超聲檢測(cè)計(jì)算題類

1、超聲檢測(cè)計(jì)算題類型及例題超聲檢測(cè)計(jì)算題類型及例題侯文科侯文科11、波長(zhǎng)、頻率和波速波長(zhǎng)、頻率和波速Cf2 例題例題1 1（1.11.1）鋁（鋁（A1）的縱波聲速為）的縱波聲速為6300m/s，橫波聲速為，橫波聲速為3100m/s，試計(jì)算，試計(jì)算2MHz的聲波在鋁（的聲波在鋁（A1）中的縱、橫波波長(zhǎng)？）中的縱、橫波波長(zhǎng)？ 解：已知解：已知C CL L=6300m/s, C=6300m/s, Cs s =3100 m /s =3100 m /s f=2 f=210106 6 Hz =C/f Hz =C/f 縱波縱波 L L=C=CL L/f=63/f=6310106 6/2/210106 6=3.

2、5=3.5（mmmm） 橫波橫波 s s=C=Cs s/f=3.1/f=3.110106 6/2/210106 6=1.55=1.55（mmmm）32 2、 聲阻抗聲阻抗ZC4 例題例題2 2 甘油的密度為甘油的密度為1270kg/m3，縱波，縱波聲速為聲速為1900m/s，試計(jì)算其聲阻抗？，試計(jì)算其聲阻抗？ 解：已知解：已知C CL L=1900m/s=1900m/s1.9 1.9 10103 3 m/s m/s, , =1270kg/m =1270kg/m3 3 =1.27 =1.2710103 3kg/mkg/m3 3 Z= Z= C=1.9 C=1.9 10103 3 1.271.27

3、10103 3 =2.4 =2.410106 6kg/mkg/m2 2s s5 3 3、波高比的分貝值、波高比的分貝值1220lgHH 6 4 4、聲壓反射率、聲壓反射率t t和聲壓和聲壓透射率透射率（1.141.141.151.15）2121ZZrZZ2212ZtZZ7 例題例題3 3 不銹鋼與碳素鋼的聲阻抗約差不銹鋼與碳素鋼的聲阻抗約差1%，試計(jì)算超聲波由不銹鋼進(jìn)入碳鋼，試計(jì)算超聲波由不銹鋼進(jìn)入碳鋼時(shí)，復(fù)合界面上的聲壓反射率。時(shí)，復(fù)合界面上的聲壓反射率。 解：設(shè)碳鋼的聲阻抗解：設(shè)碳鋼的聲阻抗Z Z鋼鋼=1=1，則，則不銹鋼的聲阻抗不銹鋼的聲阻抗Z Z不不=1-1%=0.99=1-1%=0.

4、99 84 4、聲壓往復(fù)透射率、聲壓往復(fù)透射率（1.161.16、5.95.9、5.115.11）2221211)(4rZZZZT往)1 (2rrT往2323ZZZZr9在底面全反射的情況下，聲壓往復(fù)透射率與聲強(qiáng)透射率在數(shù)值上相等P384 4、聲壓往復(fù)透射率、聲壓往復(fù)透射率（波高比）（波高比）界面回波與底面回波界面回波與底面回波dBdB差值差值rrrTBS21lg20lg20rrrrTrBS2)1 (lg20lg202323zzzzr10 鈦鋼鈦鋼22ZZ27.4-4.6r=0.25Z +Z27.4+4.6T=1-r =1-0.25 =0.9375r0.25=20lg=20lg-11.46(d

5、B)T0.9375ZZ1.527.4=0.896Z +Z1.5+27.4r=20lg(dB)T r- r0.2520lg10.50.9375 0.896水鈦水鈦 例題例題 從鋼材一側(cè)探測(cè)剛鈦復(fù)合板，已知從鋼材一側(cè)探測(cè)剛鈦復(fù)合板，已知=46106kg/m2S， =1.5106kg/m2S，=27.4106KG/m2S求求 *a. 界面聲壓反射率界面聲壓反射率 *b. 底面聲壓反射率底面聲壓反射率 *c. 界面回波與底面回波界面回波與底面回波dB差差 *d. 如將鈦底面浸在水中，問(wèn)此時(shí)的界面回波與底面回波差多少如將鈦底面浸在水中，問(wèn)此時(shí)的界面回波與底面回波差多少dB？ 解：解：115 5、折射定律

