超聲檢測計(jì)算題類型

1、超聲檢測計(jì)算題類型及例題超聲檢測計(jì)算題類型及例題20132013年年1212月月1 我們總是想辦法用已有的知我們總是想辦法用已有的知識(shí)來解決新出現(xiàn)的問題識(shí)來解決新出現(xiàn)的問題1、波長、頻率和波速波長、頻率和波速Cf3 例題例題1 1（1.11.1）鋁（A1）的縱波聲速為6300m/s，橫波聲速為3100m/s，試計(jì)算2MHz的聲波在鋁（A1）中的縱、橫波波長？ 解：已知解：已知C CL L=6300m/s, C=6300m/s, Cs s =3100 m /s =3100 m /s f=2 f=210106 6 Hz Hz =C/f=C/f 縱波縱波 L L=C=CL L/f=6.3/f=6.3

2、10106 6/2/210106 6=3.5=3.5（mmmm） 橫波橫波 s s=C=Cs s/f=3.1/f=3.110106 6/2/210106 6=1.55=1.55（mmmm）42 2、 聲阻抗聲阻抗ZC5 例題例題2 2 甘油的密度為1270kg/m3，縱波聲速為1900m/s，試計(jì)算其聲阻抗？ 解：已知解：已知C CL L=1900m/s=1900m/s1.9 1.9 10103 3 m/s, m/s, =1270kg/m =1270kg/m3 3 =1.27 =1.2710103 3kg/mkg/m3 3 Z= Z= C=1.9 C=1.9 10103 3 1.271.271

3、0103 3 =2.4 =2.410106 6kg/mkg/m2 2s s6 3 3、波高比的分貝值、波高比的分貝值1220lgHH 7 4 4、聲壓反射率、聲壓反射率t t和聲壓透射率和聲壓透射率（1.141.141.151.15）2121ZZrZZ2212ZtZZ8 例題例題3 3 不銹鋼與碳素鋼的聲阻抗約差1%，試計(jì)算超聲波由不銹鋼進(jìn)入碳鋼時(shí)，復(fù)合界面上的聲壓反射率。 解：設(shè)碳鋼的聲阻抗解：設(shè)碳鋼的聲阻抗Z Z鋼鋼=1=1，則不銹，則不銹鋼的聲阻抗鋼的聲阻抗Z Z不不=1-1%=0.99=1-1%=0.99 1 0.990.011 0.991.990.005 0.5%ZZrZZ鋼水鋼水9

4、4 4、聲壓往復(fù)透射率、聲壓往復(fù)透射率（1.161.16、5.95.9、5.115.11）2221211)(4rZZZZT往)1 (2rrT往2323ZZZZr104 4、聲壓往復(fù)透射率、聲壓往復(fù)透射率（波高比）（波高比）rrrTBS21lg20lg20rrrrTrBS2)1 (lg20lg202323zzzzr11 鈦鋼鈦鋼22ZZ27.4-4.6r=0.25Z +Z27.4+4.6T=1-r =1-0.25 =0.9375r0.25=20lg=20lg-11.46(dB)T0.9375ZZ1.527.4=0.896Z +Z1.5+27.4r=20lg(dB)T r- r0.2520lg10

5、.50.9375 0.896水鈦水鈦 例題例題 從鋼材一側(cè)探測剛鈦復(fù)合板，已知從鋼材一側(cè)探測剛鈦復(fù)合板，已知=46106kg/m2S， =1.5106kg/m2S，=27.4106KG/m2S求求 *a. 界面聲壓反射率界面聲壓反射率 *b. 底面聲壓反射率底面聲壓反射率 *c. 界面回波與底面回波界面回波與底面回波dB差差 *d. 如將鈦底面浸在水中，問此時(shí)的界面回波與底面回波差多少如將鈦底面浸在水中，問此時(shí)的界面回波與底面回波差多少dB？ 解：解：125 5、折射定律、折射定律（1.41.4、1.81.81.91.9）21sinsinCC22111sinsinsinsinsinSsLLSs

