超声检测计算题类解读

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1、超声检测计算题类型及例题 侯文科 1 1、波长、频率和波速 2 例题1（1.1）铝（A1）的纵波声速为 6300m/s，横波声速为3100m/s，试计算 2MHz的声波在铝（A1）中的纵、横波波长 ？ 解：已知CL=6300m/s, Cs =3100 m /s f=2106 Hz =C/f 纵波L=CL/f=63106/2106=3.5（mm） 横波s=Cs/f=3.1106/2106=1.55（mm） 3 2、 声阻抗 4 例题2 甘油的密度为1270kg/m3，纵波 声速为1900m/s，试计算其声阻抗？ 解：已知CL=1900m/s1.9 103 m/s, =1270kg/m3 =1.2

2、7103kg/m3 Z= C=1.9 103 1.27103 =2.4106kg/m2s 5 3、波高比的分贝值 6 4、声压反射率t和声压 透射率 （1.141.15） 7 例题3 不锈钢与碳素钢的声阻抗约差 1%，试计算超声波由不锈钢进入碳钢 时，复合界面上的声压反射率。 解：设碳钢的声阻抗Z钢=1，则 不锈钢的声阻抗Z不=1-1%=0.99 8 4、声压往复透射率 （1.16、5.9、5.11） 9 在底面全反射的情况下，声压往复透射率与声强透射率在数 值上相等P38 4、声压往复透射率 （波高比） 界面回波与底面回波dB差值 10 例题 从钢材一侧探测刚钛复合板，已知=46106kg/

3、m2S， =1.5106kg/m2S，=27.4106KG/m2S求 *a. 界面声压反射率 *b. 底面声压反射率 *c. 界面回波与底面回波dB差 *d. 如将钛底面浸在水中，问此时的界面回波与底面回波差多少dB？ 解： 11 5、折射定律 （1.4、1.81.9） 12 例题：（7.7） 采用钢焊缝探伤用的K=1斜探头（C L1=2700m/s，钢 Cs=3200m/s）。检验某种硬质合金焊缝（ Cs=3800m/s），其实际K值为多大？ 解：K=1 tg1=1 1=45O 根据折射定律： K2=tg=tg57.1o=1.5 13 6、临界角 （1.51.7） 14 例题： 解： 已知钢

4、中CL=5900m/s， CN=3230 m/s，水中CL=1480m/s，超声波 倾斜入射到水/钢的界面。 求1和II。 15 7、材料衰减系数 16 8、单一介质纵波波源近场长度 17 例题 ：试计算5P14SJ探头，在水中（ CL=1500m/s）的指向角和近场区长度 ？ （1.5度；163 毫米） 解：已知f=5MHz=5106Hz， D=14mm， CL=1500m/s=1.5106mm/s， =C/f =1.5106 /5106 =0.3（ mm) N=（D2/4） =142/40.3=163（mm) 18 9、半扩散角 19 a或b一定平行于所在的坐标轴面 例题：试计算率f=5M

5、HZ，边长=13mm 的方晶片，在钢中（CL=5900m/s）主声速 半扩散角为多少度？ 解：因为是正方形，不存在a和b的问 题 20 10、未扩散区 未扩散区内，平均声压可看做常 数。 21 例题： 已知钢中CL=5900m/s，水中 CL=1480m/s，求2.5MHZ、20mm纵波 进探头在钢和水中辐射的纵波声场的近场 区长度N、半扩散角0和未扩散区长度b各 为多少？（42.4毫米；8.28度；69.5毫米； 168.9毫米；2.07度；277毫米） 解： 22 11、近场区在两种介质中的分 布 出现零或负值如何考虑？P63 23 例题：用CL=2730m/s，、20mm的纵 波直探头水

