超聲波課后習(xí)題答案

1、超聲檢測(cè)公式及計(jì)算題武玉林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(jì)算2MHz聲波在鋁中的縱、橫波波長(zhǎng)。解:ClfCSf6300 1032 1063100 1032 1063.15( mm)1.55( mm)27*1.2甘油的密度為1270kg/m3，縱波聲速為1900m/s,計(jì)算其聲阻抗。解:Z c 1270 19002.4 106kg/m2 s1.4 5P20 X 10K2探頭，楔塊中聲速 CLi=2700m/s，鋼中聲速 C2=5900m/s,CS2=3200m/s,求探頭入射角為多少度?解:tg sin CL11K tg sin C

2、S21263.4°C|1sin 3Cs2.1/2700sin (3200sin 1 (-CL1 sinCS2sin 63.4)49°CS硬=4000m/s,鋁中 CS鋁1.8 已知鋼中CS鋼=3200m/s,某硬質(zhì)合金中,=3080m/s,求用探測(cè)鋼的K1.0橫波斜探頭探測(cè)硬質(zhì)合金和鋁時(shí)的實(shí)際K值為多少?解:在鋼中，*1.1050%、sin a sin 3C l1Cs2CL有Cs鋼.1/CS硬Cs硬 CS鋁1 Z-硬sin(sin鋼丿sin(-CS鋼K硬tg 硬 tg61.101.8sinsin鋼sin硬sin鋁sin鋁CL有CS鋁設(shè)入射角為，楔塊中聲速為CL有 鋼 tg-

3、1K tg-11.0450sin sin 鋼 sin 硬CS鋼CS硬-1 / CS鋁-、sin (-sin 鋼)CS鋼tg 鋁 tg42.400.9sin 450)1 3080.0sin ( sin 45 )3230示波屏上有A B、C三個(gè)波，其中A波高為滿刻度的80%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?61.1042.4°B波為20lgH解:H1 20lgH2、B0b20lgHB 20lg50 4dBHa80C 0c20lgHc"2020lg12dB

4、Ha80、A10a10H20lg A10 20lg80Hb50C10c1020lgHc 102020lg2dBHb50、Aa820lgHa -8 20lg80-84dBHC20Bc820lg508 20lg-8 0dBHc2014dB*1.11示波屏上有一波高為滿刻度的100%但不飽和。問(wèn)衰減多少dB后,該波正好為10%解:20lg 也 20lg10020(dB)H210*1.12示波屏上有一波高為80mm另一波比它低16dB,問(wèn)另一波高為多少？解:H11020*1.13H2 H1 1020801610 藥 12.7(mm)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

5、為多高?解:12H2 H1 102010(%)40 10 206H 2 H1 102040 102080(%)1.15不銹鋼與碳鋼的聲阻抗差約為1%,試計(jì)算超聲波由不銹鋼進(jìn)入碳鋼時(shí)，復(fù)合界面的聲壓反射率。J乙Z2乙解：設(shè)Z鋼 1，Z不Z鋼-Z不 r Z鋼 Z不1-0.011-0.991 0.990.990.0050.5%1.17 某工件厚度T=240mm測(cè)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(jì)算該材料的衰減系數(shù)。a(B1B2) 62T解:20lg邑 6 B?2T20lg90 615 o.o2dB/mm2 240*2.1試計(jì)算5P14SJ探頭在水中的(G=1500m

6、/s)的指向角和近場(chǎng)區(qū)長(zhǎng)度。70 D解:Clf型口3 0.3mm70 DD2N 45.0 10670 03 1.5014142163mm4 0.32.2解:C = 590啤"18mmf 5 106試計(jì)算頻率f = 5MHz邊長(zhǎng)a= 13mm的方形晶片，在鋼中(CI =5900m/s )的主聲束半擴(kuò)散角為多少度?57 57 1185.17°a13*2.3已知鋼中 Cl = 5900m/s,水中 Cl = 1480m/s.求 2.5MHz © 20mn縱波直探頭在鋼中和水中輻射的縱波聲場(chǎng)的近場(chǎng)區(qū)長(zhǎng)度N半擴(kuò)散角0 0和未擴(kuò)散區(qū)長(zhǎng)度b各為多少?70 D b = 1.64N