6、LLLLCCCCC13 例題：（例題：（7.77.7） 采用鋼焊縫探傷用的K=1斜探頭（C L1=2700m/s，鋼Cs=3200m/s）。檢驗(yàn)?zāi)撤N硬質(zhì)合金焊縫（Cs=3800m/s），其實(shí)際K值為多大？ 解：解：K=1 tgK=1 tg1 1=1 =1 1 1=45=45O O 根據(jù)折射定律：根據(jù)折射定律： K K2 2=tg=tg57.1=tg=tg57.1o o=1.5=1.5 14111sinsinSLCC5966. 045sin32002700sinsin121oSLCC221sinsinSLCC8397. 05966. 027003800sinsin122LSCCo1 .57938

7、7. 0sin126 6、臨界角、臨界角（1.51.51.71.7）211sinLLICC211sinSLIICC111sinLSIIICC15例題： 解： 已知鋼中CL=5900m/s，CN=3230 m/s，水中CL=1480m/s，超聲波傾斜入射到水/鋼的界面。 求1和II。12110sin1480sin14,55900LILCC12110sin1480sin27.33230LIISCC167 7、材料衰減系數(shù)、材料衰減系數(shù))3()(2)/lg(20dB15 . 0）反射損失：NTTmnBBnm17)3(2-6)/1lg(206dB;15 . 02）擴(kuò)散衰減引起的損失反射損失：NTTBB

8、8、單一介質(zhì)縱波波源近場長度24SSFDN18例題例題 ：試計(jì)算5P14SJ5P14SJ探頭，在水中（CL=1500m/s）的指向角和近場區(qū)長度？ （1.5度；163毫米） 解：已知解：已知f=5MHz=5f=5MHz=510106 6HzHz，D=14mmD=14mm，C CL L=1500m/s=1.5=1500m/s=1.510106 6mm/smm/s， =C/f =C/f =1.5=1.510106 6 /5 /510106 6 =0.3 =0.3（mm)mm) N=N=（D D2 2/4/4）=14=142 2/4/40.3=1630.3=163（mm) mm) 199、半擴(kuò)散角1

9、0sin 1.2270SSDD1010sin5722sin5722aabb20a或b一定平行于所在的坐標(biāo)軸面 例題：例題：試計(jì)算率f=5MHZ，邊長=13mm的方晶片，在鋼中（CL=5900m/s）主聲速半擴(kuò)散角為多少度？ 解：解：6605.9 101.185 101.185757513Cmmfa211010、未擴(kuò)散區(qū)、未擴(kuò)散區(qū)1.64bN22 例題：例題： 已知鋼中CL=5900m/s，水中CL=1480m/s，求2.5MHZ、20mm縱波進(jìn)探頭在鋼和水中輻射的縱波聲場的近場區(qū)長度N、半擴(kuò)散角0和未擴(kuò)散區(qū)長度b各為多少？（42.4毫米；8.28度；69.5毫米；168.9毫米；2.07度；2

10、77毫米） 解：解：225,92.362.52042.444 2.361.641.64 42.469.5CmmfDNmmbNmm2311、近場區(qū)在兩種介質(zhì)中的分布近場區(qū)在兩種介質(zhì)中的分布21S122222122CDCN=N -L=-LC4CN -介質(zhì)II中的近場長度C -介質(zhì)I中的波速C -介質(zhì)II中的波速 -介質(zhì)II中的波長24 例題：例題：用CL=2730m/s，、20mm的縱波直探頭水浸探傷鋼板，已知水層厚度為20mm，鋼中CL=5900m/s，水中CL=1480m/s，求鋼中近場長度為多少？ 解：解：21S122222CDCN=N -L=-LC4C=2014802037.44 2.36

