超声检测公式

1、.超声检测公式1.周期和频率的关系，二者互为倒数： t=1/f2.波速、波长和频率的关系：c= 或=3.clcscr1.810.94.声压： pp1p0 帕斯卡（pa）微帕斯卡（pa）1pa1n/m2 1pa106p6.声阻抗:zp/ucu/uc 单位为克/厘米2秒（g/cm2s）或千克/米2秒（kg/m2s）7.声强；izu2 单位; 瓦/厘米2（w/cm2）或 焦耳/厘米2秒（j/cm2s）8.声强级贝尔（bel）。lgi2/i1 （bel）9.声强级即分贝（db） 10lgi2/i1 20lgp2/p1 （db）10.仪器示波屏上的波高与回波声压成正比：20lgp2/p120lgh2/h

2、1 （db）11.声压反射率、透射率： r=pr / p0 =pt / p0 = = z1第一种介质的声阻抗； z2第二种介质的声阻抗12.声强反射率： r= 声强透射率：t t+r=1 =1 13.声压往复透射率；t往= 14.纵波斜入射: = cl1、cs1第一介质中的纵波、横波波速； cl2、cs2第二介质中的纵波、横波波速；l、l纵波入射角、反射角； l、s纵波、横波折射角；s横波反射角。15.纵波入射时：第一临界角: l=90时= 第二临界角：s=90时=16.有机玻璃横波探头l=27.657.7， 有机玻璃表面波探头l57.7 水钢界面 横波 l=14.527.2717.横波入射：

3、第三临界角：当l=90时=33.2当s33.2时，钢中横波全反射。有机玻璃横波入射角s（等于横波探头的折射角s）=3555，即k=tgs=0.71.43时，检测灵敏度最高。18.衰减系数的计算 1. 薄板： =(bn-bm-20lg n/m)/2x(m-n) 衰减系数，db/m（单程）； 两次底波分贝值之差，db；为反射损失，每次反射损失约为（0.51)db； x 为薄板的厚度 ：工件检测厚度，mm；：单直探头近场区长度，mm；、底波反射次数2、厚板或粗圆柱体： =(bn-bm-6)/2x 两次底波分贝值之差，db； 19.圆盘波源辐射的纵波声场声压为 ：20.近场区的长度： 21. 圆晶片辐

4、射的声束半扩散角为： 22.波束未扩散区：精品.23.矩形波源辐射的纵波声场：波束轴线上的声压:3n时，24.矩形波源的近场区的长度为：25.矩形波源的半扩散角:x方向的半扩散角为： y方向的半扩散角为：26.近场区在两种介质中的分布: 1基于钢中的近场区 2、基于水中的近场区 介质钢中波长 只有介质时，钢中近场长度； 介质水中波速； 介质钢中波速 27.横波轴线上的声压; 系数； 波源的面积；第二介质中横波波长；轴线上某点至假想波源的距离28.横波声场近场区长度为： 29.横波声场中，第二介质中的近场区长度为：- 波源的面积； 第二介质中横波波长； 入射点至波源的距离 入射点至假想波源的距离

5、30.横波半扩散角1. 对于圆片形声源： 2.对于矩形正方形声源：31.规则反射体的反射波声压公式: x3n1.平底孔回波声压; 任意两个距离和直径不同的平底孔反射波声压之比为： 2.长横孔回波声压; 任意两个距离、直径不同的长横孔回波分贝差为： 3.短横孔回波声压; 任意两个距离、长度和直径不同的短横孔回波分贝差为： 4.球孔回波声压： 任意两个距离度和直径不同的球孔回波分贝差为： 5.大平底面或实心圆柱体回波声压： 两个不同距离的大平底回波分贝差为：6.空心圆柱体 1.外柱面径向检测空心圆柱体： 2.内孔检测圆柱体： 注意：以上各种规则反射体的反射波声压公式均未考虑介质衰减，如果考虑介质衰

6、减，则所有公式均应增加:波源的起始声压；:探头波源的面积，： :反射体至波源的距离。:平底孔缺陷的面积， :波长, :长横孔的直径, lf：短横孔长度 d:空心圆柱体外经 d：空心圆柱体内径 ：介质单程衰减系数，db/mm 精品.32.同距离的大平底与平底孔反射波db差：33.当用平底面的和实心圆柱体曲底面调节灵敏度时，不同距离处的大平底与平底孔回波分贝差为： :平底孔缺陷至检测面的距离；:锻件底面至检测面的距离 :材质衰减系数； :波长；:平底孔缺陷的当量直径； :底波与平底孔缺陷的反射波分贝差 34. 不同平底孔回波分贝差为： 35.当用空心圆柱体内孔或外圆曲底面调节平底孔灵敏度时： 空心