7、解:鋼中c 5900 1032.4鋼中解:D2f 2.5202c 2.36mm10642.4mm4 2.3670 236 8.2602070 Db=1.64N = 1.64 42.4=69.5mm=-c 1480 103D2f 2.5202r 0.592mm106168.9mm4 0.592” 0.592"070 2.0702070 Db=1.64N = 1.64 168.9=277mm用2.5MHz、© 20mn縱波直探頭水浸探傷鋼板，已知水層厚度為20mmG=5900m/s,水中G=1480m/s。求鋼中近聲場(chǎng)長(zhǎng)度。N'5900 1032.5106N'N

8、2L1ID22024 2.36 2014805900N2 L1CC22.36mmL1C37.4mm解:N21480 103廠 0.592mm2.5 1064 2 C2L1C2024 0.592-206260 84.3mm14802.5 用2.5MHz、© 20mn縱波直探頭水浸探傷鋁板，已知鋁中近場(chǎng)長(zhǎng)度為20mm鋁中C=6260m/s,水中G=1480m/s。求水層厚度。2.6 用2.5MHz、© 20mn縱波直探頭探測(cè)厚度為150mm勺餅形鍛件，已知20dB,若不考慮示波屏上同時(shí)出現(xiàn)三次底波，其中B2=50%衰減器讀數(shù)為介質(zhì)衰減，求B1和B3達(dá)到50癇時(shí)衰減器讀數(shù)各為多少

9、dB?2 6 26dB叱解：BJ20 12 2020B320 32 2020lgxX32020lg2503 15020-3.5 16.5dB求 400mn處© 42.7 已知x >3N, 200mn處© 2平底孔回波高度為24dB,平底孔和800mn處© 2平底孔回波高度各為多少dB?解：224324240lg 込<P2 X1242124 40lg40lg4 2002 40024dB243124 40lg40lg2 2002 8000dB3X11X32X11X22.5MHz的晶片，晶片厚度3.1 PZT-4 的聲速G=4000m/s,如制作頻率為 應(yīng)為

10、多少mm解:NttfoClt NtCl2f0tf嗎 0.8mm2 2.5 10640003.3解:Nttfo某探頭的頻率常數(shù)Nt=200Hzm頻率f=2.5MHz,求該晶片厚度為多少？t 吐叮3 0.08mmf02.5 1063.4某探頭晶片的波速CL=5740m/s,晶片厚度t=0.574mm,求該探頭的標(biāo) 稱頻率為多少?解：tCl2f0Cl-5740 1036f0 5 106Hz 5MHz2t 2 0.5743.6 用IIW試測(cè)定儀器的水平線性，當(dāng) Bl和&分別對(duì)準(zhǔn)2.0和10.0時(shí),amiax0.8b 100%&、B3和B4分別對(duì)準(zhǔn)3.98、5.92、7.96 ,求該儀器

11、的水平線性誤差為多少?解：amax 6 5.920.08amax0.8b 100% 號(hào) 100% 1%50、©3.7 用CSK-IA試塊測(cè)定斜探頭和儀器的分辨力，現(xiàn)測(cè)得臺(tái)階孔©44反射波等高的波峰高h(yuǎn)i=80%波谷高h(yuǎn)2=25%求分辨力為多少?解： X 20lg 虹 20lg80 10dBh2254.3 用K2探頭在CSK-IA試塊上利用R50和R100反射面按水平節(jié)時(shí)基線，兩反射波應(yīng)調(diào)在第幾格?ll50K100K解:l5050k100kJ1 K24.6 用2.5P20Z探頭徑向探測(cè)© 500mm勺圓柱形工件，G=5900m/s,如何l10089.4利用工件底波調(diào)