6、、折射定律（1.41.4、1.81.81.91.9）21sinsinCC22111sinsinsinsinsinSsLLSsLLLLCCCCC12 例題：（例題：（7.77.7） 采用鋼焊縫探傷用的采用鋼焊縫探傷用的K=1斜探頭（斜探頭（C L1=2700m/s，鋼，鋼Cs=3200m/s）。檢驗(yàn)?zāi)撤N硬質(zhì)合金焊縫）。檢驗(yàn)?zāi)撤N硬質(zhì)合金焊縫（Cs=3800m/s），其實(shí)際），其實(shí)際K值為多大？值為多大？ 解：解：K=1 tgK=1 tg1 1=1 =1 1 1=45=45O O 根據(jù)折射定律：根據(jù)折射定律： K K2 2=tg=tg57.1=tg=tg57.1o o=1.5=1.5 13111si

7、nsinSLCC5966. 045sin32002700sinsin121oSLCC221sinsinSLCC8397. 05966. 027003800sinsin122LSCCo1 .579387. 0sin126 6、臨界角、臨界角（1.51.51.71.7）211sinLLICC211sinSLIICC111sinLSIIICC14例題： 解： 已知鋼中CL=5900m/s，CN=3230 m/s，水中CL=1480m/s，超聲波傾斜入射到水/鋼的界面。 求1和II。12110sin1480sin14,55900LILCC12110sin1480sin27.33230LIISCC157

8、 7、材料衰減系數(shù)、材料衰減系數(shù)P52)3()(2)/lg(20dB15 . 0）反射損失：NTTmnBBnm16)3(2-6)/1lg(206dB;15 . 02）擴(kuò)散衰減引起的損失反射損失：NTTBB8、單一介質(zhì)縱波波源近場(chǎng)長(zhǎng)度24SSFDN17例題例題 ：試計(jì)算試計(jì)算5P14SJ5P14SJ探頭，在水中探頭，在水中（CL=1500m/s）的指向角和近場(chǎng)區(qū)長(zhǎng)）的指向角和近場(chǎng)區(qū)長(zhǎng)度？度？ （1.5度；度；163毫米）毫米） 解：已知解：已知f=5MHz=5f=5MHz=510106 6HzHz，D=14mmD=14mm，C CL L=1500m/s=1.5=1500m/s=1.510106

9、6mm/smm/s， =C/f=C/f =1.5=1.510106 6 /5 /510106 6 =0.3 =0.3（mm)mm) N= N=（D D2 2/4/4）=14=142 2/4/40.3=1630.3=163（mm) mm) 189、半擴(kuò)散角10sin1.2270SSDD1010sin5722sin5722aabb19a或b一定平行于所在的坐標(biāo)軸面 例題：例題：試計(jì)算率試計(jì)算率f=5MHZ，邊長(zhǎng)，邊長(zhǎng)=13mm的方晶片，在鋼中（的方晶片，在鋼中（CL=5900m/s）主聲速）主聲速半擴(kuò)散角半擴(kuò)散角為多少度？為多少度？ 解：因?yàn)槭钦叫危淮嬖诮猓阂驗(yàn)槭钦叫?，不存在a a和和b b

