超声检测计算题类型ppt课件

1、1 我们总是想办法用已有的知我们总是想办法用已有的知识来解决新出现的问题识来解决新出现的问题1、波长、频率和波速Cf3 例题例题1 11.11.1铝铝A1A1的纵波声速为的纵波声速为6300m/s6300m/s，横波声速为横波声速为3100m/s3100m/s，试计算，试计算2MHz2MHz的声波在铝的声波在铝A1A1中的纵、横波波长？中的纵、横波波长？ 解：已知解：已知CL=6300m/s, Cs =3100 m /s CL=6300m/s, Cs =3100 m /s f=2 f=2106 Hz106 Hz =C/f =C/f 纵波纵波L=CL/f=63L=CL/f=63106/2106/

2、2106=3.5106=3.5mmmm） 横波横波s=Cs/f=3.1s=Cs/f=3.1106/2106/2106=1.55106=1.55mmmm）42 2、 声阻抗声阻抗ZC5 例题例题2 2 甘油的密度为甘油的密度为1270kg/m31270kg/m3，纵波声速为，纵波声速为1900m/s1900m/s，试计算其声阻抗？，试计算其声阻抗？ 解：已知解：已知CL=1900m/sCL=1900m/s1.9 1.9 103 m/s,103 m/s, =1270kg/m3 =1.27 =1270kg/m3 =1.27103kg/m3 103kg/m3 Z= C=1.9 Z= C=1.9 103

3、 103 1.271.27103103 =2.4 =2.4106kg/m2s106kg/m2s6 3 3、波高比的分贝值、波高比的分贝值1220lgHH 7 4 4、声压反射率、声压反射率t t和声压透射率和声压透射率（1.141.141.151.15）2121ZZrZZ2212ZtZZ8 例题例题3 3 不锈钢与碳素钢的声阻抗约差不锈钢与碳素钢的声阻抗约差1%1%，试计算超声波由不锈钢进入碳钢时，复合界试计算超声波由不锈钢进入碳钢时，复合界面上的声压反射率。面上的声压反射率。 解：设碳钢的声阻抗解：设碳钢的声阻抗Z Z钢钢=1=1，则不锈钢的声，则不锈钢的声阻抗阻抗Z Z不不=1-1%=0.

4、99=1-1%=0.99 1 0.990.011 0.991.990.005 0.5%ZZrZZ钢水钢水94 4、声压往复透射率、声压往复透射率（1.161.16、5.95.9、5.115.11）2221211)(4rZZZZT往)1 (2rrT往2323ZZZZr104 4、声压往复透射率、声压往复透射率（波高比）（波高比）rrrTBS21lg20lg20rrrrTrBS2)1 (lg20lg202323zzzzr11 钛钢钛钢22ZZ27.4-4.6r=0.25Z +Z27.4+4.6T=1-r =1-0.25 =0.9375r0.25=20lg=20lg-11.46(dB)T0.9375

5、ZZ1.527.4=0.896Z +Z1.5+27.4r=20lg(dB)T r- r0.2520lg10.50.9375 0.896水钛水钛 例题例题 从钢材一侧探测刚钛复合板，知从钢材一侧探测刚钛复合板，知=46=46106kg/m2S106kg/m2S， =1.5 =1.5106kg/m2S106kg/m2S，=27.4=27.4106KG/m2S106KG/m2S求求 * * *a. a. 界面声压反射率界面声压反射率 * * *b. b. 底面声压反射率底面声压反射率 * * *c. c. 界面回波与底面回波界面回波与底面回波dBdB差差 * * * *d. d. 如将钛底面浸在水中

6、，问此时的界面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回波与底面回波差多少dBdB？ 解：解：125 5、折射定律、折射定律（1.41.4、1.81.81.91.9）21sinsinCC22111sinsinsinsinsinSsLLSsLLLLCCCCC13 例题：（7.7） 采用钢焊缝探伤用的K=1斜探头C L1=2700m/s，钢Cs=3200m/s）。检验某种硬质合金焊缝Cs=3800m/s），其实际K值为多大？ 解：K=1 tg1=1 1=45O 根据折射定律： K2=tg=tg57.1o=1.5 14111sinsinSLCC5966. 045sin32002700si

