超聲波課后習(xí)題答案

1、超聲波課后習(xí)題答案 超聲檢測公式及計算題 武玉林 二O一一年5月 *1.1 鋁（Al）的縱波聲速為6300m/s，橫波聲速為3100m/s。試計算2MHz聲波在鋁中的縱、橫波波長。 cc?f?f 解：（mm）（mm）6f2?10 *1.2 甘油的密度為1270kg/m3，縱波聲速為1900m/s，計算其聲阻抗。 z?c 解： Z?c?1270?1900?2.4?106kg/m2?s 1.4 5P20×10K2探頭，楔塊中聲速CL1=2700m/s，鋼中聲速CL2=5900m/s，CS2=3200m/s，求探頭入射角為多少度？ sinsinK?tg ?Cl1Cs2 解： sin?sin

2、?C?sin?1（?sin?）CL1CS2CS2?12700?sin(?sin63.4)?4903200 1.8 已知鋼中CS鋼=3200m/s，某硬質(zhì)合金中，CS硬=4000m/s，鋁中CS鋁=3080m/s，求用探測鋼的橫波斜探頭探測硬質(zhì)合金和鋁時的實際K值為多少？ 2 sinsin?Cl1Cs2 解： 設(shè)入射角為?，楔塊中聲速為CL有在鋼中，?鋼?tg-1K?tg-11.0?450sin?sin?鋼sin?硬sin?鋁?CL有CS鋼CS硬CS鋁?硬?sin(?1CS硬CS鋼?sin?鋼）硬?tg?硬?tg61.10?1.8sin?sin?鋼sin?硬sin?鋁?CL有CS鋼CS硬CS鋁?

3、1CS鋁?13080?鋁?sin(?sin?鋼）鋼3230K鋁?tg?鋁 *1.10 示波屏上有A、B、C三個波，其中A波高為滿刻度的80%，B波為50%，C波為20%。 、設(shè)A波為基準(zhǔn)（0dB），則B、C波各為多少dB？ 、設(shè)B波為基準(zhǔn)（10dB），則A、C波各為多少dB？ 、設(shè)C波為基準(zhǔn)（-8dB），則A、B波各為多少dB？ 3 H1?20lgH2 解： ?20lgH1?H2HB50?20lg?4dBA、B?0?B?20lgC?0?C?20lgHC20?20lg?12dBHA80HA80?10?20lg?14dBHB50、A?10?A?10?20lgC?10?C?10?20lg、A?A?8

4、?20lgB?C?8?20lgHC20?10?20lg?2dBHB50HA80-8?20lg-8?4dBHC20HB50-8?20lg-8?0dBHC20 *1.11 示波屏上有一波高為滿刻度的100%，但不飽和。問衰減多少 dB后，該波正好為10%？ 解： H100?20lg?20lg?20（dB）H210 *1.12 示波屏上有一波高為80mm，另一波比它低16dB，問另一波高為多少？ 解： ?20lgH2?H2?1020 H1H1 ?H2?H1?10?80?10?20?1620?12.7(mm) *1.13 示波屏上有一波高為40%，衰減12dB后該波為多高？若增益6dB后該波為多高？

5、4 解： H?20lg?H1 ?12 H?H?1020?40?1020?10(%)21?6 H'2?H1?1020?40?1020?80(%) 1.15 不銹鋼與碳鋼的聲阻抗差約為1%，試計算超聲波由不銹鋼進入碳鋼時，復(fù)合界面的聲壓反射率。 Z2?Z1r?Z2?Z1 解： 設(shè)Z鋼?1，Z不 1-0.99r?0.005?0.5%Z鋼?Z不鋼-Z不 1.17 某工件厚度T=240mm，測得第一次底波為屏高90%，第二次底波為屏高15%，如果忽略反射損失，試計算該材料的衰減系數(shù)。 解： 5 *2.1 試計算5P14SJ探頭在水中的（CL=1500m/s）的指向角和近場區(qū)長度。 D2N