11、5900mm251212、橫波近場長、橫波近場長coscos2sSFN 2613、斜探頭在介質(zhì)中的近場長度tgtgLFLNNsS122coscos27減去探頭內(nèi)部占有的近場長度L2:入射點(diǎn)到假想波源的距離14、規(guī)則反射體的回波聲壓（平底孔）220 xFFPPfSf122112xxlg402814、規(guī)則反射體的回波聲壓（長橫孔）xDxFpPfsf22031232112xxlg102914、規(guī)則反射體的回波聲壓（短橫孔）ffsfDxlxFpP2031232112xxlg103014、規(guī)則反射體的回波聲壓（球孔）xxFpPsf4021222112xxlg203114、規(guī)則反射體的回波聲壓（大平底面和

12、實(shí)心圓柱曲面）x2FPPs001212xxlg2032332121123131134 20040lg40lg0()2 400回波高度 24 024()2 20040lg40lg-24()2 800回波高度 24 （ 24）0()xdBxdBxdBxdB 回波聲壓計(jì)算回波聲壓計(jì)算: :例題例題1: 1:已知x3N，200mm處2平底孔回波高為24 dB，求400mm處4平底孔和800mm處2平底孔回波高各為多少dB？ 解：解：340220200222242422224223.14371.692222 2.361ssffssffffP F FPxP FDPxxP FP FDPPxxxDXmmxxD

13、 平底孔 長橫孔 例題例題2 2 試計(jì)算在遠(yuǎn)場，頻率為2.5MHZ的超聲波探測3平底孔與1長橫孔回波高相等時(shí)的聲程。 解：解：15、 DGSDGS（AVGAVG）曲線）曲線35xANDfGDS歸一化距離歸一化缺陷當(dāng)量例題例題: :用2P20Z直探頭，檢驗(yàn)厚度為340mm的餅形鋼鍛件，要求探傷靈敏度為4mm，如利用通用型A、V、G曲線以底波調(diào)整探傷靈敏度，試計(jì)算A和G。 解：解：225.92.952203444 2.95340103440.220fCmmfDNmmxANDGD3616、壓電晶片頻率常數(shù)頻率常數(shù)N N20LCtfN37例題：例題： 某探頭晶片的波速為CL=5740m/s，晶片厚度t

14、=0.574mm，求該探頭的標(biāo)稱頻率為多少？ 解：解：066025.74 105 1022 0.574llCNt fCfHzt 3817、儀器水平線性誤差水平線性誤差%1008 . 0maxba39例題：用IIW試塊測定儀器的水平性線，當(dāng)B1 、B5分別對(duì)準(zhǔn)2.0和10.0時(shí)，B2 、B3 、B1分別對(duì)準(zhǔn)3.98、5.92、7.96，求該儀器的水平線性誤差多少？ 解：3maxmax65.920.08100%0.80.08100%1%0.8 10Baab：4018、儀器儀器垂直線性誤差：垂直線性誤差：)%(21ddD4119、底波法調(diào)節(jié)靈敏度（平行底面和圓柱曲底面）f2x=20lg2（平底孔與底

15、面同距離）4222220lgfBxx（大平底與平底孔距離不同，Xf:平底孔 XB大平底距離）19、底波法調(diào)節(jié)靈敏度（空心圓柱體）Ddxflg102lg202431919、借助試塊調(diào)節(jié)靈敏度、借助試塊調(diào)節(jié)靈敏度12122140lgxx44例題：例題： 用2.5P20Z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。 解解: :mmfC36. 25 . 2590022220lg2 2.36 50020lg45.53.14 2xdB 45備注：備注：以基準(zhǔn)試件調(diào)好靈敏度后，數(shù)值為正則需要增益，反之，需要衰減 例題：例題：用2.5P20Z探頭探傷為400

