习题2014-超声设备与器材

1、超声检测：超声设备与器材29 由于水中只能传播纵波，所以水浸探头只能进行纵波探伤.( )一、是非题1 超声波探伤中，发射超声波是利用正压电效应，接收超声波是利用逆压电效应.( )2增益lOOdB就是信号强度放大100倍.()3 与锆钛酸铅想比，石英作为压电材料有性能稳定、机电藕合系数高、压电转换能量损失小等优点.( )4 与普通探头相比，聚焦探头的分辨力较高 .( )5 使用聚焦透镜能提高灵敏度和分辨力，但减小了探测范围.( )6 点聚焦探头比线聚焦探头灵敏度高 .(7 双晶探头只能用于纵波检测 .( )8B 型显示能够展现工件内缺陷的埋藏深度.( )9C型显示能展现工件中缺陷的长度和宽度,但

2、不能展现深度.( )10通用AVG曲线采用的距离是以近场长度为单位的归一化距离,适用于不同规格的探头.(11在通用AVG曲线上，可直接查得缺陷的实际声程和当量尺寸.( )12A型显示探伤仪，利用D.G.S曲线板可直观显示缺陷的当量大小和缺陷深度.( )13 电磁超声波探头的优点之一是换能效率高，灵敏度高.( )14 多通道探伤仪是由多个或多对探头同时工作的探伤仪.( )15 探伤仪中的发射电路亦称为触发电路 .( )16 探伤仪中的发射电路亦可产生几百伏到上千伏的电脉冲去激励探头晶片振动.( )17 探伤仪的扫描电路即为控制探头在 工件探伤面上扫查的电路.( )18 探伤仪发射电路中的阻尼电阻

3、的阻值愈大，发射强度愈弱.(19调节探伤仪“深度细调”旋钮时，可连续改变扫描线扫描速度.( )20 调节探伤仪“抑制”旋钮时，抑制越大，仪器动态范围越大.( )21 调节探伤仪“延迟”按钮时，扫描线上回波信号间的距离也将随之改变.( )22 不同压电晶体材料中声速不一样，因此不同压电材料的频率常数也不相同.( )23 不同压电材料的频率常数不一样，因此用不同压电材料制作的探头其标称频率不可能相同.( )24压电晶片的压电应变常数(d 33)大,则说明该晶片接收性能好 .( )25压电晶片的压电电压常数 (g 33)大，则说明该晶片接收性能好.( )26 探头中压电晶片背面加吸收块是为了提高机械

4、品质因素Qm ，减少机械能损耗 .(27 工件表面比较粗糙时，为防止探头磨损和保护晶片，宜选用硬保护膜 .( )28 斜探头楔块前部和上部开消声槽的目的是使声波反射回晶片处，减少声能损失.(30 双晶直探头倾角越大，交点离探测面距离愈远，复盖区愈大.( )31 有机玻璃声透镜水浸聚焦探头，透镜曲率半径愈大，焦距愈大.( )32利用IIW试块上e 50mn孔与两侧面的距离，仅能测定直探头盲区的大致范围.( )33 当斜探头对准 IIW 试块上 R50 曲面时，荧光屏上的多次反射回波是等距离.( )34 中心切槽的半圆试块，其反射特点是多次回波总是等距离出现.( )35与IIW试块相比CSK-1A

5、试块的优点之一是可以测定斜探头分辨力.( )36 调节探伤仪的 “水平”旋钮，将会改变仪器的水平线性 .( )37 测定仪器的“动态范围”时，应将仪器的“抑制”、“深度补偿”旋钮置于关”的位置.( )10 影响仪器灵敏度的旋纽有（D）38 盲区与始波宽度是同一概念 .( )39 测定组合灵敏度时，可先调节仪器的“抑制”按钮，使点噪声电平W10%，再进行测试.( )40 测定“始波宽度”时，应将仪器的灵敏度调至最大.( )41 为提高分辨力，在满足探伤灵敏度要求情况下，仪器的发射强度应尽量调得低一些.(42 在数字化智能超声波探伤仪中，脉冲重复频率又称为采样频率.( )43 双晶探头主要应用于近

