無損檢測超聲檢測公式匯總

1、超聲檢測公式1周期與頻率得關(guān)系，二者互為倒數(shù)：T=l/ f2、波速、波長與頻率得關(guān)系:C= 或人=3。G ： C s ： C產(chǎn) 1、8 ： 1 ： Oo 94o 聲壓：P=EP。帕斯卡(Pa)微帕斯卡(nPa)lPa=lN/m2IP a=106uP6、聲阻抗：Z =p/u=cu/u=c單位為克/厘米2 秒(g / cm? s)或千克/米2秒(kg/m2 - s )7、聲強；I =Zu2= 單位；瓦/厘米2(W/c6)或 焦耳/厘米2 秒(j/cn/s)8、聲強級貝爾(B eL)o = lgl2/l1 (BeL)9.聲強級即分貝(dB) = 101g，/L =2 01gP2/P1 (dB)10o

2、儀器示波屏上得波高與回波聲壓成正比:0 lgP2/ P1=201gH2/H1 (dB)1 1 o聲壓反射率、透射率：r=P r / P 0 =Pt / POZ,一第一種介質(zhì)得聲阻抗；Z2-第二種介質(zhì)得聲阻抗12、聲強反射率：R=聲強透射率：TT+R=l -=113o聲壓往復透射率;1往二14 .縱波斜入射： = CL1、CS 1一第一介質(zhì)中得縱波、橫波波速； Cl2、Cs第二介質(zhì)中 得縱波、橫波波速；a l、a “一縱波入射角、反射角；B l、B s-縱波、橫波折射角；a、一橫波反射角、15?？v波入射時:第一臨界角a：仇=90°時a產(chǎn) 第二臨界角a ： B尸900時a產(chǎn)16、有機玻璃

3、橫波探頭Ol=27、6。5 7。7° ,有機玻璃表面波探頭a l257。7°水鋼界面 橫波a l=14. 5° 2 7、27°17.橫波入射:第三臨界角：當a，L= 90。時am=33.2°當a S23 3、2°時，鋼中橫波全反射、有機玻璃橫波入射角a S (等于橫波探頭得折射角B S)=35° 5 5° ,即K=tg BS=0、71.43時,檢測靈 敏度最高。18、衰減系數(shù)得計算葭 薄板：a = (BnBm20 1 g n/m) / 2 x (mrn)-衰減系數(shù),dB/m(單程)；一兩次底波分貝值之差,dB; 6

4、為反射損失，每次反射損失約為(0。5l)dB; X為薄板得厚度:工件檢測厚度,mm;:單直探頭近場區(qū)長度,mm;、一底波反射次數(shù)2、厚板或粗圓柱體：a=(Bn-Bm-6)/2x一兩次底波分貝值之差,dB；19、圓盤波源輻射得縱波聲場聲壓為：2 0 .近場區(qū)得長度：21o 圓晶片輻射得聲束半擴散角為：2 2、波束未擴散區(qū)：23 .矩形波源輻射得縱波聲場:波束軸線上得聲壓:23N時，24 .矩形波源得近場區(qū)得長度為：25、矩形波源得半擴散角：X方向得半擴散角為：丫方向得半擴散角為：26。近場區(qū)在兩種介質(zhì)中得分布：1基于鋼中得近場區(qū)2、基于水中得近場區(qū)一介質(zhì)H鋼中波長-只有介質(zhì)II時，鋼中近場長度；