7、nsin121oSLCC221sinsinSLCC8397. 05966. 027003800sinsin122LSCCo1 .579387. 0sin126 6、临界角、临界角（1.51.51.71.7）211sinLLICC211sinSLIICC111sinLSIIICC15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。求1和II。12110sin1480sin14,55900LILCC12110sin1480sin27.33230LIISCC167 7、材料衰减系数、材料衰减系数)3()(2)/lg(20dB

8、15 . 0）反射损失：NTTmnBBnm17)3(2-6)/1lg(206dB;15 . 02）扩散衰减引起的损失反射损失：NTTBB8、单一介质纵波波源近场长度24SSFDN18例题例题 ：试计算：试计算5P14SJ5P14SJ探头，在水中探头，在水中CL=1500m/sCL=1500m/s的指向角和近场区长的指向角和近场区长度？度？ （1.51.5度；度；163163毫米）毫米） 解：已知解：已知f=5MHz=5f=5MHz=5106Hz106Hz，D=14mmD=14mm，CL=1500m/s=1.5CL=1500m/s=1.5106mm/s106mm/s， =C/f =C/f =1.

9、5 =1.5106 /5106 /5106 =0.3106 =0.3mm)mm) N= N=（D2/4D2/4）=142/4=142/40.3=1630.3=163mm) mm) 199、半扩散角10sin 1.2270SSDD1010sin5722sin5722aabb20a或b一定平行于所在的坐标轴面 例题：试计算率例题：试计算率f=5MHZf=5MHZ，边长，边长=13mm=13mm的的方晶片，在钢中方晶片，在钢中CL=5900m/sCL=5900m/s主声速半主声速半扩散角为多少度？扩散角为多少度？ 解：解：6605.9 101.185 101.185757513Cmmfa211010

10、、未扩散区、未扩散区1.64bN22 例题：例题： 已知钢中已知钢中CL=5900m/sCL=5900m/s，水中，水中CL=1480m/sCL=1480m/s，求，求2.5MHZ2.5MHZ、20mm20mm纵波进纵波进探头在钢和水中辐射的纵波声场的近场区探头在钢和水中辐射的纵波声场的近场区长度长度N N、半扩散角、半扩散角00和未扩散区长度和未扩散区长度b b各为各为多少？多少？ （42.442.4毫米；毫米；8.288.28度；度；69.569.5毫米；毫米；168.9168.9毫米毫米；2.072.07度；度；277277毫米）毫米） 解：解：225,92.362.52042.444

11、2.361.641.64 42.469.5CmmfDNmmbNmm2311、近场区在两种介质中的分布21S122222122CDCN=N -L=-LC4CN -介质II中的近场长度C -介质I中的波速C -介质II中的波速 -介质II中的波长24 例题：用例题：用CL=2730m/sCL=2730m/s，、，、20mm20mm的纵的纵波直探头水浸探伤钢板，已知水层厚波直探头水浸探伤钢板，已知水层厚度为度为20mm20mm，钢中，钢中CL=5900m/sCL=5900m/s，水中，水中CL=1480m/sCL=1480m/s，求钢中近场长度为多少？，求钢中近场长度为多少？ 解：解：21S1222

12、22CDCN=N -L=-LC4C=2014802037.44 2.365900mm251212、横波近场长、横波近场长coscos2sSFN 2613、斜探头在介质中的近场长度tgtgLFLNNsS122coscos27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14、规则反射体的回波声压（平底孔）220 xFFPPfSf122112xxlg402814、规则反射体的回波声压（长横孔）xDxFpPfsf22031232112xxlg102914、规则反射体的回波声压（短横孔）ffsfDxlxFpP2031232112xxlg103014、规则反射体的回波声压（球孔）xxFpPsf4

