超音波非破壞檢測教學實驗(NDT)

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為運用超音波脈衝回波法，定位與確認不連續性的尺寸，需要對超音波裝置進行校正。為此，編制了DGS圖（距離-增益-尺寸），並使用時間增益控制(TGC)在一串尺寸相等不同深度的替代反射器(同一測試塊)進行評估，在DGS圖中設定了一條水平評估線。

實驗理論與實務應用

脈衝回波法與不連續性定位
在進行具有垂直聲音耦合的脈衝回波法超音波測試時，實驗會使用標準探針。此技術中不連續性的定位主要是透過聲波反射來實現。其中，聲波的飛行時間（Time of flight）將直接作為不連續性深度的測量指標，讓操作者能清楚得知缺陷所在的垂直位置。

尺寸確定的挑戰與DGS圖的應用
相反地，由於材料本身的衰減特性以及聲場特性的限制，在精確確定缺陷尺寸時通常較具挑戰性。對於大空間延伸的不連續性，其大小通常可以透過掃描（Scanning）的方式來具體確定；而對於小不連續性的尺寸，則是透過與距離-增益-尺寸圖（DGS圖）中的理想化替代反射器進行比對來判定。在實作教學實驗中，操作者將會使用具有定義替換反射器（即指不同尺寸和深度的鑽孔）的測試區塊，藉此親自產生並繪製出這樣的DGS圖，深化理論與實務的連結。 

實驗結果與數據評估

在DGS圖的數據呈現中，替代反射器的回波振幅會與間隔零中無限延伸的反射器振幅產生關聯。其距離X是相對於零場長度xN來進行計算與表示。對於一串在同一測試塊中呈對角線排列且尺寸相等的替代反射器，實驗透過操作時間增益控制（TGC）來確定並輸入一條水平評估線，以便後續進行分析。

設備需求

學術核心關鍵字：聲速 (Sound velocity)、反射 (Reflection)、脈衝回波法 (Pulse echo method)、不連續性 (Discontinuity)、替代反射器 (Replacement reflector)、普通探針 (Normal probe)、DGS圖 (DGS diagram)、時間增益控制 (Time gain control)

常見問題 FAQ

問題一：什麼是超音波非破壞檢測教學實驗中的DGS圖？
答案：DGS圖是指距離-增益-尺寸圖（Distance-Gain-Size diagram）。它是透過將小缺陷的回波振幅與已知距離和尺寸的理想化替代反射器（如測試塊中的特定鑽孔）進行比較，用來精確判定材料內部微小不連續性尺寸的重要工具。

問題二：時間增益控制（TGC）在實驗中扮演什麼角色？
答案：由於聲波在材料中傳播時會產生材料衰減，相同尺寸但不同深度的缺陷回波振幅會有所不同。時間增益控制（TGC）的作用就是補償這種隨深度增加而產生的衰減，在本實驗中用於在一串尺寸相等、深度不同的替代反射器上確定一條水平評估線。

問題三：如何區分大空間延伸與小空間延伸的不連續性尺寸量測？
答案：大空間延伸的不連續性可以直接透過探針掃描材料表面來確定其幾何大小；而小空間的不連續性則需依賴與DGS圖中的理想化替代反射器進行比對來推算其實際尺寸。