7、圆柱体的内径；空心圆柱体的外径； “+”外圆径向探测，内孔凸柱面反射； “-”内孔径向探测，外圆凹柱面反射； 圆柱曲底面与平底孔缺陷的回波分贝差。36水浸法波型分析，水层厚度37. 管材周向检测纯横波检测条件： 38. 纯横波到达内壁条件： 2.横波检测到管材内壁 39. 水浸法： 声透镜： 偏心距： 0.251rx0.458r 水层厚度:h(管中横波声程) 焦距： 40. 采用一次反射法检测时，探头移动区应大于或等于1.25p（即2.5kt）：1）采用直射法时，探头移动区应大于或等于0.75p（即1.5kt）。p=2kt 或p=2ttan 式中：p：跨距，mm； t：母材厚度，mm；k：探头

8、k值； 探头折射角，（）41. 为保证直射波与一次反射波能扫查到焊缝整个截面，k值应满足下式： k 对于单面焊、上述b 可以忽略不计，则：k 42按声程调节扫描速度时: 当仪器接声程1：n调节扫描速度时，应采用声程定位法来确定缺陷的位置。用直射法（一次波）检测发现缺陷时: 用一次反射法（二次波）检测发现缺陷时 :缺陷的横波声程；:缺陷波前沿所对的刻度值；:探头的折射角；t:板厚； :缺陷的水平距离； :缺陷至检测面的深度。43.按水平调节扫描速度时: 当仪器按水平1：n调节扫描速度时，应采用水平定位法来确定缺陷的位置。若仪器按水平1：1调节扫描速度时，那么显示屏上缺陷波前沿所对应的水平刻度值就

9、是缺陷的水平距离:精品.用直射法（一次波）检测发现缺陷时: 一次反射法（二次波）检测发现缺陷时: 式中 k:探头的k值，k=44、按深度调节扫描速度时：当仪器按深度1：n调节扫描速度时，应采用深度定位法来确定缺陷的位置。若仪器按深度1：1调节扫描速度时，那么显示屏上缺陷波前沿所对应的水平刻度值就是缺陷的深度 用直射法（一次波）检测发现缺陷时: 用一次反射法（二次波）检测发现缺陷时: 1、超声波的特点： 1.方向性好 2.能量高 3.能在界面上产生反射、折射、衍射和波型转换型转换 4.穿透能力强2、超声波检测：使超声波与工件相互作用，就反射、投射和散射的波进行研究，对工件进行宏观缺陷检测、几何特

10、征测量、组织结构和力学性能变化的检测和表征，并进而对其特定应用性进行评价的技术。3、超声波检测的优点：1适用于金属、非金属和复合材料等多种制件的无损检测；2穿透能力强，可对较大厚度范围内的工件内部缺陷进行检测； 3、缺陷定位较准确；4对面积型缺陷的检出率较高；5灵敏度高，可检测工件内部很小的缺陷；6检测成本低、速度快，设备轻便，对人体及环境无害，现场使用方便等 缺点：1）对缺陷的定性、定量仍需要作进一步研究；2）对具有复杂形状或不规则外型的工件进行超声波检测有困难；3）缺陷的取向、位置和形状对检测结果有影响；4）工件材质、晶粒度对检测有较大影响， 5）a型脉冲反射法检测结果是波形显示，不直观，

11、检测结果无直接见证记录。5、机械波必须具备以下两个条件: 1、 要有作机械振动的波源；2 、能传播机械振动的弹性介质。6、衰减的原因 扩散衰减、散射衰减、吸收衰减 介质衰减通常是指吸收衰减和散射衰减，而不包括扩散衰减。7、双晶探头具有以下优点：（1）灵敏度高 （2）杂波少盲区小 （3）工件中近场区长度小 （4）探测范围可调8、超声波探头对晶片的要求：（1）机电耦合系数k较大，以便获得较高的转换效率。（2）机械品质因子m较小，以便获得较高分辨力和较小的盲区。（3）压电应变常数d33和压电电压常数g33较大，以便获得较高的发射灵敏度和接收灵敏度。（4）频率常数nt较大，介电常数较小，以便获得较高的

