超声波检测理论复习题参考答案学习资料

超声波检测理论复习题问答计算题参考答案2.1物理基础部分2.1.1铝的纵波声速为6300m／s，横波声速为3100m／s，计算2MHz的声波在铝中的纵波、横波声速?解：纵、横波声速与传播介质有关，与频率无关，故2MHz的声波在铝中的纵波、横波声速仍分别为6300m／s和3100m／s。2.1.2试计算晶片尺寸为13×10mm，K＝1.5，频率为2.5MHz的斜探头在钢中的近场长度。（CL有机=2700m/s，L1L=15mm，CL钢=5900m/s，CS钢=3200m/s）解：已知FS＝13×10＝130mm2K＝1.5f＝2.5MHzCL有机=2700m/sL1L=15mmCL钢=5900m/sCS钢=3200m/s求N’＝？λS2＝CS钢/f＝3.2/2.5＝1.28mmβS＝tg－1K＝tg－11.5＝56.31°答：斜探头在钢中的近场长度为15.3mm。2.1.3计算5MHzφ14mm晶片的直探头在水中的指向角和近场长度（CL水=1500m/s）。解：已知f＝5MHzDS＝14mmCL水=1500m/s求θ水＝？N＝？答：指向角为1.5°,近场长度为163.3mm。2.1.4试计算5P14SJ探头在水中(CL=1500m/s)的指向角和近场长度。答案同上题。2.1.5某碳钢的声阻抗比不锈钢高1％，求超声波从不锈钢垂直入射到该碳钢/不锈钢界面时的声压反射率。解：已知Z1=Z不锈钢Z2＝Z钢求：rP＝？m＝Z1/Z2=1/1.01=0.99答：声压反射率为0.5％。2.1.6已知有机玻璃中纵波声速CL有机=2730m/s，钢中纵波声速CL钢=5900m/s，钢中横波声速CS钢=3230m/s，求纵波倾斜入射到有机玻璃/钢界面时的αⅠ和αⅡ。解：已知CL有机=2730m/sCL钢=5900m/sCS钢=3230m/s求αⅠ＝？αⅡ＝？答：αⅠ为27.6°,αⅡ为57.7°。2.1.7已知超声波在钢、某硬质合金和铝中的横波声速分别为：CS钢=3230m/s、CS合金=4000m/s和CS铝=3080m/s。如用某横波探头探测钢时的折射角为β钢=45°，求探测硬质合金和铝时的折射角β合金和β铝分别为多少。解：已知CS钢=3230m/sCS合金=4000m/sCS铝=3080m/sβ钢=45°求β合金＝？β铝＝？答：β合金为61.1°，β铝＝42.4°。2.1.8用5MHzφ20mm的直探头检测厚度为20mm的钢板，B1的波幅为43dB，B6的波幅为28dB。设往复一次的反射损失为2dB，求该材料的衰减系数（扩散损失不计）。解：已知［B1］＝43dB［B6］＝28dBδ＝2dBT＝20mm求α＝？答：该材料的衰减系数为0.025dB/mm。2.1.9用2.5MHzφ20mm晶片的直探头测定500mm厚的饼形锻件的材质衰减系数。现测得完好区域的B1=80％，B2=35％，求该锻件的材质衰减系数（反射损失忽略不计）。解：已知B1=0.8B2=0.35T＝500mm求α＝？答：该锻件的材质衰减系数为1.18×10－3dB/mm。2.1.10用5MHzφ20mm晶片的直探头测定厚度为15mm的钢板的材质衰减系数。已知B1=80％，B4=50％，每次反射损失为1dB，求此钢板的材质衰减系数为多少？（扩散衰减忽略不计）解：已知B1=0.8B2=0.5T＝15mmδ＝1dB求α＝？答：此钢板的材质衰减系数为0.012dB/mm。2.1.11用2MHzφ14直探头检测厚度为400mm的饼形锻件，一次底波高度为100％时，二次底波高度为10％，已知底面反射损失为2dB，求该材料衰减系数。解：已知H1=1.0H2=0.1T＝400mmδ＝2dB求α＝？答：该材料衰减系数为0.015dB/mm。2.1.12示波屏上有一波高为满刻度的100％（未饱和）。问衰减多少dB后，该波正好为满刻度的10％？解：已知H1=1.0H2=0.1求ΔdB12＝？答：衰减20dB后，该波正好为满刻度的10％。