6、浸探伤钢板，已知水层厚度为 20mm，钢中CL=5900m/s，水中 CL=1480m/s，求钢中近场长度为多少？ 解： 24 12、横波近场长 25 13、斜探头在介质中的近场长度 26 减去探头内部占有的近场长度 L2:入射点到假想波源的距离 14、规则反射体的回波声压 （平底孔） 27 14、规则反射体的回波声压 （长横孔） 28 14、规则反射体的回波声压 （短横孔） 29 14、规则反射体的回波声压 （球孔） 30 14、规则反射体的回波声压 （大平底面和实心圆柱曲面） 31 x2 FP P s0 l = 32 回波声压计算: 例题1:已知x3N，200mm处2平底孔回波 高为24

7、dB，求400mm处4平底孔和 800mm处2平底孔回波高各为多少dB？ 解： 33 例题2 试计算在远场，频率为2.5MHZ 的超声波探测3平底孔与1长横孔回 波高相等时的声程。 解： 15、 DGS（AVG）曲线 34 x A N Df G DS = = 归一化距离 归一化缺陷当量 例题:用2P20Z直探头，检验厚度为340mm 的饼形钢锻件，要求探伤灵敏度为4mm ，如利用通用型A、V、G曲线以底波调整 探伤灵敏度，试计算A和G。 解： 35 16、压电晶片频率常数N 36 例题： 某探头晶片的波速为CL=5740m/s， 晶片厚度t=0.574mm，求该探头的标称频 率为多少？ 解：

8、37 17、仪器水平线性误差 38 例题：用IIW试块测定仪器的水平性线，当B1 、B5分别对准2.0和10.0时，B2 、B3 、B1 分别对准3.98、5.92、7.96，求该仪器的水 平线性误差多少？ 解： 39 18、仪器垂直线性误差： 40 19、底波法调节灵敏度 （平行底面和圆柱曲底面） 41 2 2 2 20lg f B x x l pf D= （大平底与平底孔距离不同， Xf:平底孔 XB大平底距离） 19、底波法调节灵敏度 （空心圆柱体） 42 19、借助平底孔试块调节灵敏 度 43 例题： 用2.5P20Z探头径向探测500mm的 圆柱形工件，CL=5900m/s，如何利用

9、工件 底波调节500/2灵敏度。 解: 44 备注：大平底除以平底孔，以基准试件调好灵敏度后，数值 为正，则需要增益，反之，需要衰减 例题：用2.5P20Z探头探伤为400mm的工 件，如何利用150mm处4平底孔调节 400/2灵敏度？ 解： 45 解：1） 2） 46 用2.5P 14Z直探头检验外径1100mm，壁厚200mm筒行锻钢件 （X L=5900 m/s）。（1）在外圆周作径向探伤时，如何用内壁 曲面回波调节探伤灵敏度（=2mm）？ （2）在内壁作径向探 伤时，如何用外壁曲面回波调节探伤灵敏度（=2mm）？ 注：lg700/1100一定是负值 20、当量计算法评定缺陷 （平面和

10、实心圆柱曲底面） 47 适用于平底面和实心圆柱曲底面（相当于大平底声 压公式）调节灵敏度，来计算缺陷当量的情况下， Xf：平底孔缺陷至探测面的距离，XB，平面底面至 探测面的距离 大平底除以平底孔得上式。Bf：底波与平底孔缺 陷的回波分贝差。 （Xf-XB）一定与分子分母对应起来。 2a（xf-Xb）分别得正或得负的意义？ 20、当量计算法评定缺陷 （空心圆柱体） 48 20、已知灵敏度后， 由当量计算法评定缺陷 （以平底孔为基准） 49 （以平底孔为基准，平底孔对平底孔）注意X2-X1一定与分 子分母对应起来。 定量计算题 例题:用2MHz，20直探头对锻件探伤，发现 距探测面240mm处有