5、 一介質(zhì)I水中波速； 一介質(zhì)n鋼中波速2 7o橫波軸線上得聲壓；一系數(shù)；一波源得面積;一第二介質(zhì)中橫波波長;一軸線上某點至假想波源得距離2 8 .橫波聲場近場區(qū)長度為：29、橫波聲場中,第二介質(zhì)中得近場區(qū)長度為:一一波源得面積；一第二介質(zhì)中橫波波長；一入射點至波源得距離一入射點至假想波源得距離3 0 o橫波半擴散角1.對于圓片形聲源：2 o對于矩形正方形聲源：31o規(guī)則反射體得反射波聲壓公式：X2 3N1、平底孔回波聲壓；任意兩個距離與直徑不同得平底孔反射波聲壓之比為：2、長橫孔回波聲壓；任意兩個距離、直徑不同得長橫孔回波分貝差為：3、短橫孔回波聲壓；任意兩個距離、長度與直徑不同得短橫孔回波分

6、貝差為：4。球孔回波聲壓：任意兩個距離度與直徑不同得球孔回波分貝差為：5-大平底面或?qū)嵭膱A柱體回波聲壓：兩個不同距離得大平底回波分貝差為：6.空心圓柱體 1。外柱面徑向檢測空心圓柱體：2。內(nèi)孔檢測圓柱體：注意：以上各種規(guī)則反射體得反射波聲壓公式均未考慮介質(zhì)衰減,如果考慮介質(zhì)衰減,則所有公式均應(yīng)增 加:波源得起始聲壓；：探頭波源得面積，：反射體至波源得距離。：平底孔缺陷得面積，：波長，：長橫孔得 直徑，Lf:短橫孔長度 D:空心圓柱體外經(jīng)d:空心圓柱體內(nèi)徑：介質(zhì)單程衰減系數(shù)，dB/mm32、同距離得大平底與平底孔反射波dB差：33o當用平底面得與實心圓柱體曲底面調(diào)節(jié)靈敏度時,不同距離處得大平底與

7、平底孔回波分貝差為：:平底孔缺陷至檢測面得距離；：鍛件底面至檢測面得距離：材質(zhì)衰減系數(shù)；X :波長；：平底孔缺陷得當量 直徑；:底施與平底孔缺陷得反射波分貝差34.不同平底孔回波分貝差為：3 5 .當用空心圓柱體內(nèi)孔或外圓曲底面調(diào)節(jié)平底孔靈敏度時： 一空心圓柱體得內(nèi)徑;一空心圓柱體得外徑；"+”一外圓徑向探測，內(nèi)孔凸柱面反射；“一”一內(nèi)孔徑向探測， 外圓凹柱面反射；-圓柱曲底面與平底孔缺陷得回波分貝差。3 6 .水浸法波型分析,水層厚度37.管材周向檢測純橫波檢測條件：38.純橫波到達內(nèi)壁條件： 2o橫波檢測到管材內(nèi)壁39、水浸法： 聲透鏡： 偏心距：0、251RWX0、4 5 8r

8、水層厚度:H> （一管中橫波聲程） 焦距： 40、采用一次反射法檢測時，探頭移動區(qū)應(yīng)大于或等于1。25P（即2、5KT）:1）采用直射法時，探頭移動區(qū)應(yīng)大于或等于0。75P（即1。5KT）O P=2 KT 或P=2TtanB式中:P:跨距,mm;T :母材厚度,mm; K :探頭K值；B 探頭折射角，（°）41、為保證直射波與一次反射波能掃查到焊縫整個截面,K值應(yīng)滿足下式：K2對于單面焊、上述b可以忽略不計，則：K242按聲程調(diào)節(jié)掃描速度時：當儀器接聲程1 :n調(diào)節(jié)掃描速度時,應(yīng)采用聲程定位法來確定缺陷得位置、 用 直 射 法（一次 波）檢 測 發(fā) 現(xiàn) 缺 陷 時： 用一次反射