6、表面缺陷的探测 .( )44 温度对斜探头折射角有影响，当温度升高时，折射角将变大.(45 目前使用最广泛的测厚仪是共振式测厚仪 .( )46在钢中折射角为600的斜探头，用于探测铝时，其折射角将变大.(47“发射脉冲宽度”就是指发射脉冲的持续时间.( )48 软保护膜探头可减少粗糙表面对探伤的影响 .( )49 脉冲发射式和穿透式探伤，使用的探头式同一类型、50 声束指向角较小且声束截面较窄的探头称作窄脉冲探头.(是非题答案1 X2X3X4O5O6 O7X8O9O10O11 X12O13X14X15X16 O17X18X19O20X21 X22O23X24X25O26 X27X28X29X3

7、0X31 O32O33X34O35O36 X37O38X39X40X41 O42X43O44O45X46 X47O48O49X50X)C、缺陷回波的大小和超声传播的时间以上都是2 A 型扫描显示， “盲区”是指（ C ）A近场区声束扩散角以外的区域C、始脉冲宽度和仪器阻塞恢复时间以上都是3 A 型扫描显示中，荧光屏上垂直显示大小表示（A超声回波的幅度大小、缺陷的位置C、被探材料的厚度、超声传播时间4 A 型扫描显示中，水平基线代表A超声回波的幅度大小、探头移动距离C声波传播时间、缺陷尺寸大小脉冲反射式超声波探伤仪中，产生触发脉冲的电路单元叫做A.发射电路B .扫描电路C .同步电路显示电路脉冲

8、反射式超声波探伤仪中，产生时基线的电路单元叫做（A.扫描电路 B .触发电路 C同步电路发射电路发射电路输出的电脉冲，其电压通常可达（A）A几百伏到上千伏B、几十伏 C、几伏1伏发射脉冲的持续时间叫（ AA始脉冲宽度、脉冲周期C 、脉冲振幅D 、以上都不是探头上标的2.5MHZ是指（B）A.重复频率B .工作频率C .触发脉冲频率以上都不对二、选择题1 A 型扫描显示中，从荧光屏上直接可获得的信息是（缺陷的形状和取向A缺陷的性质和大小A.发射强度和增益旋钮衰减器和抑制.以上都是C.深度补偿11 仪器水平线性的好坏直接影响A缺陷性质判断.缺陷大小判断12C缺陷的精确定位.以上都对仪器的垂直线性好

9、坏会影响A. 缺陷的当量比较.AVG曲线面板的使用C.缺陷的定位以上都对13接受电路中，放大器输入端接收的回波电压约有（D）0.001 1 伏14同步电路每秒钟产生的触发脉冲数为（ B ）A.几百伏B . 100伏左右 C . 10伏左右 DD 以上都不对15调节仪器面板上的“抑制”旋钮会影响探伤仪的（D）A. 1 2个 B数十个到数千个C 与工作频率有同A.垂直线性B .动态范围 C .灵敏度D .以上全部16大器的不饱和信号高度与缺陷面积成比例的范围叫做放大器的（B）A.灵敏度范围B .线性范围C .分辨力范围 D .选择性范围17单晶片直探头接触法探伤中，与探测面十分接近的缺陷往往不能有

10、效地检出，这是因为（C）A.近场干扰B .材质衰减C .盲区 D .折射18同步电路的同步脉冲控制是指（D）A发射电路在单位时间内重复发射脉冲次数19BCD扫描电路每秒钟内重复扫描次数探头晶片在单位时间内向工件重复辐射超声波次数以上全部都是表示探伤仪与探头组合性能的指标有（ B ）A水平线性、垂直线性、衰减器精度A74dB 66dB 60dB 80dBB. 灵敏度余量、盲区、远场分辨力C. 动态范围、频带宽度、探测深度D.垂直极限、水平极限、重复频率20使仪器得到满幅显示时 丫轴偏转板工作电压为 80V,现晶片接收到的缺陷信号电C）压为40mv若要使此缺陷以 50%垂直幅度显示，仪器放大器应有