10、的問(wèn)的問(wèn)題題6605.9 101.185 101.185757513Cmmfa201010、未擴(kuò)散區(qū)、未擴(kuò)散區(qū)未擴(kuò)散區(qū)內(nèi)，平均聲壓可看做常未擴(kuò)散區(qū)內(nèi)，平均聲壓可看做常數(shù)。數(shù)。1.64bN21 例題：例題： 已知鋼中已知鋼中CL=5900m/s，水中，水中CL=1480m/s，求，求2.5MHZ、20mm縱波縱波進(jìn)探頭在鋼和水中輻射的縱波聲場(chǎng)的近場(chǎng)進(jìn)探頭在鋼和水中輻射的縱波聲場(chǎng)的近場(chǎng)區(qū)長(zhǎng)度區(qū)長(zhǎng)度N、半擴(kuò)散角、半擴(kuò)散角0和未擴(kuò)散區(qū)長(zhǎng)度和未擴(kuò)散區(qū)長(zhǎng)度b各各為多少？（為多少？（42.4毫米；毫米；8.28度；度；69.5毫米；毫米；168.9毫米；毫米；2.07度；度；277毫米）毫米） 解：解：22

11、5,92.362.52042.444 2.361.641.64 42.469.5CmmfDNmmbNmm2211、近場(chǎng)區(qū)在兩種介質(zhì)中的分近場(chǎng)區(qū)在兩種介質(zhì)中的分布布出現(xiàn)零或負(fù)值如何考慮？P6321S122222122CDCN=N -L=-LC4CN -介質(zhì)II中的近場(chǎng)長(zhǎng)度C -介質(zhì)I中的波速C -介質(zhì)II中的波速 -介質(zhì)II中的波長(zhǎng)23 例題：例題：用用CL=2730m/s，、，、20mm的縱的縱波直探頭水浸探傷鋼板，已知水層厚度為波直探頭水浸探傷鋼板，已知水層厚度為20mm，鋼中，鋼中CL=5900m/s，水中，水中CL=1480m/s，求鋼中近場(chǎng)長(zhǎng)度為多少？，求鋼中近場(chǎng)長(zhǎng)度為多少？ 解：解：

12、21S122222CDCN=N -L=-LC4C=2014802037.44 2.365900mm241212、橫波近場(chǎng)長(zhǎng)、橫波近場(chǎng)長(zhǎng)coscos2sSFN 2513、斜探頭在介質(zhì)中的近場(chǎng)長(zhǎng)度tgtgLFLNNsS122coscos26減去探頭內(nèi)部占有的近場(chǎng)長(zhǎng)度L2:入射點(diǎn)到假想波源的距離14、規(guī)則反射體的回波聲壓（平底孔）220 xFFPPfSf122112xxlg402714、規(guī)則反射體的回波聲壓（長(zhǎng)橫孔）xDxFpPfsf22031232112xxlg102814、規(guī)則反射體的回波聲壓（短橫孔）ffsfDxlxFpP202914、規(guī)則反射體的回波聲壓（球孔）xxFpPsf40212221

13、12xxlg203014、規(guī)則反射體的回波聲壓（大平底面和實(shí)心圓柱曲面）1212xxlg2031x2FPPs0322121123131134 20040lg40lg0()2 400回波高度 24 024()2 20040lg40lg-24()2 800回波高度 24 （ 24）0()xdBxdBxdBxdB 回波聲壓計(jì)算回波聲壓計(jì)算: :例題例題1: 1:已知已知x3N，200mm處處2平底孔回波平底孔回波高為高為24 dB，求，求400mm處處4平底孔和平底孔和800mm處處2平底孔回波高各為多少平底孔回波高各為多少dB？ 解：解：330220200222242422224223.14371

