超聲檢測(cè)公式

1、.超聲檢測(cè)公式1.周期和頻率的關(guān)系，二者互為倒數(shù)： t=1/f2.波速、波長(zhǎng)和頻率的關(guān)系：c= 或=3.clcscr1.810.94.聲壓： pp1p0 帕斯卡（pa）微帕斯卡（pa）1pa1n/m2 1pa106p6.聲阻抗:zp/ucu/uc 單位為克/厘米2秒（g/cm2s）或千克/米2秒（kg/m2s）7.聲強(qiáng)；izu2 單位; 瓦/厘米2（w/cm2）或 焦耳/厘米2秒（j/cm2s）8.聲強(qiáng)級(jí)貝爾（bel）。lgi2/i1 （bel）9.聲強(qiáng)級(jí)即分貝（db） 10lgi2/i1 20lgp2/p1 （db）10.儀器示波屏上的波高與回波聲壓成正比：20lgp2/p120lgh2/h

2、1 （db）11.聲壓反射率、透射率： r=pr / p0 =pt / p0 = = z1第一種介質(zhì)的聲阻抗； z2第二種介質(zhì)的聲阻抗12.聲強(qiáng)反射率： r= 聲強(qiáng)透射率：t t+r=1 =1 13.聲壓往復(fù)透射率；t往= 14.縱波斜入射: = cl1、cs1第一介質(zhì)中的縱波、橫波波速； cl2、cs2第二介質(zhì)中的縱波、橫波波速；l、l縱波入射角、反射角； l、s縱波、橫波折射角；s橫波反射角。15.縱波入射時(shí)：第一臨界角: l=90時(shí)= 第二臨界角：s=90時(shí)=16.有機(jī)玻璃橫波探頭l=27.657.7， 有機(jī)玻璃表面波探頭l57.7 水鋼界面 橫波 l=14.527.2717.橫波入射：

3、第三臨界角：當(dāng)l=90時(shí)=33.2當(dāng)s33.2時(shí)，鋼中橫波全反射。有機(jī)玻璃橫波入射角s（等于橫波探頭的折射角s）=3555，即k=tgs=0.71.43時(shí)，檢測(cè)靈敏度最高。18.衰減系數(shù)的計(jì)算 1. 薄板： =(bn-bm-20lg n/m)/2x(m-n) 衰減系數(shù)，db/m（單程）； 兩次底波分貝值之差，db；為反射損失，每次反射損失約為（0.51)db； x 為薄板的厚度 ：工件檢測(cè)厚度，mm；：?jiǎn)沃碧筋^近場(chǎng)區(qū)長(zhǎng)度，mm；、底波反射次數(shù)2、厚板或粗圓柱體： =(bn-bm-6)/2x 兩次底波分貝值之差，db； 19.圓盤(pán)波源輻射的縱波聲場(chǎng)聲壓為 ：20.近場(chǎng)區(qū)的長(zhǎng)度： 21. 圓晶片輻

4、射的聲束半擴(kuò)散角為： 22.波束未擴(kuò)散區(qū)：精品.23.矩形波源輻射的縱波聲場(chǎng)：波束軸線上的聲壓:3n時(shí)，24.矩形波源的近場(chǎng)區(qū)的長(zhǎng)度為：25.矩形波源的半擴(kuò)散角:x方向的半擴(kuò)散角為： y方向的半擴(kuò)散角為：26.近場(chǎng)區(qū)在兩種介質(zhì)中的分布: 1基于鋼中的近場(chǎng)區(qū) 2、基于水中的近場(chǎng)區(qū) 介質(zhì)鋼中波長(zhǎng) 只有介質(zhì)時(shí)，鋼中近場(chǎng)長(zhǎng)度； 介質(zhì)水中波速； 介質(zhì)鋼中波速 27.橫波軸線上的聲壓; 系數(shù)； 波源的面積；第二介質(zhì)中橫波波長(zhǎng)；軸線上某點(diǎn)至假想波源的距離28.橫波聲場(chǎng)近場(chǎng)區(qū)長(zhǎng)度為： 29.橫波聲場(chǎng)中，第二介質(zhì)中的近場(chǎng)區(qū)長(zhǎng)度為：- 波源的面積； 第二介質(zhì)中橫波波長(zhǎng)； 入射點(diǎn)至波源的距離 入射點(diǎn)至假想波源的距離