9、法（二次波）檢測發(fā)現(xiàn)缺陷時:缺陷得橫波聲程；：缺陷波前沿所對得刻度值;：探頭得折射角;T:板厚；：缺陷得水平距離；：缺陷至檢測面得 深度、43。按水平調(diào)節(jié)掃描速度時：當儀器按水平l:n調(diào)節(jié)掃描速度時，應(yīng)采用水平定位法來確定缺陷得位置。若 儀器按水平1:1調(diào)節(jié)掃描速度時，那么顯示屏上缺陷波前沿所對應(yīng)得水平刻度值就就是缺陷得水平距離：用直射法（一次波）檢測發(fā)現(xiàn)缺陷時：一次反射法（二次波）檢測發(fā)現(xiàn)缺陷時：式中 K:探頭得K值,K =44、按深度調(diào)節(jié)掃描速度時:當儀器按深度l:n調(diào)節(jié)掃描速度時，應(yīng)采用深度定位法來確定缺陷得位置。若儀 器按深度1： 1調(diào)節(jié)掃描速度時，那么顯示屏上缺陷波前沿所對應(yīng)得水平刻

10、度值就就是缺陷得深度用直射法（一次波）檢測發(fā)現(xiàn)缺陷時：用一次反射法（二次波）檢測發(fā)現(xiàn)缺陷時：一1、超聲波得特點：葭方向性好2 .能量高3。能在界面上產(chǎn)生反射、折射、衍射與波型轉(zhuǎn)換4、穿透能力強2、超聲波檢測:使超聲波與工件相互作用，就反射、投射與散射得波進行研究,對工件進行宏觀缺陷檢測、幾 何特征測量、組織結(jié)構(gòu)與力學性能變化得檢測與表征,并進而對其特定應(yīng)用性進行評價得技術(shù)。3、超聲波檢測得優(yōu)點：1適用于金屬、非金屬與復合材料等多種制件得無損檢測;2穿透能力強,可對較大厚度 范圍內(nèi)得工件內(nèi)部缺陷進行檢測；3、缺陷定位較準確；4對面積型缺陷得檢出率較高；5靈敏度高,可檢測 工件內(nèi)部很小得缺陷;6檢

11、測成本低、速度快,設(shè)備輕便,對人體及環(huán)境無害,現(xiàn)場使用方便等 缺點：1）對缺陷得定性、定量仍需要作進一步研究;2）對具有復雜形狀或不規(guī)則外型得工件進行超聲波檢測有 困難；3）缺陷得取向、位置與形狀對檢測結(jié)果有影響;4）工件材質(zhì)、晶粒度對檢測有較大影響，5）A型脈沖反 射法檢測結(jié)果就是波形顯示,不直觀,檢測結(jié)果無直接見證記錄。5、機械波必須具備以下兩個條件：1、要有作機械振動得波源;2、能傳播機械振動得彈性介質(zhì)。6、衰減得原因擴散衰減、散射衰減、吸收衰減介質(zhì)衰減通常就是指吸收衰減與散射衰減,而不包括擴散衰減。7、雙晶探頭具有以下優(yōu)點：（1）靈敏度高 （2）雜波少盲區(qū)小 （3）工件中近場區(qū)長度?。?/p>

12、4）探測范圍可調(diào)8、超聲波探頭對晶片得要求：（1）機電耦合系數(shù)K較大,以便獲得較高得轉(zhuǎn)換效率。（2）機械品質(zhì)因子8 nl較 小，以便獲得較高分辨力與較小得盲區(qū)。（3 ）壓電應(yīng)變常數(shù)d3 3與壓電電壓常數(shù)g 3 3較大,以便獲得較高得 發(fā)射靈敏度與接收靈敏度、（4）頻率常數(shù)Nt較大，介電常數(shù)£較小，以便獲得較高得頻率。（5）居里溫度Tc 較高,聲阻抗Z適當。9、儀器與探頭得綜合性能：1.靈敏度、 2盲區(qū)與始脈沖寬度3 o 分辨力 4.信噪比 5.頻率10、雙探頭法又可根據(jù)兩個探頭排列方式:并列法、交叉法、V型串列法、K型串列法、前后串列法等。11、選擇檢測儀器1、對于定位要求高得情況，

