2）油刷或手指沾油后接触被检工件底部对应的声波反射部位，这时由于声能传入油刷或手指，使多次底面反射的声能被一定量的吸收。幻象波的波幅会明显的降低或消失。也可能发生一定的跳动，而缺陷波则不会受到影响。另外.被检工件底部涂上凡士林或黄油、垫上一层橡胶或使其浸在一定量水中进行探伤，可使幻象波的幅度下降80%左右，而不会影响到判定缺陷。

3）移动探头观察波形变化，如整个检测面均出现该波且其波高和波幅均无明显变化。同时底波也无明显变化，则基本可断定为幻象波。

4）在模拟仪器上由于振荡电压不稳这种波显示为跑动，数字仪器一般波的位置相对固定。

5  结语

笔者在试验中设置不同重复频率（PRF）对比波形变化确认重复频率（PRF）设置不当可引起幻象波。随着材料制造工艺的发展，产品质量的大幅提升，出现密集型缺陷可能性越来越小，我们遇到疑似幻象波一定要谨慎对待，根据波形特征、材料加工工艺、仪器性能综合分析，避免误判，保证检测结果的准确性。

参考文献：

[1].屠耀元.超声检测技术

[2].李海波，姚建辉.浅谈幻象波.一重技术.2007，（6）