16、mm的工件，如何利用150mm處4平底孔調(diào)節(jié)400/2靈敏度？ 解：解：122140lg4 40040lg292 150 xxdB 46解：1） 2）22225.92.362.5220lg10lg2 2.36 20070020lg10lg35.53.14 21100220lg10lg2 2.36 20070020lg10lg39.53.14 21100ffCmmfxdDdBxdDdB 47用2.5P 14Z直探頭檢驗(yàn)外徑1100mm，壁厚200mm筒行鍛鋼件（X L=5900 m/s）。（1）在外圓周作徑向探傷時(shí)，如何用內(nèi)壁曲面回波調(diào)節(jié)探傷靈敏度（=2mm）？ （2）在內(nèi)壁作徑向探傷時(shí)，如何用

17、外壁曲面回波調(diào)節(jié)探傷靈敏度（=2mm）？20、當(dāng)量計(jì)算法評(píng)定缺陷（平面和曲底面）)(22lg2022BfBfBfxxxx48適用于平底面和實(shí)心圓柱曲底面調(diào)節(jié)靈敏度，來計(jì)算缺陷當(dāng)量的情況下，Xf：平底孔缺陷至談側(cè)面的距離，XB，平面底面至探測面的距離大平底除以平底孔得上式。Bf：底波與平底孔缺陷的回波分貝差。Xf-XB一定與分子分母對(duì)應(yīng)起來。20、當(dāng)量計(jì)算法評(píng)定缺陷（空心圓柱體）22220lg10lg2 ()fBfBxdxDxx 4920、當(dāng)量計(jì)算法評(píng)定缺陷（以平底孔為基準(zhǔn)）1212212140lg2 ()xxxx50（以平底孔為基準(zhǔn)，平底孔對(duì)平底孔）注意X2-X1一定與分子分母對(duì)應(yīng)起來。定量計(jì)

18、算題例題:用2MHz，20直探頭對(duì)鍛件探傷，發(fā)現(xiàn)距探測面240mm處有一缺陷，其回波高度比150/2試塊平底孔回波高6dB。求此缺陷的平底孔當(dāng)量。 解：12211640140lg15040lg62 240104.520.3125xxmm 51例題：鍛鋼件厚度320mm，用2.5MHz，20直探頭探傷。發(fā)現(xiàn)距探測面240mm處有一波高為36dB的缺陷波，而探頭在工件完好處測得底面回波高度為52dB。求此缺陷的平底孔當(dāng)量 解：222216205,92.362.5220lg2 2.36 24020lg5236163.143202706.5410fBfBCmmfxxmm52*例題:用2.5MHz，20

19、直探頭探測厚度350mm的鍛鋼件，探傷靈敏度在200/2平底孔試塊上校正，當(dāng)試塊平底孔回波達(dá)基準(zhǔn)高度時(shí)，測得工件中150mm處有一波高16dB的缺陷，求此缺陷的平底孔當(dāng)量。（試塊材質(zhì)衰減不計(jì)，工件材質(zhì)衰減為雙=0.02dB/mm，工件與試塊耦合差4 dB）注意此處 用試塊校準(zhǔn)，所以僅僅考慮工件150mm距離的材質(zhì)衰減、在試塊衰減不計(jì)的情況下。假如考慮試塊衰減如何做？解：12312121234011640.02 1502320040lg40lg2 150105.630.667xxmm 53綜合計(jì)算題：綜合計(jì)算題： 有一鍛鋼曲拐，用有一鍛鋼曲拐，用4MHz4MHz，1414直探頭探測其直探頭探測其