13、應(yīng)選擇水平線性誤差小得儀器、2、對于定量要求高得情況， 應(yīng)選擇垂直線性好，衰減器精度高得儀器。3、對于大型零件得檢測，應(yīng)選擇靈敏度余量高、信噪比高、功率大 得儀器。4、為了有效得發(fā)現(xiàn)近表面缺陷與區(qū)分相鄰缺陷，應(yīng)選擇盲區(qū)小、分辨率好得儀器、5、對于室外現(xiàn)場 檢測,應(yīng)選擇重量輕,示波屏亮度好,抗干擾能力強 便攜式儀器。6、對于重要工件應(yīng)選用可記錄式探傷儀。1 2、橫波斜探頭K值（或折射角）得選擇:當工件厚度較小時,應(yīng)選用較大得K值,以便增加一次波得聲程,避免 近場區(qū)檢測。當工件厚度較大時,應(yīng)選用較小得K值,以減少聲程過大引起得衰減,便于發(fā)現(xiàn)深度較大處得缺 陷。在焊縫檢測中，還要保證主聲束能掃查整個

14、焊縫截面。對于單面焊根部未焊透，還要考慮端角反射問題， 應(yīng)使K=0、71、5,因為K<0、7或K1。5,端角反射率很低，容易引起漏檢。13、 焊縫檢測時探頭K值得選擇應(yīng)遵循以下三方面原則1、使聲束能掃查到整個焊縫截面;2。使聲束中心 線盡量與主要缺陷垂直；3。保證有足夠得靈敏度14、探頭頻率得選擇得因素：1、提高頻率，有利于發(fā)現(xiàn)更小得缺陷;2頻率高，脈沖寬度小，分辨力高;3、頻 率前波長短,則半擴散角小,聲束指向性好,能量集中;4、頻率高,近場區(qū)長度大,對檢測不利。5、頻率增加， 衰減越大;6、對面積狀缺陷,頻率高會形成反射指向性,檢出率降低。15.探頭晶片尺寸得選擇得影響因素：1、晶片

15、尺寸增加，半擴散角減少，波束指向性變好，超聲波能量集中， 對檢測有利、2、晶片尺寸增加，近場區(qū)長度迅速增加,對檢測不利、3、晶片尺寸大，輻射得超聲波能量大， 探頭未擴散區(qū)掃查范圍大,遠距離掃查范圍相對變小,發(fā)現(xiàn)遠距離缺陷能力增強。16、影響聲耦合得因素主要有：1 o耦合層得厚度,2。偶合劑得聲阻抗,3、工件表面粗糙度、4.工件表面形狀、17、影響缺陷定位得主要因素；1。儀器得影響2、探頭得影響3o工件得影響 4、操作人員得影響 5、試塊得影響1 8、影響缺陷定量得主要因素（Do儀器及探頭性能得影響1、頻率得影響2 .衰減器精度與垂直線性得影響3、晶片尺寸得影響4、探頭K值得影響（2）o耦合與衰

16、減得影響1、耦合得影響2、衰減得影響（3）、工件幾何形狀與尺寸得影響（4）、缺陷得影響1、缺陷形狀得影響2、缺陷方位得影響3、缺陷波得指向性4、缺陷表面粗糙度得影響5、缺陷性質(zhì)得影響6、缺陷位置19、試塊得作用：1、確定檢測靈敏度2、測試儀器與探頭得性能3、調(diào)整掃描速度4、 評判缺陷得大小2 0、鑄件得特點：1、組織不均勻2、組織不致密3、表面粗糙,形狀復雜4、缺陷得種類與形狀復雜21.鑄件超聲波檢測得特點：1超聲波透聲性差2干擾雜波嚴重3缺陷檢測要求較低2 2、檢測靈敏度:在確定得聲程范圍內(nèi)發(fā)現(xiàn)規(guī)定大小缺陷得能力。2 3、調(diào)整檢測靈敏度得目得:在于發(fā)現(xiàn)工件中規(guī)定大小得缺陷,并對缺陷進行定位2