12、節(jié)500/ © 2靈敏度? 20lg2入x7-2 nDf解:Cl5900 103 2.36mmf 2.5 1062 x2 2.3620lg2 20lgDf2將工件完好處第一次底500 45.5dB 3.14 22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2.5P20Z探頭徑向探測(cè)© 1000mm勺圓柱形鋼工件，G=5900m/s,如何利用工件底波調(diào)節(jié)500/ © 4靈敏度?解:20lg35900 1032.5 1062 xf220lgn2.36mm2入x2Df2XBs 2 2.36Df2xB 20lg1000泄 27.4dB4.8 用2.5P

13、20Z探頭徑向探測(cè)400mn的工件，如何利用150mn處© 4平底孔調(diào)節(jié)400/ © 2靈敏度?林2生 40lg92 X11 x2解：1240 Ig 亠2X1I 440040 Ig 215029 dB移動(dòng)探頭，找到150/ 并調(diào)至熒光屏基準(zhǔn)線，4孔的最大反射波，用衰減器將增益提高29dB4.9用2.5P20Z探頭探測(cè)500mm勺工件，Q=5900m/s,探傷中在200mn處發(fā)現(xiàn)一缺陷，其波高比B低12dB,求此缺陷的當(dāng)量大小為多少?解:5900 1032.36mm2.5 1062 Xf220lg 2Df2XBJ 2 Xf22 2.36 2002(3.14 500 1012/

14、205.1用水浸法探測(cè)40mn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?nT解:Hg 40mm445.2 用水浸二次波重合法探傷T=40mm勺鋼板，儀器在鋼試塊上按1: 2調(diào)節(jié)掃描速度，并校正“零點(diǎn)”。求:、水層厚度為多少?、示波屏上T f=50處缺陷在鋼板中的位置?解: 、H 叵20mm44 、竺上 12406462 220 4 、(50 )210220 mm25.6用充水探頭采用三次重合法檢測(cè) T=60mn的鋼板，水層厚度應(yīng)調(diào)節(jié)為多少?M ,nT3 60解：H 45mm445.9 對(duì)鈦/鋼復(fù)合板在復(fù)層一側(cè)作接觸法檢驗(yàn)，已知鈦與鋼的聲阻抗差約為40%試計(jì)算復(fù)合層界面回

15、波與底波相差多少 dB?r Z2乙Z2 Zi4Z1Z2(Zi Z2)21 r220lgT1 r220lgrr鋼板中距上表面12mmi勺缺陷回波的水平刻度值為多少?解:設(shè)Z鋼 1, Z鈦 1-0.4 0.6r Z鋼-Z鈦Z鋼 Z鈦T 1 r* 210.251 0.60.2520.938T1 r220lg解: rz鈦-z鋼Z鈦 Z鋼1 r21-0.2527.4 460.2520.93620lg1-r220lg0.9360.2511.5dB0.93820lg11.5dB0.255.11從鋼材一面探測(cè)鋼/鈦復(fù)合板，已知Z鋼=46X 106kg/m s,Z鈦=27.4 X 106kg/m2 s，不計(jì)擴(kuò)散

16、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。5.13 今有一批© 50X6mm勺無(wú)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。0.251R0.458rH F Jr2 X2解：F2.2rG c 2C1Q c22.2rC12.2 40 88mm0.251R 0.458r0.25125 0.458 19F-Jr2-x288V252 7.5288 23.8 64mmTmDoTm孰宀）解:tmD0 (1sin2）即1總）晉(1)15.8< 20mmV1225.18 直徑300mm壁厚20mm勺鋼管作周向斜角探傷，采用 K=