14、.692222 2.361ssffssffffP F FPxP FDPxxP FP FDPPxxxDXmmxxD 平底孔 長(zhǎng)橫孔 例題例題2 2 試計(jì)算在遠(yuǎn)場(chǎng)，頻率為試計(jì)算在遠(yuǎn)場(chǎng)，頻率為2.5MHZ的超聲波探測(cè)的超聲波探測(cè)3平底孔與平底孔與1長(zhǎng)橫孔回長(zhǎng)橫孔回波高相等時(shí)的聲程。波高相等時(shí)的聲程。 解：解：15、 DGS（AVG）曲線34xANDfGDS=歸一化距離歸一化缺陷當(dāng)量例題例題: :用用2P20Z直探頭，檢驗(yàn)厚度為直探頭，檢驗(yàn)厚度為340mm的餅形鋼鍛件，要求探傷靈敏度為的餅形鋼鍛件，要求探傷靈敏度為4mm，如利用通用型如利用通用型A、V、G曲線以底波調(diào)整探曲線以底波調(diào)整探傷靈敏度，試計(jì)

15、算傷靈敏度，試計(jì)算A和和G。 解：解：225.92.952203444 2.95340103440.220fCmmfDNmmxANDGD3516、壓電晶片頻率常數(shù)頻率常數(shù)N NP10120LCtfN36例題：例題： 某探頭晶片的波速為某探頭晶片的波速為CL=5740m/s，晶片厚度晶片厚度t=0.574mm，求該探頭的標(biāo)稱頻，求該探頭的標(biāo)稱頻率為多少？率為多少？ 解：解：066025.74 105 1022 0.574llCNt fCfHzt 3717、儀器水平線性誤差水平線性誤差%1008 . 0maxba38例題：用IIW試塊測(cè)定儀器的水平性線，當(dāng)B1 、B5分別對(duì)準(zhǔn)2.0和10.0時(shí)，B

16、2 、B3 、B1分別對(duì)準(zhǔn)3.98、5.92、7.96，求該儀器的水平線性誤差多少？ 解：3maxmax65.920.08100%0.80.08100%1%0.8 10Baab：3918、儀器儀器垂直線性誤差：垂直線性誤差：)%(21ddD4019、底波法調(diào)節(jié)靈敏度（平行底面和圓柱曲底面）4122220lgfBxx（大平底與平底孔距離不同，Xf:平底孔 XB大平底距離）19、底波法調(diào)節(jié)靈敏度（空心圓柱體）Ddxflg102lg202421919、借助平底孔試塊調(diào)節(jié)靈敏、借助平底孔試塊調(diào)節(jié)靈敏度度12122140lgxx43例題：例題： 用用2.5P20Z探頭徑向探測(cè)探頭徑向探測(cè)500mm的的圓

17、柱形工件，圓柱形工件，CL=5900m/s，如何利用工件，如何利用工件底波調(diào)節(jié)底波調(diào)節(jié)500/2靈敏度。靈敏度。 解解: :mmfC36. 25 . 2590022220lg2 2.36 50020lg45.53.14 2xdB 44備注：大平底除以平底孔，以基準(zhǔn)試件調(diào)好靈敏度后，數(shù)值為正，則需要增益，反之，需要衰減 例題：例題：用用2.5P20Z探頭探傷為探頭探傷為400mm的工的工件，如何利用件，如何利用150mm處處4平底孔調(diào)節(jié)平底孔調(diào)節(jié)400/2靈敏度？靈敏度？ 解：解：122140lg4 40040lg292 150 xxdB 45解：1） 2）22225.92.362.5220lg

18、10lg2 2.36 20070020lg10lg35.53.14 21100220lg10lg2 2.36 20070020lg10lg39.53.14 21100ffCmmfxdDdBxdDdB 46用用2.5P 14Z直探頭檢驗(yàn)外徑直探頭檢驗(yàn)外徑1100mm，壁厚，壁厚200mm筒行鍛鋼件筒行鍛鋼件（X L=5900 m/s）。（）。（1）在外圓周作徑向探傷時(shí)，如何用內(nèi)）在外圓周作徑向探傷時(shí)，如何用內(nèi)壁曲面回波調(diào)節(jié)探傷靈敏度（壁曲面回波調(diào)節(jié)探傷靈敏度（=2mm）？）？ （2）在內(nèi)壁作徑向）在內(nèi)壁作徑向探傷時(shí)，如何用外壁曲面回波調(diào)節(jié)探傷靈敏度（探傷時(shí)，如何用外壁曲面回波調(diào)節(jié)探傷靈敏度（=2

