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1、超声超声超声超声检测计检测计算算算算题类题类型及例型及例型及例型及例题题2012201220122012年年年年4 4 4 4月月月月1 我们总是想办法用已有的知我们总是想办法用已有的知识来解决新出现的问题识来解决新出现的问题1、波波长、频率和波速率和波速3 例例题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：已知解：已知C CL L=6300m/s, C=6300m/s, Cs s =3100 m =3100 m /s /s f=210 f=2106 6 Hz Hz =C/f=C/f 纵波波L L=C=C
2、L L/f=6310/f=63106 6/210/2106 6（mmmm） 横波横波s s=C=Cs s/f=3.110/f=3.1106 6/210/2106 6（mmmm）42 2、 声阻抗声阻抗5 例例题2 2 甘油的密度为1270kg/m3，纵波声速为1900m/s，试计算其声阻抗？ 解：已知解：已知C CL L=1900m/s=1900m/s1.9 101.9 103 3 m/s, m/s, =1270kg/m =1270kg/m3 3 =1.2710 =1.27103 3kg/mkg/m3 3 Z= Z= C=1.9 10C=1.9 103 3 1.2710 1.27103 3 =
3、2.410 =2.4106 6kg/mkg/m2 2s s6 3 3、波高比的分、波高比的分贝值7 4 4、声、声压反射率反射率t t和声和声压透射透射率率（）（）8 例例题3 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。 解解：设碳碳钢的的声声阻阻抗抗Z Z钢=1=1，则不不锈钢的声阻抗的声阻抗Z Z不不 94 4、声、声压往复透射率往复透射率（、）（、）104 4、声压往复透射率、声压往复透射率（波高比）（波高比）11 例例题 从钢材一侧探测刚钛复合板，已知从钢材一侧探测刚钛复合板，已知=46106kg/m2S， =1.5106kg/m2S，
4、=27.4106KG/m2S求求 *a. 界面声压反射率界面声压反射率 *b. 底面声压反射率底面声压反射率 *c. 界面回波与底面回波界面回波与底面回波dB差差 *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：解：125 5、折射定律、折射定律（、）（、）13 例例题：（）：（） 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：解：K=1 tgK=1 tg1 1=1 =1 1 1=45=45O O 根据折射定律：
5、根据折射定律： K K2 2o o 146 6、临界角界角（）（）15例题： 解： 已知钢中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。167 7、材料衰减系数、材料衰减系数178、单一介质纵波波源近场长度18例例题 ：试计算5P14SJ5P14SJ探头，在水中（CL=1500m/s）的指向角和近场区长度？ （度；163毫米） 解：已知解：已知f=5MHz=510f=5MHz=5106 6HzHz，D=14mmD=14mm，C CL L=1500m/s=1.510=1500m/s=1.5106 6mm/smm/s， =C/f
6、 =C/f =1.510=1.5106 6 /510 /5106 6（mm)mm) N=N=（D D2 2/4/4）=14=142 2/40.3=163/40.3=163（mm) mm) 199、半扩散角20a或b一定平行于所在的坐标轴面 例例题：试计算率f=5MHZ，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：解：211010、未、未扩散区散区22例例题： 已知钢中CL=5900m/s，水中CL=1480m/s，求、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？（毫米；度；毫米；毫米；度；277毫米）解：
7、解：2311、近近场区在两种介区在两种介质中的分布中的分布24例例题：用CL=2730m/s，、20mm的纵波直探头水浸探伤钢板，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：解：251212、横波近、横波近场长2613、斜探头在介质中的近场长度27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）2814、规则反射体的回波声压（长横孔）2914、规则反射体的回波声压（短横孔）3014、规则反射体的回波声压（球孔）3114、规则反射体的回波声压（大平底面和实心圆柱曲面）3233 回波声回波声压计算
8、算: :例例题1:1:已知x3N，200mm处2平底孔回波高为24 dB，求400mm处4平底孔和800mm处2平底孔回波高各为多少dB？ 解：解：34 例例题2 2 试计算在远场，频率为的超声波探测3平底孔与1长横孔回波高相等时的声程。 解：解：15、 DGSDGS（AVGAVG）曲）曲线35xANDfGDS=归一化距离归一化缺陷当量例例题: :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：解：3616、压电晶片频率常数率常数N N37例例题： 某探头晶片的波速为CL=5740m/s，晶片厚度
