压力容器超声波问答题

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1、问答题1、何谓超声波？它有哪些重要特性？答：频率高于20000HZ的机械波称为超声波。重要特性：一是可定向发射，在介质中沿直线传播且具有良好的指向性；二 是的能量高；三是在界面上能产生反射、折射和波型转换；四是穿透 能力强。2、产生超声波的必要条件是什么？ 答：一是要有作超声振动的波源（如探头中的晶片）；二是要有能传播超声振动的弹性介质（如受检工件或试块）。3、液体中为什么只能传播纵波，不能传播横波？答：凡能承受拉伸或压缩应力的介质都能传播纵波，液体虽然不 能承受拉伸应力，但能承受压应力而产生容积变化，故液体介质可传 播纵波。介质传播横波时，介质质点受到交变的剪切应力作用，液体介质 不能承受剪

2、切应力，故横波不能在液体中传播。4、简述影响超声波的介质中传播速度的因素有哪些？答：（1）超声波在介质中的传播速度与介质的弹性模量和介质的 密度有关。对一定的介质，弹性模量和密度为常数，故声速也是常数。 不同介质，声速不同。（2）超声波波型不同时，声速也不一样。同一 介质，传播不同类型声波时，声速也不相同。（3）介质尺寸大小及介 质温度对声速也有一定影响。5、简述波的叠加原理？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 动是各列法引起的分振动的合成，任一时刻该质点的位移是各列波引 起的分位移的矢量知。（2）相遇后的各列波仍保持它们各自原有的特 性（频率、波长、振动方向等）不变，

3、并按照各自原来的传播方向继 续前进。（3）波的叠加原理描述了波的独立性，及质点受到几个波同 时作用时的振动的叠加性。6、何谓波的干涉现象？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，产生干涉现象的波称为相干波。干涉现象的产生是相干波传播到 空间各点时波程不同所致。（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。7、何谓驻波？为什么通常取晶片

4、厚度等于半波长？ 答：（1）两列振幅相同的相干波，在同一直线上相向传播时互相 叠加而成的波，称为驻波。（2）当介质厚度等于半波长整数倍时，会 产生驻波。所以取晶片厚度=!2可以形成驻波，产生共振，使合成入振幅最大，有利于提高探头辐射超声波的效率。8、何谓绕射？绕射现象的发生与哪些因素有关？ 答：波在传播过程中遇到障碍物时，能绕过障碍物的边缘继续前进的现象，称为波的绕射（衍射）。绕射的产生与障碍物的尺寸D1和波长入的相对大小有关。D1 入时，几种只反射，无绕射。D1 与入相当时，既反射又绕射。9、什么是惠更斯原理？它有什么作用？答：惠更斯原理：介质中波动传播到的各点都可以看作是发射子 波的波源，

5、其后任意时刻这些子波的包迹就是新的波阵面。利用惠更斯原理，可以确定不同波源辐射的声波的形状和波的传 播方向，可以解释声波在均匀和非均匀介质中传播的许多现象。10、何谓超声场？超声场的特征量有哪些？ 答：充满超声波的空间或超声振动所波及的部分介质，称为超声场。描述超声场的物理量即特征量有声压、声强和声阻抗。声压：超声场中某一点在某一瞬时所具有的压强P1与没有超声 波存在时同一点的静压强P0之差，称为该点的声压。P=P1-P0。声强：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，常用I表示。声阻抗：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，常用Z表示，Z=

6、P/V，声阻抗在数值上等于介质的密度p 与介质中声速C的乘积。Z=p.C。11、超声波垂直入射到两侧介质不同（Z1MZ3 ）的异质薄层（Z2 ） 时，（如探头保护膜），什么情况下声压往复透过率最高？答：（ 1）当薄层厚度等于入2/4的奇数倍，薄层介质声阻抗为其两 侧介质声阻抗几何平均值时，即Z2=根号内Z1.Z3，声压往复透过率 等于 1，声小全透射。(2 )当薄层厚度v入2/4时，薄层愈薄，声压往复透过率愈大。12、什么是波型转换？波型转换的发生与哪些因素有关？答：( 1)超声波入射到异质界面时，除产生入射波同类型的反射 和折射波外，还会产生与入射波不同类型的反射或折射波，这种现象 称为波型

