TOFD2级培训第一~四章附加题.doc

TOED 2级培训第一章附加题一、思考题尝试用口己的语言，回答以下思考题：1、 什么是衍射？衍射对声波传输有什么影响？衍射与十涉有什么不同？2、 在哪些角度范围，可以获得满意的衍射信号，最不利的衍射角度是多少？3、 如果裂纹相对于探头连线不垂直，对衍射信号波幅有什么影响？3、 如果裂纹相对于检测面倾斜，対衍射信号波幅有什么影响？4、 TOFD技术为什么采用双探头配置？这样配置有什么优点？5、 TOFD技术使用的探头与脉冲回波技7术的探头冇哪些不同？6、 TOFD技术为什么使用纵波？如果使用横波会出现什么后果？7、 TOFD声场中有哪些信号，其时序排列次序？8、 直通波是如何产生的？为什么脉冲反射法超声检测没有直通波问题？9、 怎样理解“在TOFD检测中深度和时间的关系不是线性的” ?,它会带来什么影响？10、 什么是PCS, PCS的变化会影响哪些方而？11、 TOFD声场中各种信号的相位关系如何？缺陷上下端点信号相位为什么相反？12、 什么是深度校准？它有什么用途？13、 TOFD图像的两维朋标分别代表什么？14、 TOFD图像中缺陷显示为什么会呈现出特殊的弧形？15、 TOFD扫查冇哪些类型，各冇什么用途和特点？16、 平行扔查能得到缺陷的哪些信息？17、 TOFD技术的所谓“盲区”是怎样产生的？受哪些因素影响？18、 TOFD检测的信号位置的测量包括哪三个参数？非平行扫查能获得其中几个参 数？19、TOFD技术的高度测量精度和长度测量精度大致为多少?20、T0FD技术有哪些优点和局限性?二、计算题1 己知工件厚度D=20mm,探头角度0=60° ,声速c = 5.96mm/ u s,请计算:聚焦点D/22D/3DPCS直通波到达时间底波到达时间直通波与底波时间差2、 检测D=40mm厚的焊缝，探头中心距2S= 120mm,声速c = 5930m/s,底波信号的 传播时间tb=25. 1 u s,（1） 求超声波在楔块中的传播时问？（2） 如果有三个衍射信号的传播时间分别为23.78 us、22ps和21.03 us,求衍 射点的深度？3、 已知丄件厚度D = 50mm,探头角度（）=45° ,声速c=5.96mm/卩s,楔块内总 延时1.6us,聚焦点2D/3,请计算：（1） PCS = ?（2） 直通波到达时I'可？（3） 底波到达时I'可？（4） 直通波与底波时问差？第二章附加题-、思考题1、 数字化记录超声波检测数据有哪些优点？2、 什么叫采样，采样后的数字化样本至少包犯i哪些特征量？3、 什么叫采样定理？如何理解Nyquist极限与信号失真的关系？4、 数字化频率是否越高越好？工业检测应用的数字化频率是如何规定的？5、 什么叫“混叠” ？混叠会产生哪些后果？如何避免混叠产生？6、 什么叫一3dB截至频率?什么叫一6dB截至频率?7、 什么叫高通滤波器？什么叫低通滤波器？8、 什么叫带通滤波器?检测时设置的滤波器带通宽度越大越好吗？ TOFD检测推荐 滤波器带通宽度的最小范鬧是多少？9、 A/D转换器的位数多，有哪些优点和缺点？10、 TOFD扫描图像是如何构成的？11、 信号平均对哪些噪声有抑制作用，对哪些噪声没有作用？信号平均次数与信 噪比的数学关系？增加信号平均次数对哪些工艺参数有彫响？12、 什么叫“拉直” ？简述其基本原理。