5、30.橫波半擴(kuò)散角1. 對(duì)于圓片形聲源： 2.對(duì)于矩形正方形聲源：31.規(guī)則反射體的反射波聲壓公式: x3n1.平底孔回波聲壓; 任意兩個(gè)距離和直徑不同的平底孔反射波聲壓之比為： 2.長(zhǎng)橫孔回波聲壓; 任意兩個(gè)距離、直徑不同的長(zhǎng)橫孔回波分貝差為： 3.短橫孔回波聲壓; 任意兩個(gè)距離、長(zhǎng)度和直徑不同的短橫孔回波分貝差為： 4.球孔回波聲壓： 任意兩個(gè)距離度和直徑不同的球孔回波分貝差為： 5.大平底面或?qū)嵭膱A柱體回波聲壓： 兩個(gè)不同距離的大平底回波分貝差為：6.空心圓柱體 1.外柱面徑向檢測(cè)空心圓柱體： 2.內(nèi)孔檢測(cè)圓柱體： 注意：以上各種規(guī)則反射體的反射波聲壓公式均未考慮介質(zhì)衰減，如果考慮介質(zhì)衰

6、減，則所有公式均應(yīng)增加:波源的起始聲壓；:探頭波源的面積，： :反射體至波源的距離。:平底孔缺陷的面積， :波長(zhǎng), :長(zhǎng)橫孔的直徑, lf：短橫孔長(zhǎng)度 d:空心圓柱體外經(jīng) d：空心圓柱體內(nèi)徑 ：介質(zhì)單程衰減系數(shù)，db/mm 精品.32.同距離的大平底與平底孔反射波db差：33.當(dāng)用平底面的和實(shí)心圓柱體曲底面調(diào)節(jié)靈敏度時(shí)，不同距離處的大平底與平底孔回波分貝差為： :平底孔缺陷至檢測(cè)面的距離；:鍛件底面至檢測(cè)面的距離 :材質(zhì)衰減系數(shù)； :波長(zhǎng)；:平底孔缺陷的當(dāng)量直徑； :底波與平底孔缺陷的反射波分貝差 34. 不同平底孔回波分貝差為： 35.當(dāng)用空心圓柱體內(nèi)孔或外圓曲底面調(diào)節(jié)平底孔靈敏度時(shí)： 空心

7、圓柱體的內(nèi)徑；空心圓柱體的外徑； “+”外圓徑向探測(cè)，內(nèi)孔凸柱面反射； “-”內(nèi)孔徑向探測(cè)，外圓凹柱面反射； 圓柱曲底面與平底孔缺陷的回波分貝差。36水浸法波型分析，水層厚度37. 管材周向檢測(cè)純橫波檢測(cè)條件： 38. 純橫波到達(dá)內(nèi)壁條件： 2.橫波檢測(cè)到管材內(nèi)壁 39. 水浸法： 聲透鏡： 偏心距： 0.251rx0.458r 水層厚度:h(管中橫波聲程) 焦距： 40. 采用一次反射法檢測(cè)時(shí)，探頭移動(dòng)區(qū)應(yīng)大于或等于1.25p（即2.5kt）：1）采用直射法時(shí)，探頭移動(dòng)區(qū)應(yīng)大于或等于0.75p（即1.5kt）。p=2kt 或p=2ttan 式中：p：跨距，mm； t：母材厚度，mm；k：探頭

8、k值； 探頭折射角，（）41. 為保證直射波與一次反射波能掃查到焊縫整個(gè)截面，k值應(yīng)滿足下式： k 對(duì)于單面焊、上述b 可以忽略不計(jì)，則：k 42按聲程調(diào)節(jié)掃描速度時(shí): 當(dāng)儀器接聲程1：n調(diào)節(jié)掃描速度時(shí)，應(yīng)采用聲程定位法來(lái)確定缺陷的位置。用直射法（一次波）檢測(cè)發(fā)現(xiàn)缺陷時(shí): 用一次反射法（二次波）檢測(cè)發(fā)現(xiàn)缺陷時(shí) :缺陷的橫波聲程；:缺陷波前沿所對(duì)的刻度值；:探頭的折射角；t:板厚； :缺陷的水平距離； :缺陷至檢測(cè)面的深度。43.按水平調(diào)節(jié)掃描速度時(shí): 當(dāng)儀器按水平1：n調(diào)節(jié)掃描速度時(shí)，應(yīng)采用水平定位法來(lái)確定缺陷的位置。若儀器按水平1：1調(diào)節(jié)掃描速度時(shí)，那么顯示屏上缺陷波前沿所對(duì)應(yīng)的水平刻度值就

