我 想用一个最近刚刚发生的案例与大家分享下，什么叫 「幻影波」?

2013年3月25日有位同学电邮来问我，说他在为4个直径265毫米长度10米的锻件拉杆，做超声波检测时发现一个难以解释的回波，想请我帮他解释下。

(请看以下是我与他之间的来回电邮)

黄先生，你好！

我现在在XX某地探4个长度10米x直径265毫米的锻件，材质是CK35，今天是第一天遇到这样一个问题很奇怪：

我用的探头是GE生产的B2s探头(直径24毫米，频率2M)，大平底做的DGS曲线，在周向扫查的过程中总是在底波之前出现一个回波显示位置在184毫米处，沿周向扫查一圈，这个回波一直存在幷且显示184毫米处，我更换了2.5M探头，直径20毫米，这个184毫米处回波还是存在。

然后用了MSEB2(频率2M，直径3.5x10双晶探头)，周向扫查一圈，这个缺陷找不出来，最后更换了MWB45-2(频率2M,直径8x9,45度横波斜探头)轴向和周向都扫查了，还是发现不了这个缺陷。

这个回波在整个锻件都存在，我怀疑他不是缺陷，但又解释不清楚(从上面探显示184毫米背面探还是显示184毫米)。

小盖，你好!

你有试过调校下「PRF」吗?

我记得USM-35型超声波探伤仪其「PRF」可以从1-10调节的，(1=100Hz；10=1000Hz)

通常波型转换和迟到回波都是底波之后出现，但是，你现在的184mm回波在底波265mm之前出现，这种情况多数是重复脉冲频率过高引起的「幻影波」。

详细操作方法如下：

将探头放在工件上看到出现184和265回波时稳固探头不动保持这两个回波同时出现。

1.按下USM-35型仪器上的总菜单MENU；

2.然后选择次菜单按「PLUS」键；

3.再选择萤幕右侧功能键，下面第四格按「PRF」键，如果你看到是10就把它调小，用右侧旋钮调节，从10、9、8...向下调节，当你看到184回波突然消失时即可，这也是分办重复脉冲频率是否设置正确的一种方法。

赶快试下吧！有什么问题也可以打我国内手机。

黄先生，你好！

我按照你说的方法试了，降低PRF到6时184毫米处的回波就消失了。

这个幻影波困惑了我两天，每天晚上我从网上搜，找不到类似的解决问题，换了奥林巴斯设备我都不知道是PRF高了。

谢谢！

什么是重复脉冲频率?

以上就是我与他的电邮，很快解决了他的困惑。

我想在这里告诉大家我们在看书时，并不完全理解什么是重复脉冲频率，更没想过与我们探伤时有关，特别是手工操作的便携式超声波探伤仪，其最高重复脉冲频率多数不超过2000Hz，很多书上都只说高速自动化扫查时会出现「幻影波」，手工操作还没有还没见过有书描述。