2.1.13示波屏上有一波高为满刻度的80％，另一波高比它低16dB，问另一波高为满刻度的百分之多少？解：已知H1=0.8ΔdB21＝－16dB求H2=？答：另一波高为满刻度的百分之12.7。2.2仪器、探头和试块部分2.2.1某探头晶片频率常数Nt=2000m/s，频率f=2.5MHz，求该探头晶片厚度为多少？解：已知Nt=2000m/sf=2.5MHz求t＝？Nt=tf0t=f0/Nt＝2/2.5＝0.8mm答：该探头晶片厚度为0.8mm。2.2.2某探头晶片的声速为CL=5740m/s，晶片厚度t=0.57mm，求该探头的标称频率为多少？解：已知CL=5740m/st=0.57mm求f0=？答：该探头的标称频率为5MHz。2.2.3利用IIW2试块如何调节斜探头横波探测时探测范围分别为100mm(1:1)、125mm(1:1.25)、200mm(1:2)及250(1:2.5)？并画出波形图。2.3通用技术部分2.3.1什么是当量尺寸？缺陷的当量定量法有几种？答：所谓“缺陷当量尺寸”是指在相同探测条件下缺陷的反射波与规则人工反射体回波高度相等时，所对应的规则反射体的尺寸。缺陷的当量定量法有试块对比法、及算法和AVG法三种。2.3.2焊缝斜角检测中，定位参数包括哪些主要内容?答：定位参数包括折射角(K值)、声程、水平距离和深度。2.3.3仪器示波屏水平刻度已校正为每格相当于钢中横波声程20mm(CS钢=3230m/s)，现用在钢中折射角为45°的斜探头检测厚度为40mm的合金焊缝(CS合金=3840m/s)，发现一缺陷显示于刻度8上。求此缺陷的声程、水平距离和深度。解：已知τ钢每格＝20mmCS钢＝3230m/sβ钢＝45°CS合金＝3840m/sT合金＝40mmτ合金＝8求SS合金＝？L合金＝？d合金＝?SS合金＝τ每格合金τ合金＝23.8×8＝190.2mmL合金＝SS合金sinβ合金＝190.2×sin57.2°=160mmd’合金＝SS合金cosβ合金＝190.2×cos57.2°=103mm＞2Td合金＝d’合金－2T＝103－2×40＝23mm答：此缺陷的声程、水平距离和深度分别为190.2mm、160mm和23mm。2.3.4用2.5P10×12K2.5探头检测板厚T=20mm的钢焊缝，扫描按水平1:1调节，探伤时在水平刻度40和70mm处各发现缺陷一个，试分别求这两个缺陷的深度。解：已知K＝2.5τ:SS＝1:1即n＝1T＝20mmτf1水平＝40mmτf2水平＝70mm求d1＝？d2＝？L1＝nτf1水平＝1×40＝40mmd1＝L1/K＝40/2.5＝16mmL2＝nτf2水平＝1×70＝70mmd’2＝L2/K＝70/2.5＝28mm＞Td2＝2T－d’2＝2×20－28＝12mm答：两个缺陷的深度分别为16mm和12mm。2.3.5用2.5B20Z直探头检测厚度为300mm的钢锻件(CL＝5900m／s)，衰减系数α=0.01dB/mm。(1)如用试块(衰减可忽略)上的深200mm，φ＝4mm平底孔调节探伤灵敏度(φ=2mm)，两者的波高dB差为多少?(2)如果用厚度为200mm的试块(锻件与试块衰减相同，但耦合差5dB)底波调节探伤灵敏度(φ=2mm)，两者的波高dB差为多少?解：已知f＝2.5MHzSS＝200mmφS＝4mmφj=2mmSSP＝200mmSb＝300mmα=0.01dB/mmΔdB耦合＝5dB求(1)ΔdBSj＝？(2)ΔdBbj＝？(1)(2)λ＝CL/f＝5.9/2.5＝2.36mm答：(1)波高差为25dB；(2)波高差为51.6dB。2.3.6用2.5P14Z直探头，对直径为600mm的钢轴锻件作径向检验，要求探伤灵敏度不低于φ2mm平底孔当量，钢中CL=5900m/s，材质衰减系数忽略不计，⑴如何利用底波调节探伤灵敏度；⑵检验中发现一单个缺陷：深200mm，波幅26dB，求其当量大小。