《无损检测》课件 4.9超声波声压公式

交通强国·铁路先行

超声波声压公式交通强国·铁路先行目录一、常见的规则反射体二、规则反射体的声压三、相对分贝差平底孔交通强国·铁路先行

平底孔的定义：从工件底部或者侧边钻孔，孔的顶部要求平齐，这样的孔称之为平底孔，平底孔的制作要求较高，孔的尺寸要精确，孔的垂直度偏差要很小，平底面的光洁度要高。平底孔返回声压随孔径和距离变化规律性较好，因此在纵波直探头探伤中几乎都用平底孔作为伤损定量参考反射体。常见的规则反射体规则反射体的声压相对分贝差长横孔交通强国·铁路先行

长横孔的定义：孔长大于声束直径的圆柱孔称为长横孔，当长横孔贯通试块时又可称为横通孔，长横孔作为参考反射体主要有三个原因，一、焊缝中出现的缺陷多为长条形，与长横空形状接近；二、圆柱面具有各向对称性，能适应不同角度的斜探头；三、长横孔反射声压的规律性较好，制作出的距离波幅曲线(DAC)较为圆顺。常见的规则反射体规则反射体的声压相对分贝差短横孔交通强国·铁路先行短横孔的定义：孔长大于孔径，但小于声束直径的圆柱孔称为短横孔，它的反射声压变化规律在近场区类似于长横孔，在远场区接近平底孔，它也能使用不同角度的探头，短横孔加工难度较大，为了克服边界效应，在试块的侧面还要加工一个半圆弧，这种试块是我国独有的。常见的规则反射体规则反射体的声压相对分贝差复习下：远场区的声压交通强国·铁路先行在远场区中，声束轴线上的声压变化随距离的增加呈单调下降，远场中的入射声压P基本可按球面波的声压变化规律计算：常见的规则反射体规则反射体的声压相对分贝差式中

：D——晶片直径；A——晶片面积；X——声程；λ——波长。大平底的反射（底面）交通强国·铁路先行远场中的大平底B，离声源距离为XB，则大平底上的入射声压为：式中

：XB——声程；若把大平底看作镜面反射，则反射到晶片的声压PB，相当于传播2XB声程，则为入射声压的一半，则大平底上的反射声压PB为：常见的规则反射体规则反射体的声压相对分贝差平底孔的反射交通强国·铁路先行离探头晶片距离X处，有一直径Φ的平底孔（Φ<D）则入射声压为：把平底孔看作为一个直径（Φ）为的新声源，则入射声压P就是新声源的起始声压，所以晶片上接受到的平底孔声压PΦ为：常见的规则反射体规则反射体的声压相对分贝差长横孔的反射交通强国·铁路先行当圆柱体φ的长度大于声束直径时，其入射声压P为：反射声压Pφ为：式中：φ——长横孔直径。长横孔的反射波具有柱面波的性质，因此其反射声压的后一部分与孔径平方根成正比，与声程平方根成反比。常见的规则反射体规则反射体的声压相对分贝差短横孔的反射交通强国·铁路先行当圆柱体的长度L小于声束直径时，反射声压为：式中

：φ短——短横孔直径。常见的规则反射体规则反射体的声压相对分贝差球孔的反射交通强国·铁路先行球体直径为d，且小于声束直径，球面前沿离晶片距离Xd，则反射声压Pd为：式中：d——球孔直径。从以上五个规则反射体声压计算公式可知，返回晶片的声压大小与入射声压P和反射体形状、尺寸有关。常见的规则反射体规则反射体的声压相对分贝差平底孔对平底孔相对分贝差交通强国·铁路先行式中：Φ1为第一个平底孔的直径X1为第一个平底孔距探头的距离Φ2为第二个平底孔的直径X2为第二个平底孔距探头的距离由上式可知：平底孔直径一定，距离增加一倍，其回波下降12dB

平底孔距离一定，直径增加一倍，其回波上升12dB常见的规则反射体规则反射体的声压相对分贝差长横通孔对长横通孔分贝差交通强国·铁路先行式中：Φ1为第一个长横孔的直径X1为第一个长横孔距探头的距离Φ2为第二个长横孔的直径X2为第二个长横孔距探头的距离由上式可知：长横孔直径一定，距离增加一倍，其回波下降9dB

长横孔距离一定，直径增加一倍，其回波上升3dB常见的规则反射体规则反射体的声压相对分贝差短横通孔对短横通孔分贝差交通强国·铁路先行式中：Φ1为第一个短横孔的直径X1为第一个短横孔距探头的距离L1为第一个短横孔的长度Φ2为第二个短横孔的直径X2为第二个短横孔距探头的距离L2为第二个短横孔的长度由上式可知：短横孔直径和长度一定，距离增加一倍，其回波下降12dB短横孔直径和距离一定，长度增加一倍，其回波上升6dB短横孔长度和距离一定，直径增加一倍，其回波上升3dB常见的规则反射体规则反射体的声压相对分贝差球孔对球孔分贝差交通强国·铁路先行式中：d1为第一个球孔的直径X1为第一个球孔距探头的距离d2为第二个球孔的直径X2为第二个球孔距探头的距离由上式可知：球孔直径一定，距离增加一倍，其回波下降12dB球孔距离一定，直径增加一倍，其回波上升6dB常见的规则反射体规则反射体的声压相对分贝差大平底对大平底分贝差交通强国·铁路先行式中：X1为第一个底面距探头的距离X2为第二个底面距探头的距离由上式可知：大平底距离增加一倍，其回波下降6dB常见的规则反射体规则反射体的声压相对分贝差平底孔对大平底分贝差交通强国·铁路先行式中：Φ1为平底孔的直径X1为平底孔距探头的距离λ为波长X2为大平底距探头的距离常见的规则反射体规则反射体的声压相对分贝差相对分贝差应用--调整灵敏度交通强国·铁路先行案例：检查监控车间董主任给新进职工小王一个频率为2.5MHZ，φ20直探头，要求用仪器检测60轨时直径φ2以上的缺陷不漏检，请问小王该如何调节探伤灵敏度？（不计表面耦合差）解：已知X1=176mm，X2=176mm，Φ1=2mm所以利用工件底面调节灵敏度的变化量为：解题思路：调整探伤灵敏度的意思就是通过调整仪器上的dB值，使钢轨内φ2以上的伤损不漏检，因距离越长，能量衰减越大，只要保证钢轨最底部φ2的孔的回波高度达到80%，那么其它部位φ2及其以上的伤损都会在80%以上，因本案例中未给明其他已知孔洞，只能利用钢轨轨底（大平底）作为参考物，本所以这道题就演变成求工件最底部φ2孔与大平底的分贝差计算，因为是直探头探伤，往往默认该孔为平底孔。答：调整时将工件底面回波为基准高度（80%）后，再增益36dB，即达到要求。常见的规则反射体规则反射体的声压相对分贝差相对分贝差应用--当量计算交通强国·铁路先行案例：某探伤车间高级技师伍某用2MHZ、φ20直探头发现60轨距探测面100mm处有一缺陷，其回波高度比GTS-60试块深136mm处φ6横通孔回波高6dB，求缺陷的横通孔当量？解：已知X1=100mm，X2=136mm，Φ2=6mm，Δ=6dB解题思路：发现已伤损与已知横通孔高分贝差，求解伤损当量，直接带入横通孔对横通孔分贝差，代入式注意题干中先说的是伤损，那么伤损编号就为1，已知孔就为2。答：缺陷的横通孔当量为9.5mm常见的规则反射体规则反射体的声压相对分贝差相对分贝差应用--DAC曲线交通强国·铁