1、超声检测计算题类型及例题 2012年 4月 1 我们总是想办法用已有的知 识来解决新出现的问题 1、 波长、频率和波速 3 例题 1（ 1.1） 铝（ A1）的纵波声速为 6300m/s， 横波声速为 3100m/s，试计算 2MHz的声波在铝（ A1）中的纵、横波波长？ 解：已知 CL=6300m/s, Cs =3100 m /s f=210 6 Hz =C/f 纵波 L=CL/f=6310 6/210 6=3.5（ mm） 横波 s=Cs/f=3.110 6/210 6=1.55（ mm） 4 2、 声阻抗 5 例题 2 甘油的密度为 1270kg/m3，纵波声速 为 1900m/s，试计
2、算其声阻抗？ 解：已知 CL=1900m/s 1.9 10 3 m/s, =1270kg/m3 =1.2710 3kg/m3 Z= C=1.9 10 3 1.2710 3 =2.410 6kg/m2s 6 3、波高比的分贝值 7 4、声压反射率 t和声压透射率 （ 1.14 1.15） 8 例题 3 不锈钢与碳素钢的声阻抗约差 1%， 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。 解：设碳钢的声阻抗 Z钢 =1，则不锈 钢的声阻抗 Z不 =1-1%=0.99 9 4、声压往复透射率 （ 1.16、 5.9、 5.11） 10 4、声压往复透射率 （波高比） 11 例题 从钢材一侧
3、探测刚钛复合板，已知 =46106kg/m2S， =1.5106kg/m2S， =27.4106KG/m2S求 *a. 界面声压反射率 *b. 底面声压反射率 *c. 界面回波与底面回波 dB差 *d. 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 dB？ 解： 12 5、折射定律 （ 1.4、 1.8 1.9） 13 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
4、 14 6、临界角 （ 1.5 1.7） 15 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。 16 7、材料衰减系数 17 8、单一介质纵波波源近场长度 18 例题 ： 试计算 5P14SJ探头，在水中（ CL=1500m/s）的指向角和近场区长度？ （ 1.5度； 163毫米） 解：已知 f=5MHz=510 6Hz， D=14mm ， CL=1500m/s=1.510 6mm/s， =C/f =1.510 6 /510 6 =0.3（ mm) N=（ D2/4） =142/40.3=
5、163 （ mm) 19 9、半扩散角 20 a或 b一定平行于所在的坐标轴面 例题： 试计算率 f=5MHZ，边长 =13mm的方晶 片，在钢中（ CL=5900m/s）主声速 半扩散角 为 多少度？ 解： 21 10、未扩散区 22 例题： 已知钢中 CL=5900m/s，水中 CL=1480m/s，求 2.5MHZ、 20mm纵波进探头 在钢和水中辐射的纵波声场的近场区长度 N、半 扩散角 0和未扩散区长度 b各为多少？ （ 42.4毫米； 8.28度； 69.5毫米； 168.9毫米； 2.07 度； 277毫米） 解： 23 11、 近场区在两种介质中的分布 24 例题： 用 CL=
6、2730m/s，、 20mm的纵波直探 头水浸探伤钢板，已知水层厚度为 20mm，钢中 CL=5900m/s，水中 CL=1480m/s，求钢中近场 长度为多少？ 解： 25 12、横波近场长 26 13、斜探头在介质中的近场长度 27 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） 28 14、规则反射体的回波声压 （长横孔） 29 14、规则反射体的回波声压 （短横孔） 30 14、规则反射体的回波声压 （球孔） 31 14、规则反射体的回波声压 （大平底面和实心圆柱曲面） 32 33 回波声压计算 : 例题 1:已知 x3N， 200mm
7、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： 34 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、 DGS（ AVG）曲线 35 xA N DfG DS = = 归一化距离 归一化缺陷当量 例题 :用 2P20Z直探头，检验厚度为 340mm的饼形 钢锻件，要求探伤灵敏度为 4mm，如利用通用 型 A、 V、 G曲线以底波调整探伤灵敏度，试计算 A和 G。 解： 36 16、 压电晶片 频率常数 N 37 例题： 某探头晶片的波速为 CL=5740m/s，
8、晶片厚 度 t=0.574mm，求该探头的标称频率为多少？ 解： 38 17、仪器 水平线性误差 39 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： 40 18、 仪器 垂直线性误差： 41 19、底波法调节灵敏度 （平行底面和圆柱曲底面） 42 2 2 220lg f B x x l pfD= （ 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 ） 43 19、借助试块调节灵敏度 44 例题：