6、?704D 解： 2.2 試計算頻率f5MHz，邊長a13mm的方形晶片，在鋼中（Cl5900m/s ）的主聲束半擴散角為多少度？ ?57解： c5900?103? a13 *2.3 已知鋼中Cl5900m/s，水中Cl1480m/s.求、20mm縱波直探頭在鋼中和水中輻射的縱波聲場的近場區(qū)長度N、半擴散角0和未擴散區(qū)長度b各為多少？ DN?0?70D 2 6 解： c5900?103 鋼中：?2.36mm6f2.5?10 D2202 b c1480?103 水中：?0.592mmf2.5?106 D2202277mm b 2.4 用、20mm縱波直探頭水浸探傷鋼板，已知水層厚度為20mm，鋼

7、中CL=5900m/s，水中CL=1480m/s。求鋼中近聲場長度。 C1N'?N2?L1C2 3C5900?10解： ?2?2.36mm26f2.5?10 2.5 用、20mm縱波直探頭水浸探傷鋁板，已知鋁中近場長度為20mm，鋁中CL=6260m/s，水中CL=1480m/s。求水層厚度。 解： 2.6 用、20mm縱波直探頭探測厚度為150mm的餅形鍛件，已知示波屏上同時出現(xiàn)三次底波，其中B2=50%，衰減器讀數(shù)為20dB，若不考慮介質(zhì)衰減，求B1和B3達到50%高時衰減器讀數(shù)各為多少dB？80 x12?20lgx1 解： x2B1?20?12?20?20lgx12?15

8、0?20?20lg?20?6?26dB150x2B3?20?32?20?20lgx32?150?20?20lg?20-3.5?16.5dB3?150 2.7 已知x3N，200mm處2平底孔回波高度為24dB，求400mm處4平底孔和800mm處2平底孔回波高度各為多少dB？ 8 1x212?40lg2x1 解： ?2x1?2?24?21?24?40lg?1x2?24?40lg?24dB?3x1?3?24?31?24?40lg?1x3?200?24?40lg2 2?800?0dB 3.1 PZT-4的聲速CL=4000m/s，如制作頻率為的晶片，晶片厚度 應(yīng)為多少mm？ NtCLCLNt?tf

9、0?t?t?2f02f0 C4000?103 解： t?0.8mm62f02?2.5?10 3.3 某探頭的頻率常數(shù)Nt=200Hz·m，頻率，求該晶片厚度為多少？ 解： Nt?tf0 N200?103t?0.08mm6f02.5?10 3.4 某探頭晶片的波速CL=5740m/s，晶片厚度，求該探頭的標(biāo) 稱頻率為多少？ 9 解： t?CL2f0CL5740?103 3.6 用IIW試測定儀器的水平線性，當(dāng)B1和B5分別對準(zhǔn)和時，B2、B3和B4分別對準(zhǔn)、，求該儀器的水平線性誤差為多少？ ?amax0.8b?100%解： ?amax?100%? 0.8b0.08?100%?1%0.8

10、?10 3.7 用CSK-IA試塊測定斜探頭和儀器的分辨力，現(xiàn)測得臺階孔50、44反射波等高的波峰高h1=80%，波谷高h2=25%，求分辨力為多少？ h1X?20lgh2 解： X?20lgh1?20lg80?10dB h225 4.3 用K2探頭在CSK-IA試塊上利用R50和R100反射面按水平11調(diào)節(jié)時基線，兩反射波應(yīng)調(diào)在第幾格？ l1? l2? 50K?K2100K?K2 10 解： l50?l100?50k?K2100k 4.6 用探頭徑向探測500mm的圓柱形工件，CL=5900m/s，如何 利用工件底波調(diào)節(jié)500/2靈敏度？ 2xf?20lg2Df 3C5900?10解： ?2