9、是缺陷的水平距離:精品.用直射法（一次波）檢測(cè)發(fā)現(xiàn)缺陷時(shí): 一次反射法（二次波）檢測(cè)發(fā)現(xiàn)缺陷時(shí): 式中 k:探頭的k值，k=44、按深度調(diào)節(jié)掃描速度時(shí)：當(dāng)儀器按深度1：n調(diào)節(jié)掃描速度時(shí)，應(yīng)采用深度定位法來(lái)確定缺陷的位置。若儀器按深度1：1調(diào)節(jié)掃描速度時(shí)，那么顯示屏上缺陷波前沿所對(duì)應(yīng)的水平刻度值就是缺陷的深度 用直射法（一次波）檢測(cè)發(fā)現(xiàn)缺陷時(shí): 用一次反射法（二次波）檢測(cè)發(fā)現(xiàn)缺陷時(shí): 1、超聲波的特點(diǎn)： 1.方向性好 2.能量高 3.能在界面上產(chǎn)生反射、折射、衍射和波型轉(zhuǎn)換型轉(zhuǎn)換 4.穿透能力強(qiáng)2、超聲波檢測(cè)：使超聲波與工件相互作用，就反射、投射和散射的波進(jìn)行研究，對(duì)工件進(jìn)行宏觀缺陷檢測(cè)、幾何特

10、征測(cè)量、組織結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能變化的檢測(cè)和表征，并進(jìn)而對(duì)其特定應(yīng)用性進(jìn)行評(píng)價(jià)的技術(shù)。3、超聲波檢測(cè)的優(yōu)點(diǎn)：1適用于金屬、非金屬和復(fù)合材料等多種制件的無(wú)損檢測(cè)；2穿透能力強(qiáng)，可對(duì)較大厚度范圍內(nèi)的工件內(nèi)部缺陷進(jìn)行檢測(cè)； 3、缺陷定位較準(zhǔn)確；4對(duì)面積型缺陷的檢出率較高；5靈敏度高，可檢測(cè)工件內(nèi)部很小的缺陷；6檢測(cè)成本低、速度快，設(shè)備輕便，對(duì)人體及環(huán)境無(wú)害，現(xiàn)場(chǎng)使用方便等 缺點(diǎn)：1）對(duì)缺陷的定性、定量仍需要作進(jìn)一步研究；2）對(duì)具有復(fù)雜形狀或不規(guī)則外型的工件進(jìn)行超聲波檢測(cè)有困難；3）缺陷的取向、位置和形狀對(duì)檢測(cè)結(jié)果有影響；4）工件材質(zhì)、晶粒度對(duì)檢測(cè)有較大影響， 5）a型脈沖反射法檢測(cè)結(jié)果是波形顯示，不直觀，

11、檢測(cè)結(jié)果無(wú)直接見(jiàn)證記錄。5、機(jī)械波必須具備以下兩個(gè)條件: 1、 要有作機(jī)械振動(dòng)的波源；2 、能傳播機(jī)械振動(dòng)的彈性介質(zhì)。6、衰減的原因 擴(kuò)散衰減、散射衰減、吸收衰減 介質(zhì)衰減通常是指吸收衰減和散射衰減，而不包括擴(kuò)散衰減。7、雙晶探頭具有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）靈敏度高 （2）雜波少盲區(qū)小 （3）工件中近場(chǎng)區(qū)長(zhǎng)度小 （4）探測(cè)范圍可調(diào)8、超聲波探頭對(duì)晶片的要求：（1）機(jī)電耦合系數(shù)k較大，以便獲得較高的轉(zhuǎn)換效率。（2）機(jī)械品質(zhì)因子m較小，以便獲得較高分辨力和較小的盲區(qū)。（3）壓電應(yīng)變常數(shù)d33和壓電電壓常數(shù)g33較大，以便獲得較高的發(fā)射靈敏度和接收靈敏度。（4）頻率常數(shù)nt較大，介電常數(shù)較小，以便獲得較高的

