超声检测计算题类[苍松书屋].ppt

超声检测计算题类型及例题超声检测计算题类型及例题超声检测计算题类型及例题超声检测计算题类型及例题侯文科侯文科侯文科侯文科11凌云书屋1、波长、频率和波速波长、频率和波速22凌云书屋 例题例题1 1（（1.11.1））铝（铝（A1）的纵波声速为）的纵波声速为6300m/s，横波声速为，横波声速为3100m/s，试计算，试计算2MHz的声波在铝（的声波在铝（A1）中的纵、横波波长）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 /s =3100 m /s f=2 f=2××10106 6 Hz λ=C/f Hz λ=C/f 纵波纵波λλL L=C=CL L/f=63/f=63××10106 6/2/2××10106 6=3.5=3.5（（mmmm）） 横波横波λλs s=C=Cs s/f=3.1/f=3.1××10106 6/2/2××10106 6=1.55=1.55（（mmmm））33凌云书屋2 2、、 声阻抗声阻抗44凌云书屋 例题例题2 2 甘油的密度为甘油的密度为1270kg/m3，，纵波声速为纵波声速为1900m/s，试计算其声阻抗，试计算其声阻抗？？ 解：已知解：已知C CL L=1900m/s=1900m/s＝＝1.9 1.9 ××10103 3 m/s,m/s, ρ=1270kg/m ρ=1270kg/m3 3 =1.27 =1.27××10103 3kg/mkg/m3 3 Z= ρ Z= ρ C=1.9 C=1.9 ××10103 3 ××1.271.27××10103 3 =2.4 =2.4××10106 6kg/mkg/m2 2s s55凌云书屋 3 3、波高比的分贝值、波高比的分贝值66凌云书屋 4 4、声压反射率、声压反射率t t和声压和声压透射率透射率（（1.141.14－－1.151.15））77凌云书屋 例例题题3 3 不不锈锈钢钢与与碳碳素素钢钢的的声声阻阻抗抗约约差差1%，，试试计计算算超超声声波波由由不不锈锈钢钢进进入入碳钢时，复合界面上的声压反射率。

碳钢时，复合界面上的声压反射率 解解：：设设碳碳钢钢的的声声阻阻抗抗Z Z钢钢=1=1，，则不锈钢的声阻抗则不锈钢的声阻抗Z Z不不=1-1%=0.99=1-1%=0.99 88凌云书屋4 4、声压往复透射率、声压往复透射率（（1.161.16、、5.95.9、、5.115.11））9在底面全反射的情况下，声压往复透射率与声强透射率在数值上相等P389凌云书屋4 4、声压往复透射率、声压往复透射率（波高比）（波高比）界面回波与底面回波界面回波与底面回波dBdB差值差值1010凌云书屋 例题例题 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=46×106kg/m2·S，， =1.5×106kg/m2·S，，=27.4×106KG/m2·S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：1111凌云书屋5 5、折射定律、折射定律（（1.41.4、、1.81.8－－1.91.9））1212凌云书屋 例题：（例题：（7.77.7）） 采用钢焊缝探伤用的采用钢焊缝探伤用的K=1斜探头（斜探头（C L1=2700m/s，钢，钢Cs=3200m/s）。

检验某种硬质合金焊缝）检验某种硬质合金焊缝（（Cs=3800m/s），其实际），其实际K值为多大？值为多大？ 解：解：K=1 tgβK=1 tgβ1 1=1 ∴β=1 ∴β1 1=45=45O O 根据折射定律：根据折射定律： K K2 2=tgβ=tg57.1=tgβ=tg57.1o o=1.5=1.5 1313凌云书屋6 6、临界角、临界角（（1.51.5－－1.71.7））1414凌云书屋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•③求α1和αII1515凌云书屋7 7、材料衰减系数、材料衰减系数1616凌云书屋8、单一介质纵波波源近场长度1717凌云书屋例题例题 ：：试计算试计算5P14SJ5P14SJ探头，在水中探头，在水中（（CL=1500m/s）的指向角和近场区长）的指向角和近场区长度？度？ （（1.5度；度；163毫米）毫米） 解：已知解：已知f=5MHz=5f=5MHz=5××10106 6HzHz，，D=14mmD=14mm，，C CL L=1500m/s=1.5=1500m/s=1.5××10106 6mm/smm/s，， λ=C/fλ=C/f =1.5 =1.5××10106 6 /5 /5××10106 6 =0.3=0.3（（mm)mm) N= N=（（D D2 2/4λ/4λ））=14=142 2/4/4××0.3=1630.3=163（（mm) mm) 1818凌云书屋9、半扩散角19a或b一定平行于所在的坐标轴面19凌云书屋 例题：例题：试计算率试计算率f=5MHZ，边长，边长α=13mm的方晶片，在钢中（的方晶片，在钢中（CL=5900m/s）主声速）主声速半扩散角半扩散角为多少度？为多少度？ 解：因为是正方形，不存在解：因为是正方形，不存在a a和和b b的的问题问题2020凌云书屋1010、未扩散区、未扩散区未扩散区内，平均声压可看做常未扩散区内，平均声压可看做常数。