在A型脉冲反射式超声波检测仪的电路中有个「同步电路」。

同步电路的作用是每秒钟产生数十次以至数千次周期性的同步脉冲，作为发射电路、时基电路以及其他辅助电路的触发脉冲，使各电路在时间上恊调一致工作。

每秒钟内发射同步脉冲的次数或每秒钟离开探头的脉冲次数称为重复频率。

同步脉冲的重复决定了超声检测仪的发射脉冲频率，即决定了每秒钟向被检工件内发射超声波脉冲的次数。

脉冲离开探头再返回的这段时间被称为传播时间，脉冲离开和下次离开之间的这段时间被称为脉冲间隔时间。

每个离开探头能量脉冲必须在下一个脉冲离开之前返回，否则它们碰撞会在萤幕上出现所谓的「幻影波」或虚假的回波。

因此可以说，传播时间必须短于脉冲间隔时间，否则就会发生重影。实际来说，脉冲间隔应该5倍于传播时间。

出现的「幻影波」在萤幕上是清晰和稳定的，而且很多时候是在底波之前，如果探伤人员没有这方面的常识，很容易造成缺陷误判。

一般教科都说重复脉冲频率2000Hz下很少出现「幻影波」，但是，在我的实战过程中我发现在以下几种情况下会出现「幻影波」。

1.仪器重复脉冲频率设置在仪器本身最高位置，例如：USM-35型最高是1000Hz，其他仪器也有2000Hz或者4000Hz；

2.被检测的工件超过500mm以上时；

3.被检工件的透声性能特别好时，例如：经过「调质处理」过的轴类锻件、高强螺栓等；

4.「幻影波」不仅仅出现一次在底波之前也会不规则地多次出现，但是有一个特点是，这些回波都是无法在工件上对应测量出其对应的声程位置的；

5.「幻影波」出现是偶然性的，因为同一种材质同一种尺寸和形状，却幷不一定都出现「幻影波」。

看到我上面的解释后您可能觉得不知如何是好，我教大家一个很简单的方法就能解决它。

1. 当出现难以解释的怪波「幻影波」时，请保持萤幕上的波形不动，打开仪器的重复脉冲频率(PRF)键，将它向下调节，当调到「幻影波」消失时即可，并以此重复脉冲频率来进行检测，同时也证明了之前的重复脉冲频率设置过高。值得注意的是其他「波型转换」和「迟到回波」是不会消失的。

2. 当被检工件长度大于500mm时仪器的重复脉冲频率设置在500Hz或者小于。

我用这两招让我们公司的员工检测过很多长轴工件这么多年了还从未出过差错。

2003 年香港某集装箱码头的地基螺栓在安装的过程中出现断裂，码头公司要求我们将所有的新螺栓在安装前全部进行一次超声波和荧光磁粉检测。 

14.9级高强度的螺栓，直径56mm长度1460mm，我们在做超声浸检测时就出现过这种「幻影波」，当时我们使用的仪器是USM-25型数字仪，探头是直径14mm，4MHz，平时我们检测焊缝为主，很少做轴类零件的检测，重复脉冲频率从未用过，以前的模拟超声波仪更是没有选择的，第一次遇到这种情况还真不知如何解释，只是在有可疑回波的位置再用荧光磁粉确认下，真裂纹时荧光磁粉可以看到，假缺陷回波时萤光磁粉是看不到的。

我们还发现一个怪现象，长度1460mm直径56mm的螺栓当发现有「幻影波」后，我们无意中将它切下300mm准备做其他用途时，再用超声波检测剩下的1160mm螺栓时「幻影波」却消失了。

我们在几百根同样材料和同样尺寸的螺栓中只发现几十根有「幻影波」，这也说明「幻影波」的出现是偶然性的。

最后我们将PRF调低到500Hz所有的 「幻影波」全部消失了，其他正常的回波完全没有影响。见图4和图5所示。

（图4 PRF设置在10时出现「幻想波」）

（图5  PRF设置在5时没有「幻想波」）

我在轴类零件检测时经过大量试验和统计，发现长度超过500mm以上时容易出现「幻影波」。

为了防止公司其他同事造成误判，我在检测程序上规定，在检测轴类零件长度超过500mm时，必须将PRF设置在5的位置(500Hz)。

十多年过去了从未发生误判事件，避免了不必要的困惑。

现代的数字仪灵敏很高又有很多功能选择，本来是好事，可是不会使用时，问题就来了。

焊缝检测是不会见到的因为焊缝都是比较薄的其声程很少超过500mm。

不同的材质也会不一样，同样的尺寸和形状不一定都有 「幻影波」，那怎么办?

超声波检测万变不离其宗，我们只要按其原理用逻辑地思维方法，再加上1比1作图法分析，每次出现「怪波」试下调低下PRF，就一定能解释任何「幻影波」。

「波型转换回波」和「迟到回波」需要另想办法，请参考我另一篇文章，「同一材料中的波型转换实例分析」。

PRF调低后注意扫查时的速度一定要「慢」否则会有回波出现跟不上扫查速度的感觉，我们在检测长度大的轴类零件时一定要「慢慢地扫查」。

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