12、頻率。（5）居里溫度tc較高，聲阻抗z適當(dāng)。9、儀器和探頭的綜合性能：1.靈敏度. 2盲區(qū)與始脈沖寬度 3.分辨力 4.信噪比 5.頻率10、雙探頭法又可根據(jù)兩個(gè)探頭排列方式：并列法、交叉法、v型串列法、k型串列法、前后串列法等。11、選擇檢測(cè)儀器1、對(duì)于定位要求高的情況，應(yīng)選擇水平線性誤差小的儀器。2、對(duì)于定量要求高的情況，應(yīng)選擇垂直線性好，衰減器精度高的儀器。3、對(duì)于大型零件的檢測(cè)，應(yīng)選擇靈敏度余量高、信噪比高、功率大的儀器。4、為了有效的發(fā)現(xiàn)近表面缺陷和區(qū)分相鄰缺陷，應(yīng)選擇盲區(qū)小、分辨率好的儀器。5、對(duì)于室外現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)，應(yīng)選擇重量輕，示波屏亮度好，抗干擾能力強(qiáng) 便攜式儀器。6、對(duì)于重要工件

13、應(yīng)選用可記錄式探傷儀。12、橫波斜探頭k值（或折射角）的選擇：當(dāng)工件厚度較小時(shí)，應(yīng)選用較大的k值，以便增加一次波的聲程，避免近場(chǎng)區(qū)檢測(cè)。當(dāng)工件厚度較大時(shí)，應(yīng)選用較小的k值，以減少聲程過(guò)大引起的衰減，便于發(fā)現(xiàn)深度較大處的缺陷。在焊縫檢測(cè)中，還要保證主聲束能掃查整個(gè)焊縫截面。對(duì)于單面焊根部未焊透，還要考慮端角反射問(wèn)題，應(yīng)使k=0.71.5，因?yàn)閗1.5，端角反射率很低，容易引起漏檢。13、焊縫檢測(cè)時(shí)探頭k值的選擇應(yīng)遵循以下三方面原則 1.使聲束能掃查到整個(gè)焊縫截面；2.使聲束中心線盡量與主要缺陷垂直；3.保證有足夠的靈敏度14、探頭頻率的選擇的因素: 1、提高頻率，有利于發(fā)現(xiàn)更小的缺陷；2頻率高，

14、脈沖寬度小，分辨力高；3、頻率高，波長(zhǎng)短，則半擴(kuò)散角小，聲束指向性好，能量集中；4、頻率高，近場(chǎng)區(qū)長(zhǎng)度大，對(duì)檢測(cè)不利。5、頻率增加，衰減越大；6、對(duì)面積狀缺陷，頻率高會(huì)形成反射指向性，檢出率降低。15.探頭晶片尺寸的選擇的影響因素： 1、晶片尺寸增加，半擴(kuò)散角減少，波束指向性變好，超聲波能量集中，對(duì)檢測(cè)有利。 2、晶片尺寸增加，近場(chǎng)區(qū)長(zhǎng)度迅速增加，對(duì)檢測(cè)不利。3、晶片尺寸大，輻射的超聲波能量大，探頭未擴(kuò)散區(qū)掃查范圍大，遠(yuǎn)距離掃查范圍相對(duì)變小，發(fā)現(xiàn)遠(yuǎn)距離缺陷能力增強(qiáng)。16、影響聲耦合的因素主要有：1.耦合層的厚度，2.偶合劑的聲阻抗，3.工件表面粗糙度、4.工件表面形狀。17、影響缺陷定位的主要

15、因素；1.儀器的影響 2.探頭的影響 3.工件的影響 4.操作人員的影響 5、試塊的影響18、影響缺陷定量的主要因素（1）.儀器及探頭性能的影響1.頻率的影響 2.衰減器精度和垂直線性的影響3.晶片尺寸的影響 4、探頭k值的影響（2）.耦合與衰減的影響 1、耦合的影響2、衰減的影響 （3）.工件幾何形狀和尺寸的影響(4).缺陷的影響 1、缺陷形狀的影響 2、缺陷方位的影響 3、缺陷波的指向性 4、缺陷表面粗糙度的影響 5、缺陷性質(zhì)的影響 6、缺陷位置 19、試塊的作用：1、確定檢測(cè)靈敏度2、測(cè)試儀器和探頭的性能 3、調(diào)整掃描速度 4、評(píng)判缺陷的大小 20.鑄件的特點(diǎn)： 1、組織不均勻 2、組織