11、.36mmf2.5?106 2?x2?2.36?500?20lg?20lg?45.5dB22 ?Df3.14?2 將工件完好處第一次底波調(diào)至熒光屏基準(zhǔn)線，再用衰減器將增益提高45.5dB. 4.7 用探頭徑向探測1000mm的圓柱形鋼工件，CL=5900m/s， 如何利用工件底波調(diào)節(jié)500/4靈敏度？ 2xf?20lg2DfxB 解： 2 C5900?103?2.36mm6f2.5?10?20lg2?xf2?DfxB2?20lg2?2.36?5002 4.8 用探頭徑向探測400mm的工件，如何利用150mm處4平底孔調(diào)節(jié)400/2靈敏度？ 11 1x212?40lg2x1 ?12解： ?1x

12、2?40lg?2x14?400?29dB2?150?40lg移動探頭，找到150/?4孔的最大反射波，并調(diào)至熒光屏基準(zhǔn)線，用衰減器將增益提高29dB 4.9 用探頭探測500mm的工件，CL=5900m/s，探傷中在200mm處 發(fā)現(xiàn)一缺陷，其波高比B1低12dB，求此缺陷的當(dāng)量大小為多少？ 解： 5.1 用水浸法探測40mm厚的鋼板，要求鋼板四次底波與第二次界面波重合，其水層距離應(yīng)為多少？ nTH?4 解： H? nT4?40?40mm4412 5.2 用水浸二次波重合法探傷T=40mm的鋼板，儀器在鋼試塊上按1：2調(diào)節(jié)掃描速度，并校正“零點”。求： 、水層厚度為多少？ 、鋼板中距上表面12

13、mm的缺陷回波的水平刻度值為多少？ 、示波屏上f=50處缺陷在鋼板中的位置？ nT2?40解： 、H?20mm44 20?412?40?6?4622 20?4、（50-）?2?10?2?20mm2 5.6 用充水探頭采用三次重合法檢測T=60mm的鋼板，水層厚度應(yīng)調(diào)節(jié)為多少？ 解： H?nT3?60?45mm44 5.9 對鈦/鋼復(fù)合板在復(fù)層一側(cè)作接觸法檢驗，已知鈦與鋼的聲阻抗差約為40%，試計算復(fù)合層界面回波與底波相差多少dB? Z2?Z1r?Z2?Z1 4ZZ2T?1?r(Z1?Z2)2 BS ?r2?20lg?20lgrr 13 解： 設(shè)Z鋼?1，Z鈦 Z鋼-Z鈦鋼?Z鈦1?0.6T?1

14、?r 5.11 從鋼材一面探測鋼/鈦復(fù)合板，已知Z鋼=46×106kg/m2·s， Z鈦×106kg/m2·s，不計擴散衰減和材質(zhì)衰減，求： 、復(fù)合界面聲壓反射率。 、底波與復(fù)合界面回波的dB差值。 解： Z鈦-Z鋼鈦?Z鋼27.4?46T?1?r2?1?0.252?0.9361-r20.936?20lg?20lg?1 5.13 今有一批50×6mm的無縫鋼管，采用水浸聚焦橫波探傷，若透鏡曲率半徑為40mm，求應(yīng)采用偏心距和水層距離。 0.251R?0.458r?H?F?R2?x2 2 C?C2rr?1F?F?2.2r1?2 C1C1? 解：

15、F?2.2r?2.2?40?88mm 0.251R?0.458r0.251?25?0.458?19x?7.5mm22H?F-R2-x2?88?252?7.52?88?23.8?64mm14 - 5.18 直徑300mm、壁厚20mm的鋼管作周向斜角探傷，采用K=2的斜探頭合適嗎？ Tm11K?(1?sin)?(1?)2DO22?K DOK?Tm?(1?)22?K 解：20mm不合適 5.19 采用K=2的斜探頭對外徑為600mm的鋼管作接觸法周向探傷，能掃查到的最大厚度為多少？ 解： 5.21 用接觸法周向橫波探傷外圓直徑D=300mm ,壁厚t=60 mm的鋼管，可使用的探頭的K值最大為多少