20、軸頸（直徑）軸頸（直徑）280mm280mm），要求），要求33當(dāng)量缺陷不漏檢，問利當(dāng)量缺陷不漏檢，問利用曲拐的扇形平面（厚用曲拐的扇形平面（厚320 mm320 mm）如何調(diào)探傷靈敏度？（曲）如何調(diào)探傷靈敏度？（曲率補(bǔ)償率補(bǔ)償6dB6dB，材質(zhì)衰減不計(jì)），探測時(shí)發(fā)現(xiàn)距探測面，材質(zhì)衰減不計(jì)），探測時(shí)發(fā)現(xiàn)距探測面180mm180mm處有一波高為處有一波高為10dB10dB的缺陷，求此缺陷的平底孔當(dāng)量。的缺陷，求此缺陷的平底孔當(dāng)量。 解：2222121122110405.91.474.022 1.4728020lg20lg283.1433202863428040lg40lg103 180103.4

21、20.5185BCmmfxxdBxxmm 54解：用2.5MHz，14直探頭探測厚度300mm的鍛鋼件，技術(shù)條件規(guī)定不允許2當(dāng)量缺陷存在，材料衰減系數(shù)為x=0.02dB/mm，利用工件底面如何調(diào)節(jié)探測靈敏度？在此靈敏度下發(fā)現(xiàn)距探測面200mm處有一缺陷，其最高回波為22dB，問此缺陷當(dāng)量？ 221212212111184015.92.362.5222.3630020lg20lg413.14240lg2 ()30040lg20.02(300200)220030040lg224182200103.760.75fCmmfxdBxxxxmm 55例題： 用2.5P 20Z直探頭檢驗(yàn)厚度為380mm的鋼

22、鍛件（C L=5900m/s），材質(zhì)衰減系數(shù)=0.01dB。檢驗(yàn)中在130mm深發(fā)現(xiàn)一缺陷，其波幅較底波低7 dB。求此缺陷當(dāng)量多大？ 解：222212205.92.362.5220lg2 ()22.36 13020 lg20.01(130380)3.143807751266.84.110fBffBBcmmfxxxxlmm 56 例：用2.5MHZ，20直探頭，探測厚400mm鍛鋼件，要求檢測靈敏度不低于4平底孔當(dāng)量，已測得工件一次底波高100，二次底波高為20，若考慮衰減， 問： 如何用工件底面調(diào)探傷靈敏度？（CLCL鋼5900/s5900/s）用150/2150/2平底孔試塊如何調(diào)靈敏度？

23、（試塊與工件材質(zhì)相同，表面偶合補(bǔ)償差4dB4dB）上述靈敏度下發(fā)現(xiàn)探測面下300mm300mm缺陷波比基準(zhǔn)高20dB20dB，求缺陷當(dāng)量。 解： dB20lg 20lg 20lg 31.5dB 注意此處：因?yàn)樵诒倔w上調(diào)節(jié)，不存在材質(zhì)衰減補(bǔ)償。 先求材質(zhì)衰減系數(shù)： 雙 0.02dB/mmPPB242X2414.340036.22400620100lg20 再求150/2與400/4dB差 dB120lg 40lg 5dB 材質(zhì)引起dB差為 dB2（400-150）雙2500.025dB 42PP150*4400*2 表面補(bǔ)償： dB34dB dB總dB1+ dB2+ dB35+5+414Db 將

24、150/2反射波調(diào)至基準(zhǔn)高再提高14dB。 dB120lg =20lg =20lg dB2（400-300）雙1000.022dB 則 20-220lg ,即1840lg ,解得：X=8.45mm。 4PPX22223004400X92X92X3X 見課本P266例題21、外圓面周向橫波可檢測最大壁厚2(1)2(1)21mDTSinDKK65計(jì)算題(5.175.19、5.21、7.9）例題（5.19）解：mmKKDTm6 .31)894. 01 (300)2121 (2600)11 (22206622、焊縫缺陷定位（聲程法）cossinsdsl2211KsdkKslcos2sinsTdsl22121KsTdKKsl6722、焊縫缺陷定位（水平法）Kldl直讀KlTdl2直讀6822、焊縫缺陷定位（深度法）直讀dKdl2dTdKdl69計(jì)算題（7.57.6）例題（7.5）解：6022 2550 30 2022fddTmm 602.57522fd