17、 4.檢測靈敏度得調(diào)節(jié)方法：1、試塊調(diào)整法2、工件底波調(diào)整法25、超聲探傷儀得幾個主要指標,1、水平線性 2、垂直線性 3、動態(tài)范圍 4。衰減器精度。例1：示波屏上一波高為80%,另一波高為2 0 %，問前者比后者高多少dB?解:二 2 01gH2/Hl=20 1 g80 / 20= 1 2 (dB)答:前者比后者高 1 2dB0例2,縱波傾斜入射到有機玻璃/鋼界面時,有機玻璃中:CL1=273 0 m/s,鋼中CL2=5900m/s, CS2=323 Om/s<>則 第一、二臨界角分別為：a I =2 7 © 6 °a U = 5 7、7°例3：計算

18、2、5P2 0縱波直探頭探測鋼工件時得近場區(qū)長度N、半擴散角8 0與未擴散區(qū)長度b、解：由題意 f=2o 5 MH z , Ds=2 0 mm, CL= 5 900m / s 且入=CL/f近場區(qū)長度:半擴散角：°未擴散區(qū)長度：例4:用2 o 5MH z，直徑14mm縱波直探頭水浸探傷鋼板，已知水層厚度為20mm，鋼中縱波聲速5900 m/s, 水中縱波聲速148 0 m/ s，求鋼中近場區(qū)長度N、解:鋼中縱波波長：，(皿)鋼中近場區(qū)長度：(mm)例5,試計算2 . 5MHZ、10X 12mm方晶片K2。0橫波探頭,有機玻璃中入射點至晶片得距離為12mm,求此探頭 在鋼中得近場區(qū)長度

19、。(鋼中 CS2=3 2 3 0 m/ s )解：0例6 :用單斜探頭直接接觸法檢測325 X 40mm無縫鋼管,求探頭得最大K值？已知:D0= 3 25mmT =40mm 求：最大K值？解：滿足檢測鋼管內(nèi)壁得最大折射角：答:探頭得最大K值為1。15、例7,用20 5P2 0 Z探頭徑向檢測力50 0 mm得實心圓柱體鍛件,CL=5 9 0 Om/s,問如何利用底波調(diào)節(jié)500/02 靈敏度？解:由題意得：計算:500mm處底波與2平底孔反射波分貝差為：2調(diào)節(jié):探頭對準工件完好區(qū)圓柱底面，找出反射最高回波，調(diào)“增益或衰減器”使底波B1達基準80 %高，然 后用“衰減器”增益46 dB,這時62靈

20、敏度就調(diào)節(jié)好了、例8,用2。5P2 0 Z探頭徑向檢測外徑為610 0 0mm,內(nèi)徑為61 0 0mm得空心圓柱體鍛件,CL=590 0m/s問如 何利用內(nèi)孔回波調(diào)節(jié)45 0/02靈敏度？解:由題意得：1 ,匚、八» 1 八八 d 1()00100 a u八I) 一 1d - 1 0()，x - 45022計算：45 0 mm處內(nèi)孔反射波與2平底孔反射波分貝差為A = 201g空 + 101g= 201g 2x2.36x,50+JOO = 34.5(dB)一肛 J D 0 3.14x2210002調(diào)節(jié):探頭對準完好得內(nèi)孔表面，找出最高反射波，調(diào)“增益”使底波B1達基準5 0%高,然后

