超声检测计算题类.ppt

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1、超声检测计算题类型及例题,1,1、波长、频率和波速,2,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=2106 Hz =C/f 纵波L=CL/f=63106/2106=3.5（mm） 横波s=Cs/f=3.1106/2106=1.55（mm）,3,2、 声阻抗,4,例题2 甘油的密度为1270kg/m3，纵波声速为1900m/s，试计算其声阻抗？ 解：已知CL=1900m/s1.9 103 m/s, =1270kg/m3 =1.27103kg/m

2、3 Z= C=1.9 103 1.27103 =2.4106kg/m2s,5,3、波高比的分贝值,6,4、声压反射率t和声压透射率（1.141.15）,7,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%=0.99,8,4、声压往复透射率（1.16、5.9、5.11）,9,在底面全反射的情况下，声压往复透射率与声强透射率在数值上相等P38,4、声压往复透射率（波高比）界面回波与底面回波dB差值,10,例题 从钢材一侧探测刚钛复合板，已知=46106kg/m2S， =1.5106kg/m2

3、S，=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：,11,5、折射定律（1.4、1.81.9）,12,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=1.5,13,6、临界角（1.51.7）,14,例题： 解： 已知钢中CL=5900m/s，CN=3230 m

4、/s，水中CL=1480m/s，超声波倾斜入射到水/钢的界面。 求1和II。,15,7、材料衰减系数,16,8、单一介质纵波波源近场长度,17,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=5106Hz，D=14mm，CL=1500m/s=1.5106mm/s， =C/f =1.5106 /5106 =0.3（mm) N=（D2/4）=142/40.3=163（mm),18,9、半扩散角,19,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）

5、主声速半扩散角为多少度？ 解：因为是正方形，不存在a和b的问题,20,10、未扩散区未扩散区内，平均声压可看做常数。,21,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：,22,11、近场区在两种介质中的分布出现零或负值如何考虑？P63,23,例题：用CL=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

6、，求钢中近场长度为多少？ 解：,24,12、横波近场长,25,13、斜探头在介质中的近场长度,26,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）,27,14、规则反射体的回波声压（长横孔）,28,14、规则反射体的回波声压（短横孔）,29,14、规则反射体的回波声压（球孔）,30,14、规则反射体的回波声压（大平底面和实心圆柱曲面）,31,32,回波声压计算: 例题1:已知x3N，200mm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：,33,例题2 试计算在远场，频率为2.5MHZ的超声波探

7、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,34,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：,35,16、压电晶片频率常数N,36,例题： 某探头晶片的波速为CL=5740m/s，晶片厚度t=0.574mm，求该探头的标称频率为多少？ 解：,37,17、仪器水平线性误差,38,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：,39

8、,18、仪器垂直线性误差：,40,19、底波法调节灵敏度（平行底面和圆柱曲底面）,41,19、底波法调节灵敏度（空心圆柱体）,42,19、借助平底孔试块调节灵敏度,43,例题： 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:,44,备注：大平底除以平底孔，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：,45,解：1） 2）,46,用2.5P 14Z直探头检验外径1100mm，壁厚200mm筒行锻钢件（X

9、 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调节探伤灵敏度（=2mm）？ 注：lg700/1100一定是负值,20、当量计算法评定缺陷（平面和实心圆柱曲底面）,47,适用于平底面和实心圆柱曲底面（相当于大平底声压公式）调节灵敏度，来计算缺陷当量的情况下，Xf：平底孔缺陷至探测面的距离，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。2a（xf-Xb）分别得正或得负的意义？,20、当量计算法评定缺陷（空心圆柱体）,48

10、,20、已知灵敏度后，由当量计算法评定缺陷（以平底孔为基准）,49,（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，其回波高度比150/2试块平底孔回波高6dB。求此缺陷的平底孔当量。 解：,50,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：,51,*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

11、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）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。如果不是因为衰减存在，也许波高会更高。所以加上7dB，这种情况绝对不能用a（X2-X1）。假如考虑试块衰减如何做？ 解：,52,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

12、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：,53,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？ 在本体上调节的公式。,54,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：,55,例：用2.5MHZ，20直探头，探

13、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： dB20lg 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 dB120lg 40lg 5dB 材质引起dB差为 dB2（400-150）双2500.0

14、25dB,表面补偿： dB34dB dB总dB1+ dB2+ dB35+5+414Db 将150/2反射波调至基准高再提高14dB。, dB120lg =20lg =20lg dB （400-300）双1000.022dB 则 20-220lg ,即1840lg ,解得：X=8.45mm。,见课本P266例题,26、重合法探伤,63,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？ （

15、20毫米）,64,备注：20*4相当于多少钢，除以2后 表示刻度值,21、外圆面周向横波可检测最大壁厚,65,计算题(5.175.19、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（7.57.6）,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,