16、不致密 3、表面粗糙，形狀復(fù)雜 4、缺陷的種類(lèi)和形狀復(fù)雜21.鑄件超聲波檢測(cè)的特點(diǎn)： 1超聲波透聲性差 2干擾雜波嚴(yán)重 3缺陷檢測(cè)要求較低22、檢測(cè)靈敏度：在確定的聲程范圍內(nèi)發(fā)現(xiàn)規(guī)定大小缺陷的能力。23、調(diào)整檢測(cè)靈敏度的目的：在于發(fā)現(xiàn)工件中規(guī)定大小的缺陷，并對(duì)缺陷進(jìn)行定位24. 檢測(cè)靈敏度的調(diào)節(jié)方法： 1、試塊調(diào)整法 2、工件底波調(diào)整法精品.25、超聲探傷儀的幾個(gè)主要指標(biāo)，1、水平線性 2、垂直線性 3、動(dòng)態(tài)范圍 4.衰減器精度。 例1：示波屏上一波高為80%，另一波高為20%，問(wèn)前者比后者高多少db？解：20lgh2/h120lg80/2012（db）答：前者比后者高12db。例2，縱波傾斜

17、入射到有機(jī)玻璃/鋼界面時(shí)，有機(jī)玻璃中：cl1=2730m/s，鋼中cl2=5900m/s，cs2=3230m/s。則第一、二臨界角分別為：=27.6 =57.7例3: 計(jì)算2.5p20縱波直探頭探測(cè)鋼工件時(shí)的近場(chǎng)區(qū)長(zhǎng)度n、半擴(kuò)散角0和未擴(kuò)散區(qū)長(zhǎng)度b。解：由題意f=2.5mhz,ds=20mm,cl=5900m/s 且 =cl/f 近場(chǎng)區(qū)長(zhǎng)度：半擴(kuò)散角： 未擴(kuò)散區(qū)長(zhǎng)度：例4：用2.5mhz，直徑14mm縱波直探頭水浸探傷鋼板，已知水層厚度為20mm，鋼中縱波聲速5900m/s，水中縱波聲速1480m/s，求鋼中近場(chǎng)區(qū)長(zhǎng)度n。解：鋼中縱波波長(zhǎng)： ，（mm） 鋼中近場(chǎng)區(qū)長(zhǎng)度： （mm）例5，試計(jì)算2

18、.5mhz、1012mm方晶片k2.0橫波探頭，有機(jī)玻璃中入射點(diǎn)至晶片的距離為12mm，求此探頭在鋼中的近場(chǎng)區(qū)長(zhǎng)度。（鋼中cs2=3230m/s）解： - （） 例6：用單斜探頭直接接觸法檢測(cè)32540mm無(wú)縫鋼管，求探頭的最大k值？ 已知：d0=325mm t=40mm 求: 最大k值？解: 滿足檢測(cè)鋼管內(nèi)壁的最大折射角： 答:探頭的最大k值為1.15。例7，用2.5p20z探頭徑向檢測(cè)500mm的實(shí)心圓柱體鍛件，cl=5900m/s，問(wèn)如何利用底波調(diào)節(jié)500/2靈敏度？解：由題意得：計(jì)算：500mm處底波與2平底孔反射波分貝差為：2調(diào)節(jié)：探頭對(duì)準(zhǔn)工件完好區(qū)圓柱底面，找出反射最高回波，調(diào)“增