21、用“衰減 器”增益35 dB作為檢測靈敏度，此時,450/62得檢測靈敏度得調(diào)節(jié)就完成了。必要時再增益6dB作為掃查 靈敏度。例9用2.5P20Z探頭檢測厚度為5 0 mm得小鍛件,采用C S I系列試塊調(diào)節(jié)50/02靈敏度,試塊與鍛件表面 耦合差3 dB,問如何調(diào)節(jié)靈敏度？解:利用CS I系列試塊調(diào)節(jié)靈敏度得方法如下：將探頭對準C S I -1試塊6 2平底孔距離為5 0 m叫調(diào)“增益”使62回波達50%高，然后再用“衰減器” 增益3 d B,這時5 0/02靈敏度就調(diào)節(jié)好了、例10,用2. 5P20Z探頭檢測底面粗糙,厚度為40 0 mm得鍛件，問如何利用1 00 /64平底孔試塊調(diào)節(jié)40

22、0/02 靈敏度？試塊與工件表面耦合差6出、解:計算：100/64與400/62回波分貝差：調(diào)節(jié):探頭對準100 / <:> 4平底孔，找到最高回波后,然后用“衰減器”增益4 2 dB,這時40 0 /02靈敏 度就調(diào)節(jié)好了。這時工件上400/62平底孔缺陷反射波正好達基準高50%o例11,用2、5P2 0 Z探頭檢測4>600得實心圓柱體鍛件，CL= 5 9 00m/ s , a =0。005dB/mm。利用鍛件 底波調(diào)節(jié)60 0 /。2靈敏度,底波達基準高時衰減讀數(shù)為5 0 dB,檢測中在400mm處發(fā)現(xiàn)一缺陷,缺陷波達基準 高時衰減器讀數(shù)為30dB,求此缺陷得當量平底孔

23、直徑為多少？解：由題意得:，N=D2/4X=2 0 74X2> 36=42。3 7 (mm)3N=3X2. 3 7=127(mm) W400(mm),可進行計算；Xb = 6(X)“，I, X/ = 400= 50 - 30 = 20dB. a = 00)5 dBI mm， 代入公式得：2Zr；201g 一 2a(x, -x,) = 20 +2x0.005x200 = 22= =lo 1；= 答:此缺陷得當量平底孔直徑為4>5.6o例12,用2、5P2 0Z探頭沿外圓徑向檢測外徑為4)1000mm,內(nèi)徑為4> 1 00mm得空心圓柱體鍛件，孰二5 900m / s,a = 0

24、o 0 0 5dB/mm,檢測中在20 0 nnn處發(fā)現(xiàn)一缺陷,其反射波比內(nèi)孔反射波低1 2 dB,求此缺陷得當量大小? 解:由題意得:,才/4入=202/4X2. 36= 4 2。37 (mm)=X 4 2、37=12 7 (mm)/2 0 0 (mm),可進行計算；,、i 八八八 乂 .八八D-d 1(X)0-10() dv 八D = 1 OO/zz/H, xK =-=45().，代入公式得：2 常D1000201g = 101g + 2a(x. -=101g-+ 2x0.005x250+12 = 24.5nDxD d 口 § 對 S 100=lo 2 25；=答:此缺陷得當量平

25、底孔直徑為。2 o 8o例13,用2. 5 P20Z探頭檢測40 0 mm厚得鋼鍛件,鋼中CL=59 0 0 m/s ,衰減系數(shù)a =0、005 d B/mm,檢測靈 敏度為400mm處4為OdB o檢測中在250mm處發(fā)現(xiàn)一缺陷,其波高比基準波高20dB,求25 0 mm處64 當量得dB值。并試根據(jù)JB/T473 0.3-20 0 5標準評定該鍛件得質(zhì)量級別。解:條件判別(mm);<mm；符合當量計算得條件。求2 50mm處64當量得dB值 求該缺陷得當量并評級缺陷當量：64+(209.5)dB =64+10。5dB缺陷評級:該鍛件評為m級。例14:用=40。得探頭檢測T=30mm得對接焊縫，儀器接聲程1 ： 1調(diào)節(jié)掃描速度，檢測中在示波屏水平刻度 60處出現(xiàn)一缺陷波,求此缺陷在焊縫中得位置？ 解：由已知得一、二次波