13、 什么叫“直通波去除” ？简述其基本原理14、 分析有哪些优点和局限性？离线分析有哪些优点和局限性？15、 简述合成孔径聚焦的原理，该项技术在哪些情况下适用？冇哪些效果？二、计算题1、 己知输入信号最大值为8V ,则16位A/D转换器能区分出输入信号的最小电压 为多少？2、 对16位数字转换器来说，从100%FSH （全屏髙度）降到1单位水平的dB范围是多少？如果噪声电平为饱和ffi2%,则转换器的有效动态范围是多少？3、 要求T0FD仪器配用45°探头，能够探测厚度400俪焊缝，已知纵波声速为5950m/s,横波声速为3230m/s,则一个A扫持续时间（长度）至少为多少微秒？ 如采样率为50M,沿着焊缝每毫米采集一个A扎一次扫査10m长度的焊缝，则仪器设计时，每个文件至少需要保留多大的存储空间？提示：一个A扫最少的持续时间大约为直通波到变形(纵波+横波)底波的传输时 间三、是非题1、 对5M的T0FD探头,满足Nyquist极限的数字化频率是10M (X)2、 只要满足Nyquist极限的采样频率，就可以保证模拟信号数字化的质量(X)3、 显示屏水平方向代表焊缝长度，当该方向的像索点数量低于A扌”的样本数量时, 为保证标绘全部图像，计算机将省略一些样本不显示(X)笫二章附加题1、 对5M的TOFD探头，满足Nyquist极限的数字化频率是10M (X)2、 只要满足Nyquist极限的釆样频率，就可以保证模拟信号数字化的质量(X)3、 12位A/D转换器，如其最大输入信号为5V,则该转换器能够区分的最小输入 电压为?【5000/212= 1.22mV]4、 12位A/D转换器从100%FSH降到1单位水平的动态范围是？【20Lg(2 (12 次方)/2)=20Lg2047=66dB ]5、 如果噪声水平是2%,则12位A/D转换器的有效动态范围为？【20Lg (204刀(2047x2%)) =20Lg 50 = 34dB]第三章附加题一、思考题1、T0FD检测硬件系统由哪些基本组成?2、 扫查器的作用是什么？简述位置传感器工作原理和前置放人器用途。

3、 什么是电子电路的带宽？ -6dB带宽是如何定义的？ TOFI)仪器的一6dB带宽一般 规定为多少？4、 怎样理解TOFD仪器使用矩形脉冲“表现出更好的町控性和调谐性” ？5、 TOFD仪器的脉冲重复频率(PRFO)、触发探头发射超声脉冲数(PRF)和系统接 收存储的信号数三者的是什么样的关系？6、 TOFD探头有哪些特点？7、 压电复合材料的d33 g33、Q值、Z、Kt与普通PZT晶片材料相比有哪些不同?8、 什么叫探头的和对带宽？如何计算？9、 TOFD探头的带宽与超声脉冲长度、纵向分辨力是什么关系？10、 什么叫探头中心频率(fc) ?什么叫探头峰值频率(fp) ?两者是什么关系？11、 根据相对带宽,超声探头如何分类？12、 不同频率分量在TOED探头的波束中是如何分布的？13、 频率对TOED检测的技术性能有哪些影响?14、 为什么使用宽带探头能显著提髙粗晶材料检测的信噪比？15、 TOED技术与常规脉冲回波检测技术在增益设置上的主要差别是什么？16、 适于衍射波幅校准的人工缺陷是哪一种？二、计算题1、求晶片尺寸6mm,频率5MHz,折射角45°的纵波斜探头的钢中-12dB声束边 界角，设工件中纵波声速C = 5. 95mm/ps,楔块中纵波声速CP = 2. 4mm/gso 楔块中纵波入射介度：9P=16. 57°楔块中纵波的声束扩散角:yP=3.67°楔块中纵波的声束上下边界角评上=20.24： yPT=12. 90钢中纵波的声束上下边界角yL 上=59. 06yP 下=33. 612、已知：探头中心频率5MHz,晶片直径6mm,纵波折射角60° ,楔块中声速2. 4mm/us,钢中声速5. 95mm/ n s,取-12分贝波束边界扩散因了 F=0. 8,计算在 波束中不同频率分量（2、3、4、5、6、7MHz）的边界角。