11、多大增益量？（21 脉冲反射式超声波探伤仪同步脉冲的重复频率决定着：A扫描长度 B .扫描速度 C .单位时间内重复扫描次数D.锯齿波电压幅度A.晶片厚度的函数22 压电晶片的基频是： （ A ）施加的脉冲宽度的函数C.放大器放大特性的函数以上都不对23 探头的分辨力： （ B ）A.与探头晶片直径成正比与频带宽度成正比C.与脉冲重复频率成正比以上都不对24 当激励探头的脉冲幅度增大时：A.仪器分辨力提高仪器分辨力降低，但超声强度增大对试验无影响C.声波穿透力降低25 探头晶片背面加上阻尼块会导致：A. Qm降低，灵敏度提高Qm 值增大，分辨力提高C. Qm值增大，盲区增大Qm 值降低，分辨力

12、提高A.应减小阻尼块26 为了从换能器获得最高灵敏度：应使用大直径晶片C.应使压电晶片在它的共振基频上激励D 换能器频带宽度应尽可能大27超声试验系统的灵敏度: ( A )A.取决于探头、高频脉冲发生器和放大器B .取决于同步脉冲发生器282930313233343536C.取决于换能器机械阻尼D.随分辨力提咼而提咼换能器尺寸不变而频率提高时：A.横向分辨力降低C.近场长度增大C)般探伤时不使用深度补偿是因为它会：A.影响缺陷的精确定位C.导致小缺陷漏检晶片共振波长是晶片厚度的A. 2 倍已知 PZT-4 的频率常数是A. 0.8mm.声束扩散角增大.指向性变钝.影响AVG曲线或当量定量法的使

13、用A). 1/2 倍.以上都不对2000m/s , 2.5MHz的PZT-4晶片厚度约为:. 1.25mm. 1.6mm在毛面或曲面工件上作直探头探伤时，应使用:A.硬保护膜直探头C.大尺寸直探头目前工业超声波探伤使用较多的压电材料是:A.石英.钛酸钡联合双直探头的最主要用途是:A.探测近表面缺陷C.精确测定缺陷高度. 0.4mm.软保护膜直探头.高频直探头C).锆钛酸铅.硫酸锂.精确测定缺陷长度.用于表面缺陷探伤超声波探伤仪的探头晶片用的是下面哪种材料:A.导电材料B .磁致伸缩材料面哪种材料最适宜做高温探头:()C .压电材料D .磁性材料373839404142434445A.石英硫酸锂

14、.锆钛酸铅.铌酸锂面哪种压电材料最适宜制作高分辨率探头：A.石英.锆钛酸铅下列压电晶体中哪一种做高频探头较为适宜（A.钛酸钡(Q=5470m/s)C. PZT( CL=4400m/s)表示压电晶体发射性能的参数是（A.压电电压常数g33C.压电应变常数d33.偏铌酸铅.钛酸钡C)以下关于爬波探头的叙述，哪一条是错误的（A.爬波探头的外形和结构与横波斜探头类似.钛酸锂（ CL=7400m/s）.钛酸铅( CL=4200m/s).机电耦合系数 K.以上全部B.当纵波入射角大于或等于第二临界角时，在第二介质中产生爬波C.爬波用于探测表层缺陷D.爬波探测的深度范围与频率f和晶片直径D有关窄脉冲探头和普

15、通探头相比（D）A. Q值较小.灵敏度较低.频带较宽.以上全部采用声透镜方式制作聚焦探头时，设透镜材料为介质1，欲使声束在介质2 中聚焦，选用平凹透镜的条件是A. Z1>Z2B. C1<C2C. C1>C2D. Z1<Z探头软保护膜和硬保护膜相比，突出优点是（A透声性能好B .材质衰减小C.有利消除耦合差异.以上全部以下哪一条，不属于数字化智能超声波探伤仪的优点A检测精度高，定位定量准C.可记录存储信号以下哪一条，不属于双晶探头的优点（A.探测范围大B .盲区小A)B).频带宽，脉冲窄.仪器有计算和自检功能.工件中近场长度小.杂波少46以下哪一条，不属于双晶探头的性能指