9、 用 2.5P20Z探头径向探测 500mm的圆柱 形工件， CL=5900m/s，如何利用工件底波调节 500/2灵敏度。 解 : 45 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 例题： 用 2.5P20Z探头探伤为 400mm的工件，如 何利用 150mm处 4平底孔调节 400/2灵敏度？ 解： 46 解： 1） 2） 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
10、调节 探伤灵敏度（ =2mm）？ 20、当量计算法评定缺陷 （平面和曲底面） 48 适用于平底面和实心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） 49 20、当量计算法评定缺陷 （以平底孔为基准） 50 （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
11、比 150/2试 块平底孔回波高 6dB。求此缺陷的平底孔当量。 解： 51 例题：锻钢件厚度 320mm，用 2.5MHz， 20直探 头探伤。发现距探测面 240mm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 波高度为 52dB。求此缺陷的平底孔当量 解： 52 *例题 :用 2.5MHz， 20 直探头探测厚度 350mm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
12、） 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： 53 综合计算题： 有一锻钢曲拐，用 4MHz， 14 直探头探测其 轴颈（直径） 280mm ），要求 3 当量缺陷不漏检，问利 用曲拐的扇形平面（厚 320 mm）如何调探伤灵敏度？（曲 率补偿 6dB，材质衰减不计），探测时发现距探测面 180mm 处有一波高为 10dB的缺陷，求此缺陷的平底孔当量。 解： 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
13、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？ 55 例题 ： 用 2.5P 20Z直探头检验厚度为 380mm的钢锻件（ C L=5900m/s），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： 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
14、如何调灵敏度？（试块与工件 材质相同，表面偶合补偿差 4dB） 上述灵敏度下发现探测面下 300mm缺陷波比基准高 20dB，求缺陷当量。 解： dB 20lg 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/mm 再求 150/2与 400/4dB差 dB1 20lg 40lg 5dB 材质引起 dB差为 dB2（ 400-150） 双 2500.02 5dB 表面补偿： dB3 4dB dB总 dB1+ dB2+ dB3 5+5+4 14Db 将 150/2反射波调至基准高再提高 14dB。 dB1 20lg =
15、20lg =20lg dB2（ 400-300） 双 1000.02 2dB 则 20-2 20lg ,即 18 40lg ,解得： X=8.45mm。 见课本 P266例题 21、外圆面周向横波 可检测最大壁厚 65 计算题 (5.17 5.19、 5.21、 7.9） 例题 （ 5.19） 解： 66 22、焊缝缺陷定位 （声程法） 67 22、焊缝缺陷定位 （水平法） 68 22、焊缝缺陷定位 （深度法） 69 计算题（ 7.5 7.6） 例题（ 7.5） 解： 70 例题：（ 7.6） 解： 71 23、探头 K值选择 72 例题： 解： 检验板厚 T=22mm的钢板对接焊缝上，上焊缝
16、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 73 24、圆柱体圆周面检测 指示长度修正 74 25、聚焦探头声透镜曲率半径 （水浸聚焦） 75 25、小径管水浸聚焦探伤 （偏心距） 76 25、小径管水浸聚焦探伤 （焦距） 77 25、小径管水浸聚焦探伤 （水层距离） 78 例题：今有一批 506mm的无缝钢管，采用水晶 聚集横波探伤，若透镜曲率半径为 40mm，求应 采用的偏心距和水层距离。 解： 79 例题： 解： 80 26、重合法探伤 81 解：用水浸二次重波合法探伤 T=40mm的钢板，仪器在钢板上按 1： 2 调节扫描速度，并校正 “0”点。求： （ 1）水层厚度为多少？ （ 20毫米） （ 2）钢板中距上表面 12mm处的缺陷回波的水平刻度值为多少？ （ 4.6格） （ 3）示波屏上 =50处缺陷在钢板中的位置？ （ 20毫米） 82 备注： 20*4相当于多少钢，除以 2后 表示刻度值
