超声问答题答案

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1、问答题答案 1.1 什么是机械振动和机械波? 二者有何关系?答：物体沿着直线或曲线在某 一平衡位置附近作往复周期性 的运动，称为机械振动。 机械振动在弹性介质中传播过 程称为机械波。 振动是产生波动的根源，波动 是振动状态的传播。 1.2 什么是振动周期和振动频 率? 二者有何关系?答：振动物体完成一一次全振 动所需要的时间，称为振动周 期，用 T 表示。常用单位为秒 (s)。振动物体在单位时间内完 成全振动的次数，称为振动频 率，用 f 表示。常用单位为赫兹 (Hz)，由周期和频率的定义可 知，二者互为倒数，即： T=l/f。 1.3 什么是波动频率、波速和 波长? 三者有何关系? 答：波动

2、过程中，任一给定点 在 1 秒钟内所通过的完整波的 个数，称为波动频率。用 f 表示。 波动中，波在单位时间内所传 播的距离称为波速，用 C 表示。同一波线上相邻两振动相位相 同的质点间距离，称为波长， 用 表示。由波速，波长和频 率的定义可得：C=f 或 =C/f。 由上式可知，波长与波速成正 比，与频率成反比。当频率一 定时，波速愈大，波长就愈长； 当波速一定时，频率愈低，波 长就愈长。 1.4 什么是超声波? 产生超声 波的必要条件是什么? 在超声 波检测中应用了超声波的哪些 主要性质? 答：频率高于 20000Hz 的机械 波称为超声波。 产生超声波的必要条件是： (1) 要有作超声振

3、动的波源 （如探头中的晶片）； (2) 要有能传播超声振动的弹 性介质（如受检工件）。 超声波的主要性质： (1) 超声波方向性好； (2) 超声波能量高； (3) 超声波能在异质界面上产 生反射、折射和波型转换； (4) 超声波穿透能力强。 1.5 什么是平面波、柱面波和 球面波? 各有何特点? 实际应 用的超声波类似什么波? 答：平面波：波阵面为互相平 行的平面的波称为平面波。 特点：平面波声速不扩散，平 面波各质点振幅是一个常数， 不随距离而变化。 柱面波：波阵面为同轴圆柱面 的波称为柱面波。 特点：柱面波声速向四周扩散， 柱面波各质点振幅与距离平方 根成反比。 球面波：波阵面为同心圆的

4、波 称为球面波。 特点：球面波向四面八方扩散， 球面波各质点振幅与距离成反 比。 实际应用超声波探头的波源近 似于活塞波振动，当距离波源 的距离足够大时，活塞波类似 于球面波。 1.6 什么是超声波的分贝概念? 用来表示什么?在检测过程中有 何实际意义?表示什么?答：分贝就是两个同量纲声强 的比值取对数的十分之一后的 结果。用来表示声强级。 在实际检测中用分贝值表示反 射波幅的相互关系，在超声波 的定量计算和衰减系数的测定 中，不仅可以简化运算，而且 在确定基准波高后，可以直接用仪器的衰减器读数表示反射 波相对波高。 1.7 何谓超声场? 有何特征? 超声场的特征值有哪些? 简答 各特征值定义

5、。 答：介质中有超声波存在的区 域称为超声场。超声场具有一 定的空间大小和形状，只有当 缺陷位于超声场内时，才有可 能发现缺陷。 描述超声场的特征量即物理量 有声压 P、声强 I 和声阻抗 Z。 声压(P)：超声场中某一点在某 一瞬间时所具有的压强 P1与没 有超声波存在的同一点的静态 压强 P0之差，称为该点的声压。 P=P1-P0。 声强(I)：单位时间内通过与超 声波传播方向垂直的单位面积 的声能，称为声强。 声阻抗(Z)：介质中某一点的声 压 P 与该质点振动速度 V 之比， 称为声阻抗，Z=P/V。 声阻抗(Z)数值等于介质的密度 与介质中的声速 C 的乘积， Z=C 1.8 什么是

6、波的叠加原理? 波 的叠加原理说明了什么? 答：(1) 当几列波在同一介质 中传播并相遇时，相遇处质点 的振动是各列波引起的分振动 的合成。任一时刻该质点的位 移是各列波引起的分位移的矢 量和。 (2) 相遇后的各列波保持各自 原有振动特性（频率、波长、 振幅、振动方向等）不变，并 按各自原有的传播方向继续前 进。 (3) 波的叠加原理说明了波的 独立性及质点受到几个波同时 作用时的振动的可叠加性。 1.9 什么是波的干涉现象? 什 么情况下合成振幅最大? 什么 情况下合成振幅最小? 答：(1) 两列频率相同，振动 方向相同，相位相同或相位差 恒定的波相遇时，由于波叠加 的结果，会使某些地方的

