无损检测课后习题答案

第一章

1、试述超声波的特点和适用范围。

答：(1)特点：a)超声波的方向性好。b)超声波的穿透能力强。c)超声波的能量

高。d)遇有界面时，超声波将产生反射、折射和波型转变。e)对人体无害。

(2)适用范围：工业超声检测常用的工作频率为0.5~10MHz。较高的频率

主栗用于细晶材料和高灵敏度检测，而较低的频率则常用于衰减较大和粗晶材料

的检测。有此特殊要求的检测工作，往往首先对超声波的频率作出选择，如粗晶

材料的超声检测常选用1MHz以下的工作频率，金属陶瓷等超细晶材料的检测，

其频率选择可达10~200MHz，甚至更高。

2、简述超声波有哪此基本波型和分类方法？

答：超声波的基本波型：纵波L、横波S(T)、表面波R、板波(S型、A型)

超声波有很多分类方法：主要的分类方法有按波振面的形状分类，按振动持

续时间分类。

一纵波

横波r-s型

一按质点的振动方向与声波-Y板波-Y

传播方向之间的关系分类L表面波LA型

一平面波

超声波的分类按波的形状分类-v柱面波

L球面波

「连续波

按振动持续的时间分类-Y

一脉冲波

3、何谓超声场，它有哪些基本参量？

答：(1)声场：充满超声波的空间，或在介质中超声振动所波及的质点占据的范

围叫超声场。

(2)基本参量：声压p,声强I,分贝和奈培，声阻抗；质点振动位移、质

点振动速度。

4、试分述介质声参量的物理意义和数学表达式。

答：声参量包括声阻抗、声速和声衰减系数。

声阻抗：表示声场中介质对质点振动的阻碍作用。Z=P/V;

声速：声波在介质中的传播速度；常用c表示，C=@万。

声衰减系数：超声波在介质中传播时，随着传播距离的增加能量逐渐减弱的现象

参考

叫做超声波的衰减;

5、简述超声波垂直入射时的r、t、R、T及界面两侧必须满足的边界条件。

答：界面上反射声波压匕与入射声波压P。之比称为界面的声压反射率，用r表

示；

界面上投射波声压P,与入射波声压P。之比称为界面的声压透射率，用t表

示；

界面上反射波声强I,与入射波声强I。之比称之为声强反射率R;

界面上投射声强I,与入射声强I。之比称之为声强透射率T。；

界面两侧的声波必须满足两个边界条件：

1）一侧总声压等于另一侧，否则界面两侧受力不等，将会发生界面运动；

2）两侧质点速度振幅相等，以保持波的连续性。

6、默写斯涅尔定律，第一.第二临界角的数学表达式。

答：斯涅尔定律：

sinaL_sin丫L_sinys_sin/3L_sin/3s

*3CLi%

式中，a----入射角，B----折射角，Y---反射角，L----纵波，S----横波

第一临界角表达式：当a?）。,时，必然有BDBs；令仇=90°,得第一临界角：

.%

a尸arcsin——；

%

当ai=a।时，第二介质中将只存在折射横波。

第二临界角表达式：若Cs〉Cs〃则臬他；令枭=90°,得：a“=arcs啥

7、何谓超声波的聚焦？简述水浸聚焦探头的设计思路。

答：由斯涅耳定律可得，超声波平面波入射到C1〈C2的凹曲面和C1>C2的凸曲面

上时，其投射波将聚焦。

水浸聚焦探头：根据平面波入射到C1>C2的凸曲面上时，投射波将产生聚焦

的原理设计制作的。聚焦探头中的声透镜，如果为球面，将获得点聚焦；如果为

柱面，将获得线聚焦。

8、何谓超声场的近场区、远场区和指向性？

参考

答：近场区：X(声程)<N(近场长度)的区域为声源的近场区；

远场区：X>N时的区域为远场区；

指向性：声场的指向性是指声场中e方向的声压振幅(e)与e为o°

时的声压振幅(e)之比，它表达了声场中声压p的振幅与方向角e之间的

变化关系，以De来表示。D0=L

(Kasm0)