数2121凌云书屋•例题：例题： 已知钢中已知钢中CL=5900m/s，水中，水中CL=1480m/s，求，求2.5MHZ、、Φ20mm纵波纵波进探头在钢和水中辐射的纵波声场的近场进探头在钢和水中辐射的纵波声场的近场区长度区长度N、半扩散角、半扩散角θ0和未扩散区长度和未扩散区长度b各各为多少？（为多少？（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：2222凌云书屋11、近场区在两种介质中的分近场区在两种介质中的分布布出现零或负值如何考虑？P632323凌云书屋•例题：例题：用用CL=2730m/s，、，、Φ20mm的纵的纵波直探头水浸探伤钢板，已知水层厚度为波直探头水浸探伤钢板，已知水层厚度为20mm，钢中，钢中CL=5900m/s，水中，水中CL=1480m/s，求钢中近场长度为多少？，求钢中近场长度为多少？ •解：解：2424凌云书屋1212、横波近场长、横波近场长2525凌云书屋13、斜探头在介质中的近场长度26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26凌云书屋14、规则反射体的回波声压（平底孔）2727凌云书屋14、规则反射体的回波声压（长横孔）2828凌云书屋14、规则反射体的回波声压（短横孔）2929凌云书屋14、规则反射体的回波声压（球孔）3030凌云书屋14、规则反射体的回波声压（大平底面和实心圆柱曲面）31x2FPPs0l=31凌云书屋32 回波声压计算回波声压计算: :例题例题1:1:已知已知x≥3N，，200mm处处Φ2平底孔回平底孔回波高为波高为24 dB，求，求400mm处处Φ4平底孔和平底孔和800mm处处Φ2平底孔回波高各为多少平底孔回波高各为多少dB？？ 解：解：32凌云书屋33 例题例题2 2 试计算在远场，频率为试计算在远场，频率为2.5MHZ的超声波探测的超声波探测Φ3平底孔与平底孔与Φ1长横孔回长横孔回波高相等时的声程。

波高相等时的声程 解：解：33凌云书屋15、￿DGS（AVG）曲线34xANDfGDS==归一化距离归一化缺陷当量34凌云书屋例题例题: :用用2P20Z直探头，检验厚度为直探头，检验厚度为340mm的饼形钢锻件，要求探伤灵敏度为的饼形钢锻件，要求探伤灵敏度为Φ4mm，如利用通用型，如利用通用型A、、V、、G曲线以底波调整曲线以底波调整探伤灵敏度，试计算探伤灵敏度，试计算A和和G 解：解：3535凌云书屋16、压电晶片频率常数频率常数N N3636凌云书屋例题：例题： 某探头晶片的波速为某探头晶片的波速为CL=5740m/s，，晶片厚度晶片厚度t=0.574mm，求该探头的标称频，求该探头的标称频率为多少？率为多少？ 解：解：3737凌云书屋17、仪器水平线性误差水平线性误差3838凌云书屋例题：用IIW试块测定仪器的水平性线，当B1 、B5分别对准2.0和10.0时，B2 、B3 、B1分别对准3.98、5.92、7.96，求该仪器的水平线性误差多少？ 解：3939凌云书屋18、仪器仪器垂直线性误差：垂直线性误差：4040凌云书屋19、底波法调节灵敏度（平行底面和圆柱曲底面）4122220lgfBxxlpfD=（大平底与平底孔距离不同，Xf:平底孔 XB大平底距离）41凌云书屋19、底波法调节灵敏度（空心圆柱体）4242凌云书屋1919、借助平底孔试块调节灵敏、借助平底孔试块调节灵敏度度4343凌云书屋例题：例题： 用用2.5P20Z探头径向探测探头径向探测Φ500mm的圆柱形工件，的圆柱形工件，CL=5900m/s，如何利用工，如何利用工件底波调节件底波调节500/Φ2灵敏度。