19、mm）？）？注：注：lg700/1100一定是負(fù)值一定是負(fù)值20、當(dāng)量計(jì)算法評(píng)定缺陷（平面和實(shí)心圓柱曲底面）)(22lg2022BfBfBfxxxx47適用于平底面和實(shí)心圓柱曲底面（相當(dāng)于大平底聲壓公式）調(diào)節(jié)靈敏度，來(lái)計(jì)算缺陷當(dāng)量的情況下，Xf：平底孔缺陷至探測(cè)面的距離，XB，平面底面至探測(cè)面的距離大平底除以平底孔得上式。Bf：底波與平底孔缺陷的回波分貝差。（Xf-XB）一定與分子分母對(duì)應(yīng)起來(lái)。2a（xf-Xb）分別得正或得負(fù)的意義？20、當(dāng)量計(jì)算法評(píng)定缺陷（空心圓柱體）22220lg10lg2 ()fBfBxdxDxx 4820、已知靈敏度后，由當(dāng)量計(jì)算法評(píng)定缺陷（以平底孔為基準(zhǔn)）12122

20、12140lg2 ()xxxx49（以平底孔為基準(zhǔn)，平底孔對(duì)平底孔）注意X2-X1一定與分子分母對(duì)應(yīng)起來(lái)。定量計(jì)算題例題:用2MHz，20直探頭對(duì)鍛件探傷，發(fā)現(xiàn)距探測(cè)面240mm處有一缺陷，其回波高度比150/2試塊平底孔回波高6dB。求此缺陷的平底孔當(dāng)量。 解：12211640140lg15040lg62 240104.520.3125xxmm 50例題：鍛鋼件厚度例題：鍛鋼件厚度320mm，用，用2.5MHz，20直探頭探傷。發(fā)現(xiàn)距探測(cè)面直探頭探傷。發(fā)現(xiàn)距探測(cè)面240mm處處有一波高為有一波高為36dB的缺陷波，而探頭在工件的缺陷波，而探頭在工件完好處測(cè)得底面回波高度為完好處測(cè)得底面回波高

21、度為52dB。求此缺。求此缺陷的平底孔當(dāng)量陷的平底孔當(dāng)量 解：222216205,92.362.5220lg2 2.36 24020lg5236163.143202706.5410fBfBCmmfxxmm51*例題:用2.5MHz，20直探頭探測(cè)厚度350mm的鍛鋼件，探傷靈敏度在200/2平底孔試塊上校正，當(dāng)試塊平底孔回波達(dá)基準(zhǔn)高度時(shí)，測(cè)得工件中150mm處有一波高16dB的缺陷，求此缺陷的平底孔當(dāng)量。（試塊材質(zhì)衰減不計(jì)，工件材質(zhì)衰減為雙=0.02dB/mm，工件與試塊耦合差4 dB）注意此處 用試塊校準(zhǔn)，所以僅僅考慮工件150mm距離的材質(zhì)衰減、在試塊衰減不計(jì)的情況下。如果不是因?yàn)樗p存在

22、，也許波高會(huì)更高。所以加上7dB，這種情況絕對(duì)不能用a（X2-X1）。假如考慮試塊衰減如何做？解：12312121234011640.02 1502320040lg40lg2 150105.630.667xxmm 52綜合計(jì)算題： 有一鍛鋼曲拐，用4MHz，14直探頭探測(cè)其軸頸（直徑）280mm），要求3當(dāng)量缺陷不漏檢，問(wèn)利用曲拐的扇形平面（厚320 mm）如何調(diào)探傷靈敏度？（曲率補(bǔ)償6dB，材質(zhì)衰減不計(jì)），探測(cè)時(shí)發(fā)現(xiàn)距探測(cè)面180mm處有一波高為10dB的缺陷，求此缺陷的平底孔當(dāng)量。 解：2222121122110405.91.474.022 1.4728020lg20lg283.14332

