超声波二级题库

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1、 1 2.用 2.5MHz20mm 直探头对钢材进行超声波探伤， 求此探头的近场区长度和指向角的角度 解：设钢中纵波波速 5900 米/秒，则该探头在钢中波长 =5.9/2.5=2.36mm，近场区长度N=D2/4=202/4*2.36=42.37mm 由指向角 =arcsin(1.22/D)=8.27 3.用水浸法聚焦探头垂直探伤法检验 36x3mm 钢管，已知水层距离为 15mm 时，声束焦点与钢管轴心重合，求有机玻璃声透镜的曲率半径？ 答：有机玻璃声透镜的曲率半径=15.3mm 多少？ 5.如下图所示，探头为 tg=2，用仪器与钢试块比较，测得探头中 S=10mm，计算探头中a 和 b

2、的长度。 解：因为仪器中测得的 S 值是相当于钢中的 S 值，所以要将 S钢换算成 S有机玻璃,即: S有机玻璃/CL有机玻璃=S钢/CS钢，S有机玻璃=S钢CL有机玻璃/CS钢=10x2.7/3.2=8.4 另外 tg=2，=63.4，sin=CL有机玻璃sin/CS钢=2.7sin63.4/3.2=0.754，=48.97，因此：a=cosS有机玻璃=cos48.978.4=5.5mm b=sinS有机玻璃=sin48.978.4=6.3mm 答：a=5.5mm，b=6.3mm 6.用有机玻璃做球面声透镜的聚焦探头,若探头直径为 20mm，水中焦距 f=100mm，求声透镜的球面半径 r

3、值。 解： 已知C有=2700米/秒， C水=1450米/秒， f=100mm， 由f=rC1/(C1-C2)， 可求得r=46.5mm 8.在前沿长度为10毫米， tg分别为1、 2、 2.5的三种斜探头中， 哪个适合用于上宽度24mm，下宽度 22mm，上加强高 5mm，下加强高 3mm，板厚 25mm 的平钢板对接焊缝检测？并求出所需要的探头扫查范围，若在声程 120mm 处（已扣除斜楔声程）发现一个缺陷，求缺陷的水平及深度位置。 答：选用 tg=2 的探头，扫描范围150mm，缺陷水平距离 107.3mm，埋藏深度 3.7mm 9.在使用 tg=2，2.5MHz 的斜探头探测 25mm

4、 厚度的钢板对接焊缝时，若用深度距离44mm 的 6mm 横通孔试块调节灵敏度，要求能在同样深处发现 2mm 平底孔当量的缺中国特种设备检验网w w w . t ej ia n . o r g2 陷，则应将 6mm 横通孔回波提高多少 dB？（楔内声程为 7mm）答：11dB 10.把合金轴瓦浸没在水中（即钢套与合金层均与水接触） ，用直探头接触法在合金层面上垂直入射纵波， 检测粘合质量， 问： 粘合良好处的界面回波和底波之间相差多少分贝？ （合金层声阻抗 25x106Kg/m2s，钢套声阻抗 45x106Kg/m2s，曲率和衰减影响不计）答：4dB 11.超声波从声阻抗 Za=39.3x10

5、6Kg/m2s 的 A 介质透过 Zb=25.5x106Kg/m2s 的 B 介质， 进入 C 介质的垂直往返过程中，其往返透过率为（-12dB）,若不考虑超声波在介质中的衰减，C 介质的声阻抗 Zc 是多少？ 答：Zc=1.5x106Kg/m2s 12.超声波从 A 介质通过 B 介质透入 C 介质，在 A/B 界面上产生一个声压为 PA的回波，在B/C 界面上产生一个声压为 PB的回波，已知：A、B、C 三种介质的声阻抗分别为 ZA=26.8x106Kg/m2s；ZB=18.3x106Kg/m2s；ZC=2.4x106Kg/m2s，在不考虑三种介质衰减情况下，求 PB比 PA高多少分贝？