16、？ DDtm?(1?sin?)?(1?22?600(1?22?22)?31.7mmK1?K2) r?1rsin?sinRR 解： 6.1 用、20mm直探頭探測厚度300mm的鋼鍛件。 、如何利用工件底面調(diào)節(jié)2mm平底孔當(dāng)量靈敏度？ 、探傷時發(fā)現(xiàn)距探測面200mm處有一缺陷，波高為15dB，求此缺陷的平底孔當(dāng)量。 5.9?300解： 2?xf、?20lg?20lg?41dB22?Df3.14?2 2? 在工件無缺陷完好部將位一次底波調(diào)至熒光屏基準(zhǔn)高度，再用衰減增器益41dB?21x?2?1?1040x1?x、 6.3 用2P20Z直探頭對鋼鍛件探傷，發(fā)現(xiàn)距探測面240mm處有一缺陷，波高比15

17、0/2試塊平底孔回波高6dB，求此缺陷平底孔當(dāng)量。 解： 6.8 用直探頭探測外徑1100mm ，壁厚200mm的筒形鋼鍛件（C=5900m/s ). 、在外圓周作徑向探測時，如何用內(nèi)壁曲面回波調(diào)節(jié)探傷靈敏度（=2mm）？ 、在內(nèi)圓周作徑向探測時，如何用外壁曲面回波調(diào)節(jié)探傷靈敏度（ =2mm）？ 2xfd?20lg?10lg2D 解： 、?20lg2?xf?Df2?10lgdD5.92?200700?20lg?10lg?37.5?2?35.5dB23.14?211002?xfd、?20lg?10lg2D?Df5.9?200700?20lg?10lg?37.5?2?39.5dB23.14?211

18、002? 6.9 用直探頭探測厚度350mm的餅形鋼鍛件（C=5900m/s )，將底波調(diào)節(jié)為40dB進行探傷。 、此探傷靈敏度是否符合JB/T4730-2005標(biāo)準(zhǔn)要求？ 、探傷時發(fā)現(xiàn)一單個缺陷，深200mm，波幅29dB，求此缺陷當(dāng)量。 解： 5.9?3502?xf、（不符合）22?Df3.14?22?、?20lg2?xf2?Df2xB?Df2?2?xf2?xB10202?40?293.14?350?10205.9?2002?48.4Df?48.4?7mm17 6.10 用直探頭檢測厚度380mm的鋼鍛件（C=5900m/s），材質(zhì)衰減系數(shù)。檢驗中在130mm深發(fā)現(xiàn)一處缺陷，其波幅比底波低

19、7dB。求此缺陷當(dāng)量。 2xfBf?20lg2?2(xf?xB) xB 解： ?Df2?Bf?20lg2?xf22?DfxB2?2?（xf?xB)?2?xf2?Bf?2?(xf?xB)?xB102?205.9?1302 7?0.01?（2130-380） 7.1 板厚20mm的焊縫，外表面焊縫寬度30mm，內(nèi)表面焊縫寬度20mm，用前沿距離18mm的探頭探傷，為保證聲束能掃查到整個焊縫，探頭K值應(yīng)如何選擇？ a?b?L0K?T 解： 7.3 用斜探頭探測RB-2試塊上深度d1=40mm和深度d2=80mm的3橫孔， 分別測得簡化水平距離L'1=45mm，L'2= 105mm，試計算探頭K值和前沿距 離L0。 18 解： L?L0?L'L?KdL?Kd?L0?l1'?Kd1?L0?45?40K?K?1.5? ?L0?l2'?Kd2?L0?105?80K?L0?15 7.4 檢驗板厚T22mm的焊縫，上焊縫寬度為30mm，下焊縫寬度為20mm，選用K=2,前沿距離L017mm的探頭，用一、二次