13、021222112xxlg203114、规则反射体的回波声压（大平底面和实心圆柱曲面）x2FPPs001212xxlg2032332121123131134 20040lg40lg0()2 400回波高度 24 024()2 20040lg40lg-24()2 800回波高度 24 （ 24）0()xdBxdBxdBxdB 回波声压计算:例题1:已知x3N，200mm处2平底孔回波高为24 dB，求400mm处4平底孔和800mm处2平底孔回波高各为多少dB？ 解：340220200222242422224223.14371.692222 2.361ssffssffffP F FPxP FDP

14、xxP FP FDPPxxxDXmmxxD 平底孔 长横孔 例题2 试计算在远场，频率为2.5MHZ的超声波探测3平底孔与1长横孔回波高相等时的声程。 解：15、 DGSAVG曲线35xANDfGDS归一化距离归一化缺陷当量例题例题: :用用2P20Z2P20Z直探头，检验厚度为直探头，检验厚度为340mm340mm的的饼形钢锻件，要求探伤灵敏度为饼形钢锻件，要求探伤灵敏度为4mm4mm，如，如利用通用型利用通用型A A、V V、G G曲线以底波调整探伤曲线以底波调整探伤灵敏度，试计算灵敏度，试计算A A和和G G。 解：解：225.92.952203444 2.95340103440.220

15、fCmmfDNmmxANDGD3616、压电晶片频率常数N20LCtfN37例题：例题： 某探头晶片的波速为某探头晶片的波速为CL=5740m/sCL=5740m/s，晶，晶片厚度片厚度t=0.574mmt=0.574mm，求该探头的标称频率为，求该探头的标称频率为多少？多少？ 解：解：066025.74 105 1022 0.574llCNt fCfHzt 3817、仪器水平线性误差%1008 . 0maxba39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：3max

16、max65.920.08100%0.80.08100%1%0.8 10Baab：4018、仪器垂直线性误差：)%(21ddD4119、底波法调节灵敏度（平行底面和圆柱曲底面）f2x=20lg2（平底孔与底面同距离）4222220lgfBxx（大平底与平底孔距离不同，Xf:平底孔 XB大平底距离）19、底波法调节灵敏度（空心圆柱体）Ddxflg102lg202431919、借助试块调节灵敏度、借助试块调节灵敏度12122140lgxx44例题：例题： 用用2.5P20Z2.5P20Z探头径向探测探头径向探测500mm500mm的圆的圆柱形工件，柱形工件，CL=5900m/sCL=5900m/s，

17、如何利用工件底，如何利用工件底波调节波调节500/2500/2灵敏度。灵敏度。 解解: :mmfC36. 25 . 2590022220lg2 2.36 50020lg45.53.14 2xdB 45备注：以基准试件调好灵敏度后，数值为正备注：以基准试件调好灵敏度后，数值为正则需要增益，反之，需要衰减则需要增益，反之，需要衰减 例题：用例题：用2.5P20Z2.5P20Z探头探伤为探头探伤为400mm400mm的工件，的工件，如何利用如何利用150mm150mm处处44平底孔调节平底孔调节400/2400/2灵灵敏度？敏度？ 解：解：122140lg4 40040lg292 150 xxdB

18、46解：1） 2）22225.92.362.5220lg10lg2 2.36 20070020lg10lg35.53.14 21100220lg10lg2 2.36 20070020lg10lg39.53.14 21100ffCmmfxdDdBxdDdB 47用2.5P 14Z直探头检验外径1100mm，壁厚200mm筒行锻钢件X L=5900 m/s）。（1在外圆周作径向探伤时，如何用内壁曲面回波调节探伤灵敏度=2mm）？ （2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=2mm）？20、当量计算法评定缺陷（平面和曲底面）)(22lg2022BfBfBfxxxx48适用于平底面和实心

19、圆柱曲底面调节灵敏度，来计算缺陷当量的情况下，Xf：平底孔缺陷至谈侧面的距离，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。20、当量计算法评定缺陷（空心圆柱体）22220lg10lg2 ()fBfBxdxDxx 4920、当量计算法评定缺陷（以平底孔为基准）1212212140lg2 ()xxxx50（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。定量计算题例题:用2MHz，20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150/2试块平底孔回波高6dB。求此缺陷的平底孔当量