6、解：在 A/B 界面上有 PA/P0=(ZB-ZA)/(ZB+ZA)，则 PA=P0(ZB-ZA)/(ZB+ZA)，在 A/B 界面上的透射声压 Pt即为 B/C 界面的入射声压，则 Pt/P0=2ZB/(ZB+ZA)，Pt=P02ZB/(ZB+ZA)，在B/C 界面上反射声压 PB应为：PB/Pt=(ZC-ZB)/(ZC+ZB),即 PB=Pt(ZC-ZB)/(ZC+ZB)， 在 B/A 界面的透过声压为：PB=PB2ZA/(ZB+ZA)=P04ZAZB/(ZB+ZA)2(ZC-ZB)/(ZC+ZB) 因此：20log(PB/PA)=.12dB 13.用直探头探测一个厚度为 350mm 的钢

7、制锻件，在 150mm 处发现一个平底孔当量为2mm 的缺陷，该缺陷回波高度比基准波高要高出 8dB，求所用的探伤灵敏度。 答：所用的探伤灵敏度为 3mm 平底孔当量 14.用一个钢中折射角 63.4的斜探头检查横波速度 2250 米/秒，厚度 20 毫米的铜合金板材， 已知探伤仪的时基线按铜合金试块 1:1 声程定位， 现在时基线 70mm 处发现缺陷回波，该缺陷的水平距离与埋藏深度各为多少？ 解：先求该探头在铜合金中的折射角： sin2=(2250/2700)sin=(2250/2700)(2700/3230)sin1，求得 2=38.5 (选择探头斜楔的纵波声速 2700 米/秒，钢中横

8、波声速 3230 米/秒)； 埋藏深度 h=70cos2-2*20=14.8mm；水平距离 L=70sin2=43.5mm 16.有一钢制零件厚度 400 毫米，用 2.5MHz、20mm 直径的直探头，2mm 灵敏度作超声探伤，发现距离探测面 200 毫米处有一缺陷，其反射波衰减 26dB 后达到基准波高，求该缺陷的平底孔当量直径是多少？ 中国特种设备检验网w w w . t ej ia n . o r g3 解：缺陷定量 db=40lg(/2)(400/200) db=26 =4.47mm 17.用水浸聚焦探头探钢管，当要求水层高度为 10mm，检查 40mm 的钢管时，试计算透镜的曲率半

9、径。 解：根据公式 r1=1-(C2/C1)f，式中：r1-透镜曲率半径；C1-有机玻璃声速；C2-水声速；f-焦距（探头至管子中心的垂直距离） ， r1=1-(C2/C1)f=1-(1500/2700)(20+10)=(1-0.556)x30=13.3mm 答：检查 40mm 的钢管时，透镜的曲率半径为 13.3mm 18.用水浸聚焦法检查 42x4mm 的小口径钢管，水层距离为 30mm，求偏心距、入射角、折射角、焦距和透镜的曲率半径各为多少？ 解：已知：钢管 42x4mm、水层厚度 L2=30mm，r=(42/2)-4=17，y=(R2-X2)1/2，式中：R=/2=21mm X=r(C

10、L2/CS3)=17x(1.5/3.2)=8mm，y=(212-82)1/2=(377)1/2=19.4mm， 焦距 f=L2+y=30+19.4=49.4mm 入射角：sin=X/R=8/21=0.38，=22.3； 折射角：sin=r/R=17/21=0.81，=54.1 声透镜曲率半径：r=(n-1)/nf，式中：n=CL1/CL2=2.7/1.5=1.8， r=(1.8-1)/1.849.422mm 偏心距：X=8mm 19.用 2.5MHz20 的直探头对厚度为 215mm 的钢锻件进行探伤，要求能发现 2 当量的平底孔缺陷。怎样调节探伤灵敏度？在深度 200mm 处发现一缺陷，用衰