9、同一个探头发射超声波，传播介质分别为水、铝、钢和有机玻璃，试问，在

哪种材料中越声波的扩散角最大？

答：铝的扩散角最大，因为超声波在铝中的波长最长。

10、简述标准试块的作用和分类。

答：标准试块可用于测试探伤仪的性能、调整检测灵敏度和声时的测定范围。例

如我国的标准试块CSK-11、国际标准试块IIW、IIW2等。

第二章

1、对比射线检测和超声检测的优缺点和适用范围：

答：射线检测：对气孔、夹渣、疏松等体积型缺陷的检测灵敏度较高，对于平面

缺陷的检测灵敏度较低，如当射线方向与平面缺陷垂直是就很难检测出来，另夕卜，

射线对人体有害，需要有保护措施；

超声波检测：方向性好、穿透力强、能量高、遇到界面时，超声波将反射、

折射和波形的转换以及对人体无害

2、X射线、丫射线和中子射线是如何产生的？

答：X射线：是一种两级电子管，将阴极灯丝通电加热，使之白炽而放出电子，

在管的两板间加上几十甚至几百千伏电压后，由灯丝发出的电子即以很高的速度

撞击靶面，此时电子能量的绝大部分将转化为热能散发掉，而极少一部分以X

射线能量形式辐射出来。

Y射线：是一种电磁波，可以从天然放射性原子核中产生，也可以从人工放

射性原子核中产生，天然放射性同位素如镭-226、铀-235等，价格昂贵；人工

放射源应用较广的有钻-60、ijc-192,葩737、镁-170等

中子射线：通过原子核反应产生。除了普通的氢核之外，其他任何原子都含

有中子，对其施加强大的作用，中子就释放出来了。

3、X射线检测的原理是什么？

参考

答：当射线通过被检测物体时，有缺陷部位与无缺陷部位对射线吸收能力不同，

一般情况是透过有缺陷部位的射线强度高于无缺陷部位射线的强度，因而可以通

过检测透过被检测物体后的射线强度的差异，来判断被检测物体中是否有缺陷

4、透度计的使用原则。

答：将透度计摆放在透照灵敏度最低的位置，为此，透度计应放在工件靠近射线

源的一侧，并靠近透照场边缘的表面上，让透度计上浅槽的一端或直径小的一侧

远离射线中心。每张底片原则上必须有透度计

5、不同形状的工件如何确定合适的投射方向？

答：（1）、平板形工件：让X射线从前方照射，将胶片放在被检测部位的后

面。再检测V形坡口对焊的焊缝和X形坡口对焊的焊缝时，除了从垂直方向

进行照射外，还要在坡口斜面的垂直方向进行照射。

（2）、圆管：使胶片与被检测部位的贴合要紧密，并使锥形中心辐射线与被

检测区域中心的切面相互垂直。

（3）、角形件：X射线照射的方向多为其角的二等分线的方向

（4）、管接头焊缝：照射在接头和管的连接处

（5）、圆柱体：使用滤波板，安装在X射线管保护罩的窗口上。

6、铸件和焊件中常见缺陷在底片上的特征是什么？

答：（1）铸件：1）气孔：呈圆形、椭圆形、长形或梨形黑斑，边界清晰，有单

个有密集或呈链状分布。

2）疏松：羽毛或层条状的暗色影像或为海绵状或云状的暗色团

块。

3）缩孔：呈树枝状、细丝或锯齿状的黑色影像。

4）针孔：呈近似圆形的暗点或长形暗色影像。

5）溶剂夹渣：白色斑点或雪花状，有的还呈蘑菇云状。

6）氧化夹渣：形状不定而轮廓清晰的黑斑，单个或者密集。

7）夹砂：呈近白色的半点或黑色斑点，边界较清晰，形状不规