20、。 解：12211640140lg15040lg62 240104.520.3125xxmm 51例题：锻钢件厚度例题：锻钢件厚度320mm，用，用2.5MHz，20直探直探头探伤。发现距探测面头探伤。发现距探测面240mm处有一波高为处有一波高为36dB的缺陷波，而探头在工件完好处测得底面回的缺陷波，而探头在工件完好处测得底面回波高度为波高度为52dB。求此缺陷的平底孔当量。求此缺陷的平底孔当量 解：解：222216205,92.362.5220lg2 2.36 24020lg5236163.143202706.5410fBfBCmmfxxmm52*例题:用2.5MHz，20直探头探测厚度3

21、50mm的锻钢件，探伤灵敏度在200/2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。假如考虑试块衰减如何做？解：12312121234011640.02 1502320040lg40lg2 150105.630.667xxmm 53综合计算题：综合计算题： 有一锻钢曲拐，用有一锻钢曲拐，用4MHz4MHz，1414直探头探测其直探头探测其轴颈直径轴颈直径2

22、80mm280mm），要求），要求33当量缺陷不漏检，问利当量缺陷不漏检，问利用曲拐的扇形平面厚用曲拐的扇形平面厚320 mm320 mm如何调探伤灵敏度？（曲如何调探伤灵敏度？（曲率补偿率补偿6dB6dB，材质衰减不计），探测时发现距探测面，材质衰减不计），探测时发现距探测面180mm180mm处有一波高为处有一波高为10dB10dB的缺陷，求此缺陷的平底孔当量。的缺陷，求此缺陷的平底孔当量。 解：解：2222121122110405.91.474.022 1.4728020lg20lg283.1433202863428040lg40lg103 180103.420.5185BCmmfxxd

23、Bxxmm 54解：用2.5MHz，14直探头探测厚度300mm的锻钢件，技术条件规定不允许2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？ 221212212111184015.92.362.5222.3630020lg20lg413.14240lg2 ()30040lg20.02(300200)220030040lg224182200103.760.75fCmmfxdBxxxxmm 55例题： 用2.5P 20Z直探头检验厚度为380mm的钢锻件C L=5900m/s），

24、材质衰减系数=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：222212205.92.362.5220lg2 ()22.36 13020 lg20.01(130380)3.143807751266.84.110fBffBBcmmfxxxxlmm 56 例：用2.5MHZ，20直探头，探测厚400mm锻钢件，要求检测灵敏度不低于4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： 如何用工件底面调探伤灵敏度？（CL钢5900/s） 用150/2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4dB） 上述灵敏度

25、下发现探测面下300mm缺陷波比基准高20dB，求缺陷当量。 解： dB20lg 20lg 20lg 31.5dB 注意此处：因为在本体上调节，不存在材质衰减补偿。 先求材质衰减系数： 双 0.02dB/mmPPB242X2414.340036.22400620100lg20 再求150/2与400/4dB差 dB120lg 40lg 5dB 材质引起dB差为 dB2（400-150）双2500.025dB 42PP150*4400*2 表面补偿： dB34dB dB总dB1+ dB2+ dB35+5+414Db 将150/2反射波调至基准高再提高14dB。 dB120lg =20lg =20

26、lg dB2（400-300）双1000.022dB 那么 20-220lg ,即1840lg ,解得：X=8.45mm。 4PPX22223004400X92X92X3X 见课本P266例题21、外圆面周向横波可检测最大壁厚2(1)2(1)21mDTSinDKK65计算题(5.175.19、5.21、7.9）例题5.19）解：mmKKDTm6 .31)894. 01 (300)2121 (2600)11 (22206622、焊缝缺陷定位（声程法）cossinsdsl2211KsdkKslcos2sinsTdsl22121KsTdKKsl6722、焊缝缺陷定位（水平法）Kldl直读KlTdl2直读6822、焊缝缺陷定位（深度法）直读dKdl2dT