17、2的斜探頭合適嗎?11K(1 sin 3) (1=)不合適5.19 采用K=2的斜探頭對(duì)外徑為600mn的鋼管作接觸法周向探傷，能掃查到的最大厚度為多少?解:tmD0。Sin )鬟黔肯31.7mm5.21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?sin 33 sin解：sinsin11.Rsin1 9015036.870tgtg36.8700.756.1 用2.5MHz、© 20mn直探頭探測(cè)厚度300mn的鋼鍛件。、如何利用工件底面調(diào)節(jié)© 2mn平底孔當(dāng)量靈敏度?、探傷時(shí)發(fā)現(xiàn)距探測(cè)面200mn處有一缺陷，波高為15d

18、B,求此缺陷的平底孔當(dāng)量。解:2 Xf20lg2 Df2在工件無(wú)缺陷完好部位基準(zhǔn)高度，再用衰減器、2 30020lg25 41dB3.14 22將一次底波調(diào)至熒光屏增益41dB、 212空30040lg2xl1x21510403.16mm_2112 10石x16.3高比150/ © 2試塊平底孔回波高解:21 40lg 丄q1x262 10石1506dB,求此缺陷平底孔當(dāng)量。_212 12 1040x14.52mm6.8用2.5P14Z直探頭探測(cè)外徑1100mm,壁厚200mn的筒形鋼鍛件用2P20Z直探頭對(duì)鋼鍛件探傷，發(fā)現(xiàn)距探測(cè)面240mn處有一缺陷，波(C=5900m/s ).、

19、在外圓周作徑向探測(cè)時(shí)，如何用內(nèi)壁曲面回波調(diào)節(jié)探傷靈敏度（0=2mm?、在內(nèi)圓周作徑向探測(cè)時(shí)，如何用外壁曲面回波調(diào)節(jié)探傷靈敏度（0=2mm 20lg 2 Z2 冗（）10lg解:、20lg、20lg2 xf20 lg2Df2c 5.9 _2 2002.53.14 222 xf20lgc 5.9 _2 2002.53.14 22d10lg D"I 70010lg1100s d10lgF37.52 35.5dB6.910lg 旦0110037.52 39.5dB用2.5P20Z直探頭探測(cè)厚度350mm勺餅形鋼鍛件（C=5900m，將底波調(diào)節(jié)為40dB進(jìn)行探傷。、此探傷靈敏度是否符合JB/T

20、4730-2005 標(biāo)準(zhǔn)要求?、探傷時(shí)發(fā)現(xiàn)一單個(gè)缺陷,深 200mm波幅29dB,求此缺陷當(dāng)量。解:、20lg、20lg2 592.53.14 350DfJ48.47mm40 2910 20Df22 xf22Df XB2 Xf2 35020 lg25 42.4dB （不符合）3.14 22Df22 Xf2xB1020200248.46.10用2.5P20Z直探頭檢測(cè)厚度380mm勺鋼鍛件（C=5900m/9，材質(zhì)衰減系數(shù) a=0.01dB/mm檢驗(yàn)中在130mn深發(fā)現(xiàn)一處缺陷，其波幅比底波低7dB。求此缺陷當(dāng)量。20lg 小22 a (x Xb )解:BfDf2xf 2飛2(Xf Xb)Df%

21、2Xf2Bf 2 (Xf xB )xB1020220lg 7.12 130225()16.77 0.01 2(130-380)3.14 380 1020Df 7167 4.1mm板厚20mn的勺焊縫，外表面焊縫寬度30mm內(nèi)表面焊縫寬度20mm用前沿距離18mm勺探頭探傷，為保證聲束能掃查到整個(gè)焊縫，探頭K值應(yīng)如何選擇?K a b L0 T解:a b loT3020“一 一 1822 2.15207.3 用斜探頭探測(cè)RB-2試塊上深度di=40mn和深度d2=80mm勺© 3橫孔,分別測(cè)得簡(jiǎn)化水平距離L' i=45mm L' 2= 105mm試計(jì)算探頭K值和前沿距離L00解:LL1-0KdLL KdLo l1' Kd1L04540KK 1.5Lo l2' Kd2Lo10580KL0 157.4選用y a b L030/2 20/2 17K022TK