7、振动 始终互相加强，而另一些地方 的振动始终互相减弱或完全抵 消，这种现象称为波的干涉。 (2) 当波程差等于波长的整数 倍时，合成振幅达最大值。 (3) 当波程差等于半波长的奇 数倍时，合成振幅达最小值。 1.10 何谓绕射（衍射）? 绕 射现象的发生与哪些因素有关? 其现象产生的条件?答：(1) 波在传播过程中遇到 障碍物时，能绕过障碍物的边 缘改变方向继续前进的现象， 称为波的绕射（衍射）。 (2) 绕射的产生与障碍物的尺 寸 Df和波长 的相对大小有关。(3) Df 时，反射强，绕射 弱。Df与 相当时，既反射又 绕射。 1.11 什么叫波型转换? 其转 换时各种反射和折射波方向遵 循

8、什么规律? 答：(1) 当超声波倾斜人射到 异质界面时，除产生同种类型 的反射波和折射波外，还会产 生与入射波不同类型的反射波 和折射波，这种现象称为波型 转换。 (2) 波型转换时的各种反射和 折射波方向遵循反射、折射定 律。 1.12 什么叫端角反射? 超声 波检测单面焊根部未焊透缺陷 时，探头 K 值应如何选择?不宜 选择那个范围 K 值的探头?答：(1) 超声波在两个平面构 成的直角内的反射称为端角反 射。(2) 检测根部未焊透时为取得 高的端角反射率，应选择 K=0.71.43 的探头，检测灵 敏度最高。 (3) 当 K1.5 时，检测灵敏度 较低，可能引起漏检。不宜中 选择此范围的

9、 K 值的探头。 1.13 什么叫超声波衰减? 简 答衰减的种类和原因? 答：超声波在介质中传播时， 随着传播距离的增加，超声波 的能量逐渐减弱的现象称为超 声波的衰减。 衰减的种类：引起超声波衰减 的主要原因是声速的扩散、晶 粒散射和介质吸收。 衰减原因：(1) 扩散衰减：扩 散衰减仅取决于波阵面的几何 形状，与传播介质的性质无关。(2) 散射衰减：散射衰减与材 质的晶粒密切相关，当材质晶 粒粗大时，散射衰减严重。 (3) 吸收衰减：超声波在介质 中传播时，由于介质质点间的 内摩擦（即粘滞性）和热传导 引起超声波衰减，称为吸收衰 减，或粘滞衰减。 2.1 什么是超声场近场区和近 场区长度?

10、为何在实际检测中 应尽量避免在近场区内检测定 量? 答：(1) 波源附近由于波的干 涉而出现一系列声压极大极小 值的区域，称为超声场的近场 区。波源线上最后一个声压极 大值处至波源的距离称为近场 区长度。用 N 表示。 (2) 在近场区检测定量是不利 的，处于声压极小值处的较大 缺陷回波可能较低，而处于声 压极大值处的较小缺陷回波可 能较高，这样就可能引起误判， 甚至漏检，因此应尽可能避免 在近场区内检测定量。 2.2 简答探头直径 D，检测频 率 f，半扩散角 0对检测灵敏 度的影响? 答：由 0=70/Ds 可知，增 加探头直径 D，提高检测频率 f，半扩散角 0将减小，即可以 改善声速指

11、向性，使超声波的 能量更集中，有利于提高检测 灵敏度。但由 N=D2/4 可知， 增大 D 和 f，近场区长度 N 增 加，对检测不利。因此在实际 检测中要综合考虑 D 和 f 对 0 及 N 的影响，合理选择 D 和 f。一般是在保证检测灵敏度的 前提下尽可能减少近场区长度。2.3 什么是 AVG 曲线? AVG 曲线中 A、V、G 各代表什么? AVG 曲线可分为哪几种? 答：(1) AVG 曲线是描述规则 反射体的距离、回波高及当量 大小之间关系的曲线。 (2) A、V、G 是德文距离、增 益和大小的字头缩写。英文缩 写为 DGS。AVG 曲线可用于对 缺陷定量和灵敏度调整。 (3) A

