超声波探伤常用计算公式

常用计算公式周期（T）：单位为秒（ｓ）2、波长（λ）、频率（ｆ）、波长（λ）之间的关系式：C=λ·fλ=C/ff=C/λ波速大，波长大,C↑λ↑；频率小，波长越长，f↓λ↓。3、近场区长度：直探头的近场区长度：式中D——为圆形压电晶片的直径；λ——为超声波波长；A——方晶片（或矩形晶片）面积。斜探头的近场区长度：式中A0——晶片折射后的有效面积；λ——为超声波波长；A——晶片面积；β、α——折射角、入射角。非扩散的区域为近场长度（N）的1.67倍，大于1.67N为扩散区。4、声束指向角：圆盘声源声束指向角式中D——为晶片的直径；λ——为超声波波长。方晶片声束指向角计算式：5、分贝差：（dB）6、声压反射率（r）：；声压透射率（t）：；声压往复透射率（ＴP）：7、反射定律：入射角的正弦与反射角的正弦之比等于声速之比折射定律：入射角的正弦与折射角的正弦之比等于声速之比8、材质的衰减系数：（单位：dB/mm）9声压反射率及当量：（1）大平底：、(2)平底孔：当量：(3)长横孔：当量：（4）短橫孔：当量：（5）球孔：当量：（短橫孔、球孔在钢轨探伤中较少运用）例题：1.一个垂直性好的探伤仪，荧光屏上波幅为80％，衰减24dB后波幅为多少？解：由公式得P2＝5答：衰减24dB后波幅有5％。2.一台仪器的工作频率是2.5MHz，在探测钢工件时，纵波和横波的波长各是多少？(钢C1＝5900m/s，钢CS＝3200m/s)解：根据公式＝c／f，则1＝5900×103／2.5×106＝2.36mmS＝3200×103／2.5×106＝1.28mm答：纵波波长为2.36mm，横波波长为1.28mm。3.计算直径为22mm、频率为1.25MHz的直探头在钢中的近场长度和半扩散角(钢C1＝5900m/s)解：根据公式＝70／D，N＝D2／4，＝c／f，则＝c／f＝5900×103／1.25×106＝4.72mmN＝D2／4＝25.6mm＝70／D＝70×4.72／22＝15°答：近场长度为25.6mm，半扩散角为15°。4.求折射角为37°斜探头在钢中的近场区长度(已知＝1.6mm、＝30°、晶片尺寸为10mm×13mm)。解：根据公式得答：近场区长度为23.86mm。5一台钢轨探伤仪器的重复频率为400Hz，求多长时间通过探头发射一次超声波？解：根据公式T=1/f，将已知数代入该式计算得：T=1/f=1/400=0.0025s答：该探伤仪的探头每0.0025s发射一次超声波。6.某工件厚为100mm，不允许存在2平底孔当量及以上的缺陷，如何利用工件底面校正探伤灵敏度(已知＝2.36mm)？（大平底）解：根据公式得答：将工件底面回波调到80%时，再把灵敏度提高31.5dB即为调好。7.有一钢锻件，厚度为350mm，用2MHz直探头发现在距探测面200mm处有一缺陷回波，比底波低24dB，求此缺陷相当于多大当量直径的平底孔(钢C1＝5900m/s)？（平底孔-大平底）解：由题意可知＝c／f＝5900×103／2×106＝2.95mm答：此缺陷相当于3.9mm当量的平底孔。8.用频率为2.5MHZ，直探头，探测厚度300mm的锻件，要求直径的缺陷不漏检，试求利用工件大平底，如何调节探伤灵敏度？若改用材料与工件相同的200mm，深，平底孔试块，如何调节探伤灵敏度？（不计表面耦合差）解1：（平底孔-大平底）已知所以利用工件底面调节灵敏度的变化量为：调整时将工件底面回波为基准高度后，再增益34dB，即达到要求。解2：（平底孔-平底孔）已知此时灵敏度调节量为：这表示200/φ2与300/φ3的灵敏度一样调节时，只要将试块上深200mm，φ2mm的平底孔反射波调至基准高度，即满足要求。9.有一伤损在140mm声程处，比CS-1-5试块上2×200mm的平底孔幅度高12dB，求该伤损的当量直径。（平底孔-平底孔）解：根据公式得答：该缺陷的平底孔当量为2.8mm。10.已知基准长横孔的直径和声程分别为3mm和50mm，测得缺陷的声程为200mm，缺陷的波高比基准孔波高低15dB，求缺陷当量横孔直径。（长横孔-长横孔）解：设缺陷声程Xf＝200mm，基准声程Xa＝50mm，基准当量da＝3mm，缺陷比基准波高N＝－15dB。根据公式得答：此缺陷的横孔直径为6.1mm。11.已知钢工件厚度为50mm，第5次底波比第3次底波低8dB，求工件材质的衰减系数。解：根据公式得答：材质衰减系数为0.018dB/mm。12.缺陷当量计算和孔型换算例题：用2MHZ、直探头探测厚度为350mm锻件，发现距探测面200mm处有一缺陷，其回波高度比标准试块深150mm处平底孔回波高11dB，求缺陷的平底孔当量；该缺陷相当于多大的长横孔直径？解：（1）已知缺陷声程（2）此缺陷的平底孔当量为5mm，若换算成长横孔，虽然孔型不同，但对于同一个缺陷它们的声压（或声压反射率）相等，所以：此缺陷相当于1.8mm直径的长横孔，同时表明，在上述条件下5mm平底孔与1.8mm长横孔的反射声压相等。13.有一个8mm×10mm方晶片制作的纵波直探头，其近场区长度为10.8mm，求该探头的频率（已知钢C1＝5900m/s）。解：根据公式N＝A／×可知名＝A／×N得＝A／×N＝8×10／3.14×10.8＝2.36mm则频率为：f＝C／＝5.9×106／2.36＝2.5MHz答：该探头的频率为2.5MHz。14.用PZT-5锆酞酸铅材料制作的探头晶片振动频率为2.5MHz，求晶片的厚度。(已知PZT-5锆酞酸铅的频率常数为Nt=2)解：根据公式T=Nt/f计算并将已知数代入该式得：T