11、减器调节至同一稳定高度时，衰减器读数 nf=20dB，求缺陷大小。 （利用 AVG 曲线计算） 解：根据公式：L0=D2/4 先计算近场区长度,=c/f=5.9/2.5=2.34mm， L0=202/(4x2.34)=43mm 2mm 的缺陷归一化后得 G=2/20=0.1，=215mm； 探测距离归一化后得 A=215/43=5，由基本 AVG 曲线查出 A=5、G=0.1 时的增益值V=48dB。 将探头放在工件上， 将荧光屏显示的底波调节到某一高度 （通常是满屏的 80%） ，增益 48dB，仪器的探伤灵敏度调节完毕。 当在 129mm 处发现一缺陷时，衰减器读数 nf=20dB，此时缺

12、陷的增益值为 Vf=V-nf，Vf=V-nf=48-20=28dB 将缺陷距离化为归一化距离： Af=129/43=3， 根据 Af=3、 Vf=28dB 查基本 AVG 曲线图得 Gf=0.2，缺陷当量大小为 f=GfDf=0.2x20=4mm 答:该缺陷为 4 当量.(注：基本 AVG 曲线图考试卷上给出。) 20.假设有一厚度为30mm 的压力容器焊缝， 外表面焊缝宽为 60mm， 内焊缝宽为 30mm，探头前沿距离 L=15mm，为保证声束扫查到整个焊缝，探头的折射角最小应取多大？ 中国特种设备检验网w w w . t ej ia n . o r g4 解：根据题意，探头的水平跨距最小

13、应是外焊道和内焊道的半数和，所以探头的：tg(L+b+a)/=(15+30+15)/30=2， 式中： b-(1/2)外焊道宽； a-(1/2)内焊道宽， 即63.4 21.试计算出厚度 =46mm 和 120mm 对接焊缝的探头移动区。 （选用 tg=1 和 tg=2 探头） 解：厚度 =46mm 时应采用单面两侧探伤，故探测区 P12tg+50mm，对于 tg=1探头：P12x46x1+50=142mm；对于 tg=2 探头：P12x46x2+50=234mm 厚度 =120mm 时应采用两面探测，故探测区 P2Ttg+50mm，对于 tg=1 探头：P2120x1+50=170mm；对于

14、 tg=2 探头：P2120x2+50=20mm 22.超声波检测 100mm 板厚的纵焊缝，该园筒外半径为 500mm，用 tg=1 的探头探伤，在平板试块上 1:1 深度定位调节扫描线，从筒体外园面探伤时，在荧光屏 80mm 深处发现一缺陷反射波，求缺陷在曲面上跨距弧长及离工件外表面的深度。 解：由公式 L=0.0174R=0.0174tg-1tgh/(R-h)R=0.0174tg-1180/(500-80)500=93.786mm h0=R-(tgh/sin)=500-(180/sin10.78)=72.2mm 答：该缺陷的曲面跨距是 93.786mm,离工件表面深度 72.2mm 23

15、.用 2.5MHz，20mm 直探头对厚度 S1=400mm 锻钢件作超声波检测，已知工件底面回波高度为 B=40dB，检测时在声程 S2=240mm 的位置发现一个缺陷波，其波高为 X1=6dB，在声程 S3=180mm 的位置发现一个缺陷波，其波高为 X2=23dB，求：这两处缺陷的平底孔当量 x（设锻钢件中声速 CL=5900 米/秒，不计衰减） 解：频率 2.5MHz 的超声波在钢中波长 =2.36mm，设声程 S2=240mm 的缺陷平底孔当量x1，声程 S2=180mm 的缺陷平底孔当量 x2， logx1=(1/40)20log(2S22/S1)-B(dB)-X1(dB)=.=0.317(dB)，则 x1=2.07mm；同理： logx2=(1/40)20log(2S32/S1)-B(dB)-X2(dB)=.=0.617(dB)，则 x2=4.15mm 24.设有一中心孔的圆轴锻钢件（CL=5900 米/秒） ，中心孔直径为 60mm，外径为460mm，用 2.5MHz，14mm 直探头从外圆面进行超声波检测，若以直径 3mm 长横孔作起始灵敏度，应如何调节仪器？在此灵敏度下若发现离外表面 100mm 处有一缺陷波，波高 7dB，求此缺陷的长横孔当量 x和平底孔当量 x 解：频率 2.5MHz 的超声波在钢中波长 =2.36mm，工件外半径 R=230