9、，求该探头的标称频率为多少？ 解：解：3817、仪器水平水平线性性误差差39例题：用IIW试块测定仪器的水平性线，当B1 、B5分别对准和时，B2 、B3 、B1分别对准、，求该仪器的水平线性误差多少？ 解：4018、仪器仪器垂直垂直线性性误差：差：4119、底波法调节灵敏度（平行底面和圆柱曲底面）4222220lgfBxxlpfD=（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）431919、借助、借助试块调节灵敏度灵敏度44例例题： 用探头径向探测500mm的圆柱形工件，CL=5900m/s，如何利用工件底波调节500/2灵敏度。 解解: :45
10、备注：注：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 例例题：用探头探伤为400mm的工件，如何利用150mm处4平底孔调节400/2灵敏度？ 解：解：46解：1） 2）47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）？20、当量计算法评定缺陷（平面和曲底面）48适用于平底面和实心圆柱曲底面调节灵敏度，来计算缺陷当量的情况下，Xf：平底孔缺陷至谈侧面的距离，XB，平面底面至探测面
11、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。20、当量计算法评定缺陷（空心圆柱体）4920、当量计算法评定缺陷（以平底孔为基准）50（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：51例题：锻钢件厚度320mm，用，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：52*
12、例题:用，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，工件与试块耦合差4 dB）注意此处 用试块校准，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。假如考虑试块衰减如何做？解：53综合计算题：综合计算题： 有一锻钢曲拐，用有一锻钢曲拐，用4MHz4MHz，1414直探头探测其直探头探测其轴颈（直径）轴颈（直径）280mm280mm），要求），要求33当量缺陷不漏检，问利当量缺陷不漏检，问利用曲拐的扇形平面（
13、厚用曲拐的扇形平面（厚320 mm320 mm）如何调探伤灵敏度？（曲）如何调探伤灵敏度？（曲率补偿率补偿6dB6dB，材质衰减不计），探测时发现距探测面，材质衰减不计），探测时发现距探测面180mm180mm处有一波高为处有一波高为10dB10dB的缺陷，求此缺陷的平底孔当量。的缺陷，求此缺陷的平底孔当量。 解：54解：用，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，材料衰减系数为，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？ 55例题： 用2.5P 20Z直探头检验厚度为380mm的钢锻件（C
14、 L=5900m/s），材质衰减系数。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：56 例：用Z，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？（CLCL钢5900/s5900/s）用150/2150/2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4dB4dB）上述灵敏度下发现探测面下300mm300mm缺陷波比基准高20dB20dB，求缺陷当量。 解： dB20lg 20lg 20lg 注意此处：因为在本体上调节，不存在材质衰
15、减补偿。 先求材质衰减系数：双 再求150/2与400/4dB差dB120lg 40lg 5dB 材质引起dB差为 dB2（400-150）双5dB 表面补偿：dB34dBdB总dB1+ dB2+ dB35+5+414Db将150/2反射波调至基准高再提高14dB。 dB120lg =20lg =20lg dB2（400-300）双2dB 则 20-220lg ,即1840lg ,解得：X。 见课本P266例题21、外圆面周向横波可检测最大壁厚65计算题、）例题（）解：6622、焊缝缺陷定位（声程法）6722、焊缝缺陷定位（水平法）6822、焊缝缺陷定位（深度法）69计算题（）例题（）解：70
16、例题：（）解：712323、探、探头K K值选择72例题：解： 检验板厚T=22mm的钢板对接焊缝上，上焊缝宽度为30mm，下焊缝宽度为20mm。选用K=2，前沿距离l0=17mm的探头。用一、二次波法能否扫查到整个焊缝截面 7324、圆柱体圆周面检测指示长度修正7425、聚焦探头声透镜曲率半径（水浸聚焦）7525、小径管水浸聚焦探伤（偏心距）7625、小径管水浸聚焦探伤（焦距）7725、小径管水浸聚焦探伤（水层距离）78例题：今有一批506mm的无缝钢管，采用水晶聚集横波探伤，若透镜曲率半径为40mm，求应采用的偏心距和水层距离。解：79例题：解：802626、重合法探、重合法探伤81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？（格）（3）示波屏上 =50处缺陷在钢板中的位置？ （20毫米）82备注：20*4相当于多少钢，除以2后 表示刻度值