7、转换。( 2)波型转换只发生在倾斜入射的场合，且与界面两侧介质的 状态(液、固、气态)有关。13、什么是端角反射？它有什么特征？答：( 1)超声波在工件(或试样)的两个互相垂直的平面构成的 直角内的反射，称为端角反射。( 2)端角反射中，同类型的反射波和入射波总是互相平行方向 相反。端角反射中，产生波型转换，不同类型的反射波和入射波互相不 平行。纵波入射时，端角反射率在很大范围内很低。 横波入射时，入射角在30 度及 60 度附近，端角反射率最低。 入射角在 35 度55 度时，端角反射率高。14、什么是超声波的衰减？引起超声衰减的主要原因有哪些？ 答：超声波在介质中传播时，随着传播距离的增加

8、，超声波的能 量逐渐减弱的现象称为超声波的衰减。衰减的主要原因：( 1)扩散衰减：由于声速的扩散，随着传播距离的增加，波束 截面愈来愈大，从而使单位面积上的能量逐渐减少。这种衰减叫扩散 衰减。扩散衰减主要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：超声波在传播过程中，遇到由不同声阻抗介质 组成的界面时，发生散射(反射、折射或波型转换)，使声波原传播 方向上的能量减少。这种衰减称为散射衰减。材料中晶粒粗大(和波长相比)是引起散射衰减的主要因素。( 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(粘滞性)和热传导等因素，使声能转换成其他能量(热量)。 这种衰减称

9、为吸收衰减，又称粘滞衰减。散射衰减、吸收衰减与介质的性质有关，因此统称为材质衰减。15、何谓主声束？什么是声束的指向性？答：（1）声源正前方声能集中的锥形区域称为主声束。（2）声源辐射的超声波定向，集中辐射的性质称为声束指向性。16、简述探伤仪中，同步电路的主要作用？答：同步电路又称为触发电路，它每秒钟产生数十至数千个触发 脉冲，触发探伤仪的扫描电路，发射电路等，使之步调一致，有条不 紊的工作，因此，同步电路是整个探伤仪的指挥“中枢。”17、探伤仪发射电路中的阻尼电阻有什么作用？答：改变阻尼电阻R0的阻值可改变发射强度，阻值大，发射强 度高，发射的声能多。阻尼电阻阻值小，则发射强度低。但改变

10、R0 阻值也会改变探头电阻尼大小，影响分辨力。18、探伤仪的接收电路主要由哪几部分组成？“抑制”旋钮有什么 作用？答：（1）接收电路由衰减器，射频放大器，检波器和视频放大器 等几部分组成。（2）调节“抑制旋钮”可使低于某一电平的信号在荧光屏上不予 显示，从而减少荧光屏上的杂波。但使用“抑制”时，仪器的垂直线性和动态范围均会下降。19、什么是压电晶体？举例说明压电晶体分为几类？答：（1）某些晶体受到拉力或压力产生变形时，在晶体界面上出 现电荷的现象称为正压电效应。在电场的作用下，晶体发生弹性形变 的现象，称为逆压电效应。正、逆压电效应统称为压电效应。能够产 生压电效应的材料称为压电材料。由于它们

11、多为非金属电介质晶体结 构，故又称为压电晶体。（2）压电晶体分为：单晶体：如硫酸锂等；多晶体：如钛酸铅 等。20、何谓压电材料的居里点？哪些情况要考虑它的影响？ 答：（1）当压电材料的温度达到一定值后，压电效应会自行消失，称该温度值为材料的居里温度或居里点，用TC表示。同一压电晶体 有不同的上居里温度和下居里温度。不同的压电晶体，居里温度也不 一样。（2）对高温工件进行探伤时，应选用上居里点较高的压电晶片 制作探头。在寒冷地区探伤时，应选用下居里点较低的压电晶片作探 头。21、探头保护膜的作用是什么？对它有哪些要求？ 答：（1）保护膜加于探头压电晶片的前面，作用是保护压电晶片 和电极，防止其磨