12、VG 曲线有多种类型，据 通用性分为通用 AVG 和实用 AVG；据波型不同分为纵波 AVG 和横波 AVG；据反射体不 同分为平底孔 AVG 和横孔 AVG 等。 2.4 什么是当量尺寸? 缺陷的 当量定量法有几种? 答：在相同的探测条件下，将 工件中自然缺陷的回波与同声 程的某种标准反射体的回波进 行比较，两者的回波等高时， 标准反射体的尺寸就是自然缺 陷的当量尺寸。当量仅表示对 声波的反射能力相当，并非尺 寸相等。 缺陷的当量定量法有：1试块比较法；2计算法；3AVG 曲线法。 2.5 超声远场区的声压分布特 点是什么? 超声检测、校验时， 何时考虑超声波远场区横截面 声压分布规律的影响

13、? 答：(1) 在超声的远场区内 （XN）各截面中心声压最高， 偏离中心线的声压逐渐降低的 分布规律。 (2) 实际超声检测时，需要考 虑的影响有：a测定探头声束 轴线的偏离与横波探头的 K 值 时，规定在 N 或在 2N 以外； b移动探头确定缺陷最高回波 时，探头中心对准缺陷进行。 2.6 何谓主声束? 何谓指向性? 其优劣用什么表示? 答：(1) 声源正前方能量集中 的锥形区域称为主声束。 (2) 声束指向性是超声探头定 向辐射超声波的性质。指向性 的优劣一般用半扩散角 0来表 示。0角小，声束指向性好， 0角大，声束指向性差。 3.1 JB/T4730.2-2005 标准 对超声波探伤

14、仪的性能有哪些 要求? 答：(1) 工作频率范围为 0.5MHz10MHz。 (2) 仪器至少在显示屏满刻度 的 80%范围内呈线性显示。 (3) 探伤仪应具有 80dB 以上 的连续可调衰减器，步进级每 档不大于 2dB，其精度为任意 相邻 12dB 误差在ldB 以内， 最大累计误差不超过 ldB。 (4) 水平线性误差不大于 1%，垂直线性误差不大于 5%。 3.2 数字式探伤仪有哪些优势 与不足? 答：(1) 优势： A接受信号的数字化使超声信 号的存储、记录、再现十分方 便，改变了传统超声检测缺乏 永久记录的缺点； B方便了信号的分析和处理， 从而可从接受的超声信息中得 到更多的量化

15、信息； C不需要传统的示波管，仪器 更便于小型化； D仪器参数的数字式控制，为 自动检测系统提供了更有利的 条件； E数字化使仪器功能可用软件 不断扩展，使一台仪器满足不 同使用者的要求。 (2) 不足：因模数转换器的 采样频率、数据长度、显示器 的分辨力、刷新频率等带来的 信号失真，可能对检测信号的 判断、分析带来一定的影响。 3.3 JB/T4730.2-2005 标准 对探伤仪和探头的系统性能有 哪些要求? 答：(1) 在达到所探工件的最 大检测声程时，其有效灵敏度 余量应不小于 10dB。 (2) 仪器和探头的组合频率与 公称频率误差不得大于 10%。 (3) 仪器和直探头组合的始脉

16、冲宽度（在基准灵敏度下）： 对于频率为 5MHz 的探头，宽 度不大于 10mm；对于频率为 2.5MHz 的探头，宽度不大于 15mm。 (4) 直探头的远场分辨力应不 小于 30dB，斜探头的远场分辨 力应不小于 6dB。 3.4 斜探头的主要性能指标有 哪些? 答：斜探头的主要性能指标有：(1) 斜探头的入射点； (2) 斜探头 K 值和折射角 s； (3) 探头主声束偏离与双峰。3.5 纵波直探头、横波斜探头 分别适用于对哪类缺陷进行检 测? 答：(1) 纵波直探头主要用于 检测与检测面平行的缺陷，如 板材、锻件等。 (2) 横波斜探头主要用于检测 与检测面垂直或成一定角度的 缺陷，如焊缝、管材、锻件等。3.6 试块的主要作用是什么? 答：(1) 确定检测灵敏度； (2) 测试仪器和探头的性能； (3) 调整扫描速度； (4) 评判缺陷的当量大小。 (5) 测量材料的声速、衰减性 能等。 3.7 使用试块时应注意些什么? 答：使用试块时要