19、益或衰減器”使底波b1達(dá)基準(zhǔn)80高，然后用“衰減器”增益46db，這時(shí)2靈敏度就調(diào)節(jié)好了。例8，用2.5p20z探頭徑向檢測(cè)外徑為1000mm，內(nèi)徑為100mm的空心圓柱體鍛件，cl=5900m/s問(wèn)如何利用內(nèi)孔回波調(diào)節(jié)450/2靈敏度？解：由題意得： 計(jì)算：450mm處內(nèi)孔反射波與2平底孔反射波分貝差為 2調(diào)節(jié)：探頭對(duì)準(zhǔn)完好的內(nèi)孔表面，找出最高反射波，調(diào)“增益”使底波b1達(dá)基準(zhǔn)50高，然后用“衰減器”增益35db作為檢測(cè)靈敏度，此時(shí)，450/2的檢測(cè)靈敏度的調(diào)節(jié)就完成了。必要時(shí)再增益6db作為掃查靈敏度。例9，用2.5p20z探頭檢測(cè)厚度為50mm的小鍛件，采用cs系列試塊調(diào)節(jié)50/2靈敏度

20、，試塊與鍛件表面耦合差3db，問(wèn)如何調(diào)節(jié)靈敏度？解：利用cs系列試塊調(diào)節(jié)靈敏度的方法如下：將探頭對(duì)準(zhǔn)cs-1試塊2平底孔距離為50mm，調(diào)“增益”使2回波達(dá)50高，然后再用“衰減器”增益3db，這時(shí)50/2靈敏度就調(diào)節(jié)好了。例10，用2.5p20z探頭檢測(cè)底面粗糙，厚度為400mm的鍛件，問(wèn)如何利用100/4平底孔試塊調(diào)節(jié)400/2靈敏度？試塊與工件表面耦合差6db。精品.解：計(jì)算：100/4與400/2回波分貝差： 調(diào)節(jié)：探頭對(duì)準(zhǔn)100/4平底孔，找到最高回波后，然后用“衰減器”增益42db，這時(shí)400/2靈敏度就調(diào)節(jié)好了。這時(shí)工件上400/2平底孔缺陷反射波正好達(dá)基準(zhǔn)高50。例11，用2.

21、5p20z探頭檢測(cè)600的實(shí)心圓柱體鍛件， cl=5900m/s，=0.005db/mm。利用鍛件底波調(diào)節(jié)600/2靈敏度，底波達(dá)基準(zhǔn)高時(shí)衰減讀數(shù)為50db，檢測(cè)中在400mm處發(fā)現(xiàn)一缺陷，缺陷波達(dá)基準(zhǔn)高時(shí)衰減器讀數(shù)為30db，求此缺陷的當(dāng)量平底孔直徑為多少？ 解：由題意得：， n=d2/4=202/42.36=42.37(mm)3n32.37=127(mm)400(mm)，可進(jìn)行計(jì)算；，代入公式得：=1.1； = 答：此缺陷的當(dāng)量平底孔直徑為5.6。例12，用2.5p20z探頭沿外圓徑向檢測(cè)外徑為1000mm，內(nèi)徑為100mm的空心圓柱體鍛件，cl=5900m/s，=0.005db/mm，檢

22、測(cè)中在200mm處發(fā)現(xiàn)一缺陷，其反射波比內(nèi)孔反射波低12db，求此缺陷的當(dāng)量大??？解：由題意得：，=d2/4=202/42.36=42.37(mm)=42.37=127(mm)200(mm)，可進(jìn)行計(jì)算； ；代入公式得：=1.225； =答：此缺陷的當(dāng)量平底孔直徑為2.8。例13，用2.5p20z探頭檢測(cè)400mm厚的鋼鍛件，鋼中 cl=5900m/s，衰減系數(shù)=0.005db/mm，檢測(cè)靈敏度為400mm處4為0db。檢測(cè)中在250mm處發(fā)現(xiàn)一缺陷，其波高比基準(zhǔn)波高20db，求250mm處4當(dāng)量的db值。并試根據(jù)jb/t4730.32005標(biāo)準(zhǔn)評(píng)定該鍛件的質(zhì)量級(jí)別。解： 條件判別 ； mm 符合當(dāng)量計(jì)算的條件。 求250mm處4當(dāng)量的db值 精品. 求該缺陷的當(dāng)量并評(píng)級(jí) 缺陷當(dāng)量：4+（20-9.5）db =4+10.5db 缺陷評(píng)級(jí)：該鍛件評(píng)為級(jí)。例14：用=40的探頭檢測(cè)t=30mm的對(duì)接焊縫，儀器接聲程1：1調(diào)節(jié)掃描速度，檢測(cè)中在示波屏水平刻度60處出現(xiàn)一缺陷波，求此缺陷在焊縫中的位置？解：由已知