11、一缺陷，其回波高度 比150/2试块平底孔回波高6dB。求此缺 陷的平底孔当量。 解： 50 例题：锻钢件厚度320mm，用2.5MHz， 20直探头探伤。发现距探测面240mm处 有一波高为36dB的缺陷波，而探头在工件 完好处测得底面回波高度为52dB。求此缺 陷的平底孔当量 解： 51 *例题:用2.5MHz，20直探头探测厚度350mm的锻 钢件，探伤灵敏度在200/2平底孔试块上校正， 当试块平底孔回波达基准高度时，测得工件中 150mm处有一波高16dB的缺陷，求此缺陷的平底孔 当量。（试块材质衰减不计，工件材质衰减为 双=0.02dB/mm，工件与试块耦合差4 dB）注意此处 用

12、试块校准，所以仅仅考虑工件150mm距离的材质衰减 、在试块衰减不计的情况下。如果不是因为衰减存在，也 许波高会更高。所以加上7dB，这种情况绝对不能用a （X2-X1）。假如考虑试块衰减如何做？ 解： 52 综合计算题： 有一锻钢曲拐，用4MHz，14直探头 探测其轴颈（直径）280mm），要求3当量缺 陷不漏检，问利用曲拐的扇形平面（厚320 mm） 如何调探伤灵敏度？（曲率补偿6dB，材质衰减不 计），探测时发现距探测面180mm处有一波高为 10dB的缺陷，求此缺陷的平底孔当量。 解： 53 解：用2.5MHz，14直探头探测厚度300mm的锻钢件，技 术条件规定不允许2当量缺陷存在，

13、材料衰减系数为 x=0.02dB/mm，利用工件底面如何调节探测灵敏度？在此 灵敏度下发现距探测面200mm处有一缺陷，其最高回波 为22dB，问此缺陷当量？ 在本体上调节的公式。 54 例题： 用2.5P 20Z直探头检验厚度为380mm的 钢锻件（C L=5900m/s），材质衰减系数 =0.01dB。检验中在130mm深发现一缺陷，其 波幅较底波低7 dB。求此缺陷当量多大？ 解： 55 例：用2.5MHZ，20直探头，探测厚400mm 锻钢件，要求检测灵敏度不低于4平底孔当 量，已测得工件一次底波高100，二次底波 高为20，若考虑衰减， 问： 如何用工件底面调探伤灵敏度？（CL钢 5

14、900/s） 用150/2平底孔试块如何调灵敏度？（试块 与工件材质相同，表面偶合补偿差4dB） 上述灵敏度下发现探测面下300mm缺陷波比基 准高20dB，求缺陷当量。 解： dB20lg 20lg 20lg 31.5dB 注意此处：因为在本体上调节，不存在材 质衰减补偿。 先求材质衰减系数： 双 0.02dB/mm 再求150/2与400/4dB差 dB120lg 40lg 5dB 材质引起dB差为 dB2（400-150）双2500.025dB 表面补偿： dB34dB dB总dB1+ dB2+ dB35+5+414Db 将150/2反射波调至基准高再提高14dB。 dB120lg =2

15、0lg =20lg dB （400-300）双1000.022dB 则 20-220lg ,即1840lg ,解得： X=8.45mm。 见课本P266例题 26、重合法探伤 63 解：用水浸二次重波合法探伤T=40mm的钢板，仪器在钢 板上按1：2调节扫描速度，并校正“0”点。求： （1）水层厚度为多少？ （20毫 米） （2）钢板中距上表面12mm处的缺陷回波的水平刻度值 为多少？ （4.6格） （3）示波屏上 =50处缺陷在钢板中的位置？ （ 20毫米） 64 备注：20*4相当于多少钢，除以2后 表示刻度值 21、外圆面周向横波 可检测最大壁厚 65 计算题(5.175.19、5.21、7.9 ） 例题（5.19） 解： 66 22、焊缝缺陷定位 （声程法） 67 22、焊缝缺陷定位 （水平法） 68 22、焊缝缺陷定位 （深度法） 69 计算题（7.57.6）