12、频率。（5）居里温度tc较高，声阻抗z适当。9、仪器和探头的综合性能：1.灵敏度. 2盲区与始脉冲宽度 3.分辨力 4.信噪比 5.频率10、双探头法又可根据两个探头排列方式：并列法、交叉法、v型串列法、k型串列法、前后串列法等。11、选择检测仪器1、对于定位要求高的情况，应选择水平线性误差小的仪器。2、对于定量要求高的情况，应选择垂直线性好，衰减器精度高的仪器。3、对于大型零件的检测，应选择灵敏度余量高、信噪比高、功率大的仪器。4、为了有效的发现近表面缺陷和区分相邻缺陷，应选择盲区小、分辨率好的仪器。5、对于室外现场检测，应选择重量轻，示波屏亮度好，抗干扰能力强 便携式仪器。6、对于重要工件

13、应选用可记录式探伤仪。12、横波斜探头k值（或折射角）的选择：当工件厚度较小时，应选用较大的k值，以便增加一次波的声程，避免近场区检测。当工件厚度较大时，应选用较小的k值，以减少声程过大引起的衰减，便于发现深度较大处的缺陷。在焊缝检测中，还要保证主声束能扫查整个焊缝截面。对于单面焊根部未焊透，还要考虑端角反射问题，应使k=0.71.5，因为k1.5，端角反射率很低，容易引起漏检。13、焊缝检测时探头k值的选择应遵循以下三方面原则 1.使声束能扫查到整个焊缝截面；2.使声束中心线尽量与主要缺陷垂直；3.保证有足够的灵敏度14、探头频率的选择的因素: 1、提高频率，有利于发现更小的缺陷；2频率高，

14、脉冲宽度小，分辨力高；3、频率高，波长短，则半扩散角小，声束指向性好，能量集中；4、频率高，近场区长度大，对检测不利。5、频率增加，衰减越大；6、对面积状缺陷，频率高会形成反射指向性，检出率降低。15.探头晶片尺寸的选择的影响因素： 1、晶片尺寸增加，半扩散角减少，波束指向性变好，超声波能量集中，对检测有利。 2、晶片尺寸增加，近场区长度迅速增加，对检测不利。3、晶片尺寸大，辐射的超声波能量大，探头未扩散区扫查范围大，远距离扫查范围相对变小，发现远距离缺陷能力增强。16、影响声耦合的因素主要有：1.耦合层的厚度，2.偶合剂的声阻抗，3.工件表面粗糙度、4.工件表面形状。17、影响缺陷定位的主要

15、因素；1.仪器的影响 2.探头的影响 3.工件的影响 4.操作人员的影响 5、试块的影响18、影响缺陷定量的主要因素（1）.仪器及探头性能的影响1.频率的影响 2.衰减器精度和垂直线性的影响3.晶片尺寸的影响 4、探头k值的影响（2）.耦合与衰减的影响 1、耦合的影响2、衰减的影响 （3）.工件几何形状和尺寸的影响(4).缺陷的影响 1、缺陷形状的影响 2、缺陷方位的影响 3、缺陷波的指向性 4、缺陷表面粗糙度的影响 5、缺陷性质的影响 6、缺陷位置 19、试块的作用：1、确定检测灵敏度2、测试仪器和探头的性能 3、调整扫描速度 4、评判缺陷的大小 20.铸件的特点： 1、组织不均匀 2、组织

16、不致密 3、表面粗糙，形状复杂 4、缺陷的种类和形状复杂21.铸件超声波检测的特点： 1超声波透声性差 2干扰杂波严重 3缺陷检测要求较低22、检测灵敏度：在确定的声程范围内发现规定大小缺陷的能力。23、调整检测灵敏度的目的：在于发现工件中规定大小的缺陷，并对缺陷进行定位24. 检测灵敏度的调节方法： 1、试块调整法 2、工件底波调整法精品.25、超声探伤仪的几个主要指标，1、水平线性 2、垂直线性 3、动态范围 4.衰减器精度。 例1：示波屏上一波高为80%，另一波高为20%，问前者比后者高多少db？解：20lgh2/h120lg80/2012（db）答：前者比后者高12db。例2，纵波倾斜

17、入射到有机玻璃/钢界面时，有机玻璃中：cl1=2730m/s，钢中cl2=5900m/s，cs2=3230m/s。则第一、二临界角分别为：=27.6 =57.7例3: 计算2.5p20纵波直探头探测钢工件时的近场区长度n、半扩散角0和未扩散区长度b。解：由题意f=2.5mhz,ds=20mm,cl=5900m/s 且 =cl/f 近场区长度：半扩散角： 未扩散区长度：例4：用2.5mhz，直径14mm纵波直探头水浸探伤钢板，已知水层厚度为20mm，钢中纵波声速5900m/s，水中纵波声速1480m/s，求钢中近场区长度n。解：钢中纵波波长： ，（mm） 钢中近场区长度： （mm）例5，试计算2