灵敏度 解解: :44备注：大平底除以平底孔，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 44凌云书屋 例题：例题：用用2.5P20Z探头探伤为探头探伤为400mm的的工件，如何利用工件，如何利用150mm处处Φ4平底孔调节平底孔调节400/Φ2灵敏度？灵敏度？ 解：解：4545凌云书屋解：1） 2）46用用2.5P 14Z直探头检验外径直探头检验外径1100mm，壁厚，壁厚200mm筒行锻钢件筒行锻钢件（（X L=5900 m/s）1）在外圆周作径向探伤时，如何用内壁）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（曲面回波调节探伤灵敏度（Φ=2mm）？）？ （（2）在内壁作径向探）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（伤时，如何用外壁曲面回波调节探伤灵敏度（Φ=2mm）？）？注：注：lg700/1100一定是负值一定是负值46凌云书屋20、当量计算法评定缺陷（平面和实心圆柱曲底面）47适用于平底面和实心圆柱曲底面（相当于大平底声压公式）调节灵敏度，来计算缺陷当量的情况下，Xf：平底孔缺陷至探测面的距离，XB，平面底面至探测面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2a（xf-Xb）分别得正或得负的意义？？47凌云书屋20、当量计算法评定缺陷（空心圆柱体）4848凌云书屋20、已知灵敏度后，由当量计算法评定缺陷（以平底孔为基准）49（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49凌云书屋定量计算题例题:用2MHz，Φ20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/Φ2试块平底孔回波高6dB求此缺陷的平底孔当量 解：5050凌云书屋例题：锻钢件厚度例题：锻钢件厚度320mm，用，用2.5MHz，，Φ20直探头探伤发现距探测面直探头探伤发现距探测面240mm处处有一波高为有一波高为36dB的缺陷波，而探头在工件的缺陷波，而探头在工件完好处测得底面回波高度为完好处测得底面回波高度为52dB求此缺陷的平底孔当量陷的平底孔当量 解：5151凌云书屋***例题:用2.5MHz，Φ20直探头探测厚度350mm的锻钢件，探伤灵敏度在200/Φ2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α双=0.02dB/mm，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如果不是因为衰减存在，也许波高会更高所以加上7dB，这种情况绝对不能用a（X2-X1）假如考虑试块衰减如何做？解：5252凌云书屋综合计算题： 有一锻钢曲拐，用4MHz，Φ14直探头探测其轴颈（直径）Φ280mm），要求Φ3当量缺陷不漏检，问利用曲拐的扇形平面（厚320 mm）如何调探伤灵敏度？（曲率补偿6dB，材质衰减不计），探测时发现距探测面180mm处有一波高为10dB的缺陷，求此缺陷的平底孔当量 解：5353凌云书屋解：用2.5MHz，Φ14直探头探测厚度300mm的锻钢件，技术条件规定不允许≥Φ2当量缺陷存在，材料衰减系数为x=0.02dB/mm，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？ 在本体上调节的公式5454凌云书屋•例题： 用2.5P 20Z直探头检验厚度为380mm的钢锻件（C L=5900m/s），材质衰减系数α=0.01dB。

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：5555凌云书屋 •例：用2.5MHZ，Φ20直探头，探测厚400mm锻钢件，要求检测灵敏度不低于Φ4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： •①①如何用工件底面调探伤灵敏度？（如何用工件底面调探伤灵敏度？（CLCL钢＝钢＝5900/s5900/s））②②用用150/Φ2150/Φ2平底孔试块如何调灵敏度？（试块平底孔试块如何调灵敏度？（试块与工件材质相同，表面偶合补偿差与工件材质相同，表面偶合补偿差4dB4dB））③③上述灵敏度下发现探测面下上述灵敏度下发现探测面下300mm300mm缺陷波比基缺陷波比基准高准高20dB20dB，求缺陷当量求缺陷当量56凌云书屋 •解：① dB＝20lg ＝20lg ＝•20lg ＝31.5dB•注意此处：注意此处：因为在本体上调节，不存在材质衰减补偿 •② 先求材质衰减系数：•α双＝ ＝0.02dB/mm57凌云书屋 • 58凌云书屋 •再求150/Φ2与400/Φ4dB差•dB1＝20lg ＝40lg ＝5dB •材质引起dB差为• dB2＝（400-150）×α双＝250×0.02＝5dB 59凌云书屋 •表面补偿：•dB3＝4dB•ΔdB总＝dB1+ dB2+ dB3＝5+5+4＝14Db•将150/Φ2反射波调至基准高再提高14dB。

60凌云书屋 •③ dB1＝20lg =20lg =20lg dB•＝（400-300）×α双＝100×0.02＝2dB •则 20-2＝20lg ,即18＝40lg ,解得：ΦX=8.45mm 61凌云书屋•见课本P266例题62凌云书屋2626、重合法探伤、重合法探伤6363凌云书屋•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？•（4.6格）•（3）示波屏上 =50处缺陷在钢板中的位置？ （20毫米）64•备注：20*4相当于多少钢，除以2后 表示刻度值64凌云书屋21、外圆面周向横波可检测最大壁厚6565凌云书屋计算题(5.17－5.19、5.21、7.9）例题（5.19）解：6666凌云书屋22、焊缝缺陷定位（声程法）6767凌云书屋22、焊缝缺陷定位（水平法）6868凌云书屋22、焊缝缺陷定位（深度法）6969凌云书屋计算题（7.5－7.6）例题（7.5）解：7070凌云书屋例题：（7.6）解：7171凌云书屋2323、探头、探头K K值选择值选择7272凌云书屋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 7373凌云书屋24、圆柱体圆周面检测指示长度修正7474凌云书屋25、聚焦探头声透镜曲率半径（水浸聚焦）7575凌云书屋25、小径管水浸聚焦探伤（偏心距）7676凌云书屋25、小径管水浸聚焦探伤（焦距）7777凌云书屋25、小径管水浸聚焦探伤（水层距离）7878凌云书屋例题：今有一批Φ50×6mm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：7979凌云书屋例题：解：8080凌云书屋。