1） 由折射角公式计算出楔块中纵波入射角度：sinOP = sin60° X2. 4/5. 95 = 0. 349： 0 P =20.45°（2） 由公式sinYP= FX/D= FCP/Df计算楔块中不同频率分量的纵波的声束扩散角:2MHz：sinyP=0.8X2. 4/6X2；yP=9. 21°3MHz：sinyP=0.8X2. 4/6X3；yP=6. 12°4MHz：sinyP=0.8X2. 4/6X4；yP=4. 59°5MIIz：s i nyP二0. 8X2. 4/6X5；yP=3. 67°6MIIz：sinyP二0. 8X2. 4/6X?；yP=?°7MHz：sirryP 二0. 8X2.4/6X?；yP=?°(3) 下一步可算出楔块中纵波的每一频率分量纵波的上下边界角:2MHz： ?P 上= 20.45+9. 21=29.66 ° ；汁下=20. 45-9.21=11.24° ；3MHz：什 上= 20. 45 + 6. 12二26. 57° ；什 下= 20. 45—6. 12=14. 33° ；4MHz： yP± = 20. 45 + 4. 59=25. 04° ；疔下=20. 45-4. 59=15. 86° ；5MHz：汁上=20. 45 + 3. 67二24. 12° ；什下=20. 45 — 3. 67二 16. 78° ；6MIIz： yP 上=20.45+?=?° ；疔下=20. 45-?=?° ；7MHz： yP 上=20.45+?=?° ；什下=20.45-?=?° ；(4) 最后,可用由折射角公式 sinyL ± = sirryP 上 CL / CP； sinyL T = sinyP 下CL / CP计算出钢中每一频率分量折射纵波的上下边界角：2MHz： yL ±= 90° ；yL 下二2& 90°3MHz： yL 上二 90° ；yL 下二37. 85°4MIIz： yL ±= 90° ；YL 下=42. 65°5MHz： yL±= 90° ；yL 下二45. 70°6MHz： yL ±=81.48° ； yL T=47.81°7MHz： yL ±=76. 28° ； yL T=49. 39°三、是非题1、 中心频率5MHz,带宽72%的探头,己知其下限6dB截止频率为3. 2M,则其上 限6dB截止频率为6. 8M (0)2、 已知探头下限6dB截止频率为2.2M,其上限6dB截止频率为7.8M;,则其中心 频率为5M(0)3、 对中心频率5MHz带宽100%的探头,高通滤波器的截止频率至少应选择2. 5M 以下，低通滤波器的截止频率至少应选择7. 5M以上，满足奈奎斯特极限的采样频 率是15M,保证峰值采样平均误差10%的采样频率是25M(0) o第三章附加题1、 求晶片尺寸6mm,频率5MHz,折射角45。

的纵波斜探头的钢中一 12dB声束边 界角，设工件中纵波声速C = 5.95mm/s,楔块中纵波声速CP=2.4mm/s楔块中纵波入射角度：0P=16.57°楔块中纵波的声朿扩散角：P=3.67°楔块中纵波的声束上下边界角P 上= 20.24： P 下=12.90钢中纵波的声束上下边界角L 上=59.06（56?） P 下=33.61 （34.4）2、 己知：探头中心频率5MHz,晶片直径6mm,纵波折射角60°,楔块中声速 2.4mm/gs,钢中声速5.95mm4is,取・12分贝波束边界扩散因子F=0.8,计算在波 束中不同频率分量（2、3、4、5、6、7MHz）的边界角1） 山折射角公式计算出楔块中纵波入射角度：sinGP = sin60°x2.4/5.95 = 0.349； 9P =2。