18、.5mhz、1012mm方晶片k2.0横波探头，有机玻璃中入射点至晶片的距离为12mm，求此探头在钢中的近场区长度。（钢中cs2=3230m/s）解： - （） 例6：用单斜探头直接接触法检测32540mm无缝钢管，求探头的最大k值？ 已知：d0=325mm t=40mm 求: 最大k值？解: 满足检测钢管内壁的最大折射角： 答:探头的最大k值为1.15。例7，用2.5p20z探头径向检测500mm的实心圆柱体锻件，cl=5900m/s，问如何利用底波调节500/2灵敏度？解：由题意得：计算：500mm处底波与2平底孔反射波分贝差为：2调节：探头对准工件完好区圆柱底面，找出反射最高回波，调“增

19、益或衰减器”使底波b1达基准80高，然后用“衰减器”增益46db，这时2灵敏度就调节好了。例8，用2.5p20z探头径向检测外径为1000mm，内径为100mm的空心圆柱体锻件，cl=5900m/s问如何利用内孔回波调节450/2灵敏度？解：由题意得： 计算：450mm处内孔反射波与2平底孔反射波分贝差为 2调节：探头对准完好的内孔表面，找出最高反射波，调“增益”使底波b1达基准50高，然后用“衰减器”增益35db作为检测灵敏度，此时，450/2的检测灵敏度的调节就完成了。必要时再增益6db作为扫查灵敏度。例9，用2.5p20z探头检测厚度为50mm的小锻件，采用cs系列试块调节50/2灵敏度

20、，试块与锻件表面耦合差3db，问如何调节灵敏度？解：利用cs系列试块调节灵敏度的方法如下：将探头对准cs-1试块2平底孔距离为50mm，调“增益”使2回波达50高，然后再用“衰减器”增益3db，这时50/2灵敏度就调节好了。例10，用2.5p20z探头检测底面粗糙，厚度为400mm的锻件，问如何利用100/4平底孔试块调节400/2灵敏度？试块与工件表面耦合差6db。精品.解：计算：100/4与400/2回波分贝差： 调节：探头对准100/4平底孔，找到最高回波后，然后用“衰减器”增益42db，这时400/2灵敏度就调节好了。这时工件上400/2平底孔缺陷反射波正好达基准高50。例11，用2.

21、5p20z探头检测600的实心圆柱体锻件， cl=5900m/s，=0.005db/mm。利用锻件底波调节600/2灵敏度，底波达基准高时衰减读数为50db，检测中在400mm处发现一缺陷，缺陷波达基准高时衰减器读数为30db，求此缺陷的当量平底孔直径为多少？ 解：由题意得：， n=d2/4=202/42.36=42.37(mm)3n32.37=127(mm)400(mm)，可进行计算；，代入公式得：=1.1； = 答：此缺陷的当量平底孔直径为5.6。例12，用2.5p20z探头沿外圆径向检测外径为1000mm，内径为100mm的空心圆柱体锻件，cl=5900m/s，=0.005db/mm，检

22、测中在200mm处发现一缺陷，其反射波比内孔反射波低12db，求此缺陷的当量大小？解：由题意得：，=d2/4=202/42.36=42.37(mm)=42.37=127(mm)200(mm)，可进行计算； ；代入公式得：=1.225； =答：此缺陷的当量平底孔直径为2.8。例13，用2.5p20z探头检测400mm厚的钢锻件，钢中 cl=5900m/s，衰减系数=0.005db/mm，检测灵敏度为400mm处4为0db。检测中在250mm处发现一缺陷，其波高比基准波高20db，求250mm处4当量的db值。并试根据jb/t4730.32005标准评定该锻件的质量级别。解： 条件判别 ； mm 符合当量计算的条件。 求250mm处4当量的db值 精品. 求该缺陷的当量并评级 缺陷当量：4+（20-9.5）db =4+10.5db 缺陷评级：该锻件评为级。例14：用=40的探头检测t=30mm的对接焊缝，仪器接声程1：1调节扫描速度，检测中在示波屏水平刻度60处出现一缺陷波，求此缺陷在焊缝中的位置？解：由已知