解：已知f＝2.5MHzSb＝T＝600mmφj=2mmCL=5900m/sSf＝200mmΔdBfj=26dB求⑴ΔdBbj=？⑵φf=？⑴λ＝CL/f＝5.9/2.5＝2.36mm⑵答：⑴将纵波直探头置于工件探测面上，找到无缺陷处的底波，将其调到基准波高，仪器增益47dB，灵敏度调好。⑵缺陷当量为φ3mm。2.3.7用2.5P20Z直探头检测厚度300mm的钢锻件，技术条件规定≥φ2mm当量的缺陷不漏检，利用工件底面如何调节检测灵敏度？在此灵敏度下发现距探测面200mm处有一缺陷，其最高回波为15dB，求此缺陷平底孔当量。解：已知f＝2.5MHzSb＝T＝300mmφj=2mmCL=5900m/sSf＝200mmΔdBfj=15dB求⑴ΔdBbj=？⑵φf=？⑴λ＝CL/f＝5.9/2.5＝2.36mm⑵答：⑴将纵波直探头置于工件探测面上，找到无缺陷处的底波，将其调到基准波高，仪器增益41dB，灵敏度调好。⑵缺陷当量为φ3.2mm。2.3.8用2.5P14Z直探头检测厚度200mm的钢锻件，底波调节到屏高的80％，再将灵敏度提高14dB进行检测，检测中发现一缺陷深150mm，波高为50％，求此缺陷的当量值。（钢中声速CL=5900m/s）解：已知f＝2.5MHzSb＝200mmSf＝150mmΔdBbf’＝14dBHb＝0.8Hf＝0.5CL＝5900m/s求φf＝？λ＝CL/f＝5.9/2.5＝2.36mmΔdBb＝ΔdBbf’＋20lg(Hb/Hf)＝14＋20lg(0.8/0.5)＝18.1dB答：此缺陷当量为φ4.6mm。2.3.9用2.5P20Z直探头检测厚度380mm的钢锻件(c＝5900m/s)，材质衰减系数为0.01dB/㎜，检验中在130mm处发现一缺陷，其波幅比底波低7dB，求此缺陷当量。解：已知f＝2.5MHzSb＝380mmSf＝130mmΔdBbf＝7dBCL＝5900m/sα=0.01dB/mm求φf＝？λ＝CL/f＝5.9/2.5＝2.36mm答：此缺陷当量为φ4.1mm。2.3.10用2.5MHz，φ14直探头检测厚度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0.02dB／mm，利用工件底面如何调节检测灵敏度?在此灵敏度下发现距检测面200mm处有一缺陷，其最高回波为22dB，问此缺陷当量?解：已知f＝2.5MHzSb＝T＝300mmφj=2mmCL=5900m/sSf＝200mmα=0.01dB/mmΔdBfj=22dB求⑴ΔdBbj=？⑵φf=？⑴λ＝CL/f＝5.9/2.5＝2.36mm⑵答：⑴将纵波直探头置于工件探测面上，找到无缺陷处的底波，将其调到基准波高，仪器增益41dB，灵敏度调好。⑵缺陷当量为φ3.8mm。2.4实际应用部分2.4.1对钛／钢复合板，在复层一侧作接触法检测。已知钛与钢的声阻抗差约为40％，试计算复合层界面回波与底波相差多少dB?解：已知钛的声阻抗为Z1，钢的声阻抗为Z2，钛与钢的声阻抗差约为40％，即m＝Z1/Z2=(1－0.4)/1＝0.6求界面回波与底波的分贝差ΔdBbj=？界面的声压反射率底波通过界面的往复透过率T＝1－r2则答：复合层界面回波与底波相差11.5dB。2.4.2对φ60×5mm钢管作水浸聚焦法周向探伤，调节偏心距x=9mm是否合适？解：已知R＝D/2=60/2=30mmr＝R－t＝30－5＝25mm求X＝9mm是否合适0.251R＝0.251×30＝7.5mm0.458r＝0.458×25＝11.5mm7.5＜X＝9＜11.5满足偏心距的条件答：偏心距x可以取9mm。2.4.3检测板厚T=22mm的钢板对接焊缝，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？解：已知T＝22mma＝30/2=15mmb＝20/2=10mml0＝17mm求K＝2时用一、二次波法能否扫查到整个焊缝截面用一、二次波法能否扫查