则，分布不均匀。

8）金属夹渣物：明亮影像或黑色影像，轮廓较明晰，形状不规

则，分布不均匀。

9）冷隔：呈明显的似断似续的黑色条纹，形状不规则，边缘模

糊不清。

参考

10）偏析：亮的斑点或云状。

11）裂纹：呈黑色的曲线或直线。

（2）焊件：1）气孔：呈圆形、椭圆形、长形或梨形黑斑，边界清晰，有单个有

密集或呈链状分布。

2）夹渣：不规则的黑色块状、条状和点状或白色斑点

3）未焊透：呈平行于焊缝方向的连续的或间断的黑线或断续点状，

黑度的深浅不一。

4）未熔合：呈直线状的黑色条纹，密度较大且直或不是很长。

5）裂纹：呈黑色的曲线或直线。方向可能是任意方向

7、丫射线和中子射线检测的特点是什么？

答：（1）Y射线：1）可以根据不同检测厚度来调节能量，它有自己固定的能量；

2）曝光时间比较长，一般都要增感屏；

3）随时都在放射

4）穿透力强，但是灵敏度低，可用于高空、水下和野外作业

（2）中子射线：有更强的穿透力，对不同元素有不同的吸收系数，可以真

实地转换中子射线图像，一般用来检测的含氢、硼、锂的物质与重金属组合的物

体、检查爆炸装置。检查陶瓷中的含水情况、检查密封在金属中的固体火箭推进

剂。

第三章

1、何谓趋肤效应？趋肤效应用什么物理量表示，它与哪些物理参数有关？

答:①当交变电流通过导体时，分布在导体横截面上的电流密度是不均匀的，即

表层电流密度最大，越靠近截面的中心电流密度则越小，这种现象即所谓交变电

流分布的趋肤效应。

②趋肤效应的存在使交变电流激励磁场的强度以及感生涡流的密度从被检材料

或工件的表面到其内部按指数分布规律递减。在涡流检测中，将涡流密度衰减为

其表面1/e（36.8%）时对应的深度定义为渗透深度，其数学表达为：

2

h=503/（f"，Y）

式中，h——渗透深度（m）、f——电流频率（Hz）、Rr——相对磁导率、

Y----电导率（S/m）

③渗透深度是反应涡流密度分布与被检材料的电导率，磁导率以及激励频率之间

基本关系的特征值。

2、Z何谓规一化阻抗？为什么要对检测线圈阻抗进行规一化处理？

参考

答：规一化阻抗是一种归一化方法，选取一个固定电阻R作为基准电阻用基准电

阻R去除实际阻抗Z就得到了规一化处理。

原因：为了消除初级线圈自身阻抗的变化对Z的这种影响需要进行规一化处

理。

3、何谓涡流检测的相似律？何谓涡流检测线圈的提离效应！

答:①只要规定频率比f/fg相同：RhYd勺岭成立，则两个不同工件

内的有效磁导,涡流密度和磁感应强度的分布也相同，这即所谓的涡流检测

的相似律0

2

②线圈充填系数：n=(H?)；是表示实际占据线圈横截面的分数。

d为电圆柱体的直径Da检测线圈的内径。

③用探头式线圈检测板材时，线圈阻抗的变化不仅与材料的电导率，磁导率等因

素的变化有关，而且还受线圈至板材表面距离变化的影响，此即所谓“提离效

应”。

第四章

1、简述磁粉检测原理。磁粉检测能否检验不锈钢焊缝中的缺陷？

答:磁粉探伤的原理是指铁磁性材料和工件被磁化后，由于不连续性的存在，

使工件表面和近表面的磁力线发生局部畸变而产生漏磁场，吸附施加在工件表面

的磁粉，形成在合适光照下目视可见的磁痕，从而显示出不连续性的位置、形状