12、损和碰坏。（2）对保护膜的要求是：耐磨性好，强度高，材质衰减小，透 声性好，厚度合适。22、一个探头的标记为5I20SJ20DJ，试说明其中数字和字母的 含义？答：5：频率 5MHZ。I :压电晶片材料碘酸锂单晶。20：圆晶片直径 20mm。SJ :水浸探头。20DJ :点聚焦，水中焦距20mm。23、声束聚焦有什么优点？简述聚焦探头的聚焦方法和聚焦形 式？答:（1）聚焦的声束，声能更为集中，中心轴线上的声压增强， 同时可改善声束指向性，对提高探伤灵敏度，分辨力和信噪比均为有 利。（2）聚焦方法:凹曲面晶片直接聚焦、反射式聚焦探头、采用 声透镜片聚焦。（3）聚焦形式:点聚焦和线聚焦。24、超声

13、波探伤仪主要性能指标有哪些？ 答:探伤仪性能是指仅与仪器有关的性能，主要有水平线性、垂直线性和动态范围等。25、简述超声探伤系统主要性能指标有哪些？ 答:系统性能是仪器、电缆、探头特性的综合反映，即探伤仪和探头的组合性能，主要有信噪比、灵敏度余量、始波宽度、盲区和分 辨力。26、什么是底面多次回波法？该法主要用于哪些场合？ 答:依据底面回波次数，判断试件有无缺陷和缺陷严重程度的探伤法称为底面多次回波法。它常用于钢板超声波探伤。主要用于:（1）缺陷回波法不便实施，或要求检出灵敏度较低的场合。（2） 工件厚度不大，形状简单，探测面与底面平行的场合。（3）有时作为 辅助手段，配合缺陷回波或底面回波高

14、度法判定缺陷情况。27、何谓耦合剂？简述影响耦合的因素有哪些？ 答：在探头与工件表面之间施加的一层透声介质，称为耦合剂。 影响耦合的主要因素有： 一是耦合层厚度；二是表面粗糙度；三是耦合剂声阻抗；四是工 件表面形状。28、什么叫探伤灵敏度？常用的调节探伤灵敏度的方法有几种？ 答：探伤灵敏度是指在确定的探测范围的最大声程处发现规定大 小缺陷的能力。有时也称为超始灵敏度或评定灵敏度。通常以标准反 射体的当量尺寸表示。实际探伤中，常常将灵敏度适当提高，后者则 称为扫查灵敏度或探测灵敏度。调节探伤灵敏度常用的方法有试块调节法和工件底波调节法。 试块调节法包括以试块上人工标准反射体调节和水试块底波调 节

15、两种方式。工件底波调节法包括计算法，A.V.G曲线法，底面回波高度法等 多种方式。29、焊缝斜角探伤中，定位参数包括哪些主要内容？ 答:缺陷位置的记录应包括下列各项:（1）缺陷位置的纵坐标：沿焊缝方向缺陷位置到焊缝探伤原点 或检验分段标记点的距离，记录时应规定出正方向。（2）缺陷深度：缺陷到探测面的垂直距离。（3）缺陷水平距离：缺陷在探测面上的投影点到探头入射点的 距离，也称作探头缺陷距离。有时以简化水平距离代之，即缺陷在探 测面上投影点到探头前沿的距离，亦称缺陷前沿距离。（4）探头焊缝距离：探头入射点到焊缝中心线的距离。（5）缺陷位置的横坐标：缺陷在探测面上投影点到焊缝中心的 距离，记录时应规定的正方向。其数值可以从（3）（4）两参数之差 求得。实际探伤中，由于焊缝结构形式不同，缺陷定位时，可依据标准 或检验规程的要求，记录以上全部或部分参数。30、何谓缺陷定量？简述缺陷定量方法有几种？ 答：超声波探伤中，确定工件中缺陷的大小和数量，称为缺陷定量。缺陷的大小包括缺陷的面积和长度。缺陷的定量方法很多，常用的有当量法，底波高度法和测长法。31、什么是当量尺寸？缺陷的当量定量法有几种？答：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