23、02863428040lg40lg103 180103.420.5185BCmmfxxdBxxmm 53解：用2.5MHz，14直探頭探測(cè)厚度300mm的鍛鋼件，技術(shù)條件規(guī)定不允許2當(dāng)量缺陷存在，材料衰減系數(shù)為x=0.02dB/mm，利用工件底面如何調(diào)節(jié)探測(cè)靈敏度？在此靈敏度下發(fā)現(xiàn)距探測(cè)面200mm處有一缺陷，其最高回波為22dB，問(wèn)此缺陷當(dāng)量？ 在本體上調(diào)節(jié)的公式。221212212111184015.92.362.5222.3630020lg20lg413.14240lg2 ()30040lg20.02(300200)220030040lg224182200103.760.75fCmmfx

24、dBxxxxmm 54例題： 用2.5P 20Z直探頭檢驗(yàn)厚度為380mm的鋼鍛件（C L=5900m/s），材質(zhì)衰減系數(shù)=0.01dB。檢驗(yàn)中在130mm深發(fā)現(xiàn)一缺陷，其波幅較底波低7 dB。求此缺陷當(dāng)量多大？ 解：222212205.92.362.5220lg2 ()22.36 13020 lg20.01(130380)3.143807751266.84.110fBffBBcmmfxxxxlmm 55 例：用2.5MHZ，20直探頭，探測(cè)厚400mm鍛鋼件，要求檢測(cè)靈敏度不低于4平底孔當(dāng)量，已測(cè)得工件一次底波高100，二次底波高為20，若考慮衰減， 問(wèn)： 如何用工件底面調(diào)探傷靈敏度？（如何

25、用工件底面調(diào)探傷靈敏度？（CLCL鋼鋼5900/s5900/s）用用150/2150/2平底孔試塊如何調(diào)靈敏度？（試塊平底孔試塊如何調(diào)靈敏度？（試塊與工件材質(zhì)相同，表面偶合補(bǔ)償差與工件材質(zhì)相同，表面偶合補(bǔ)償差4dB4dB）上述靈敏度下發(fā)現(xiàn)探測(cè)面下上述靈敏度下發(fā)現(xiàn)探測(cè)面下300mm300mm缺陷波比基缺陷波比基準(zhǔn)高準(zhǔn)高20dB20dB，求缺陷當(dāng)量。，求缺陷當(dāng)量。 解： dB20lg 20lg 20lg 31.5dB 注意此處：注意此處：因?yàn)樵诒倔w上調(diào)節(jié)，不存在材質(zhì)衰減補(bǔ)償。 先求材質(zhì)衰減系數(shù)： 雙 0.02dB/mmPPB242X2414.340036.22400620100lg20 再求150

26、/2與400/4dB差 dB120lg 40lg 5dB 材質(zhì)引起dB差為 dB2（400-150）雙2500.025dB 42PP150*4400*2 表面補(bǔ)償： dB34dB dB總dB1+ dB2+ dB35+5+414Db 將150/2反射波調(diào)至基準(zhǔn)高再提高14dB。 dB120lg =20lg =20lg dB （400-300）雙1000.022dB 則 20-220lg ,即1840lg ,解得：X=8.45mm。 4PPX22223004400X92X92X3X 見課本P266例題2626、重合法探傷、重合法探傷4nTH 63 解：用水浸二次重波合法探傷T=40mm的鋼板，儀器在鋼板上按1：2調(diào)節(jié)掃描速度，并校正“0”點(diǎn)。求： （1）水層厚度為多少？ （20毫米） （2）鋼板中距上表面12mm處的缺陷回波的水平刻度值為多少？ （4.6格） （3）示波屏上 =50處缺陷在鋼板中的位置？ （20毫米）12 401204424012 f =40+4623(5040) 220nTHmmmm12、20 4、S2、f64備注：20*4相