16、标（D）47484950A.工作频率晶片尺寸斜探头前沿长度和 K 值测定的几种发放中，A.半圆试法和横孔法B 双孔法超声探伤系统区别相邻两缺陷的能力称为：A.检测灵敏度B .时基线性C .探测深度哪种方法精度最高：.直角边法 D .C .垂直线性A ）、.近场长度不一定，须视具体情况而定D .分辨力用以标定或测试超声探伤系统的，含有模拟缺陷的人工反射体的金属块叫：A.晶体准直器B .测角器C .参考试块 D .工件对超声探伤试块材质的基本要求是： （ D ）C）A.其声速与波探工件声速基本一致B. 材料中没有超过2mn平底孔当量的缺陷C. 材料衰减不太大且均匀D ）相同D. 以上都是A.长横孔

17、B.平底孔C.球孔D.以上B和选择题答案1 C2 C3 A4 C5 C6 A7 A8 A9 B10 D11 C12 A13 D14 B15 D16 B17 C18 D19 B20 C21 C22 A23 B24 B25 D26 C27 A28 C29 B30 A31 A32 B33 C34 A35 C36 D37 C38 B39 C40 B41 D42 C43 C44 B45 A51 CSK- n A试块上的1 X 6横孔，在超声远场，其反射波高随声程的变化规律与C46 D47 A48 D49 C50 D51 D三、简答题简述超声波探伤仪中同步电路的作用？超声波探伤仪中发射电路中的阻尼电阻有什

18、么作用？超声波探伤仪的接收电路由哪几部分组成？“抑制”旋钮有什么作用？什么是压电晶体？举例说明压电晶体分为几类？何谓压电材料的居里点？哪些情况要考虑它的影响？探头保护膜的作用是什么？对它有哪些要求？声束聚焦有什么优点？简述聚焦探头的聚焦方法和聚焦形式？超声波探伤仪主要性能指标有哪些？简述超声探伤系统主要性能指标有哪些？10窄脉冲超声场有哪些特点？11对超声波探伤所用探头的晶片材料有哪些要求12什么是试块？试块的主要作用是什么？13试块有哪几种分类方法？我国常用的试块有哪几种？14 试块应满足哪些基本要求？使用试块时应注意什么？15 我国的 CSK-IA 试块与 IIW 试块有何不同 ?德国和日

19、本对 IIW 试块作了哪些修改？16 超声波探伤仪和探头的主要性能指标有哪些？ 简答题答案1 答：同步电路又称触发电路，它每秒钟产生数十至数千个脉冲，触发探伤仪的扫描电路，发射电路等，使之 不掉一致，有条不紊地工作，因袭，同步电路是真个探伤仪的指挥“中枢”2 答：改变阻尼电阻 R0 的阻值可改变发射强度，阻值大发射强度高，发射的声能多，阻尼电阻阻值小，则发 射强度低。但改变 R0 阻值也会改变探头电阻尼的大小，影响探头分辨力。3 答：（ 1）接收电路由衰减器，射频放大器，检波器和视频放大器等几部分组成。2）调节“抑制按钮”可使低于某一电平的信号在荧光屏上不予显示，从而减少荧光屏上的杂波。但使用

20、“抑制”时，仪器的垂直线性和动态范围均会下降。4 答：（ 1）某些晶体受到拉力或压力产生变形时，产生交变电场的效应称为正压电效应。在电场的作用下，晶体发生弹性形变的现象，称为逆压电效应。正、逆压电效应统称为压电效应。能够产生压电效应的俄材料称为压电材料。由于它们多为非金属电介质晶体结构，故又称为压电晶体。2）压电晶体分为：单晶体：如硫酸锂、磺酸锂、铌酸锂等。多晶体：如钛酸钡、钛酸铅 ,锆钛酸铅（ PZT ）等。5 答：（ 1）当压电材料的温度达到一定值后，雅典效应会自行消失，称该温度值为材料的居里温度或居里点，用 Te 表示。同一压电晶体有不同的 上居局里温度和下居里温度。不同的压电晶体，居里

21、温度也不一样。2）对高温工作进行探伤时，应选用上居里点较高的压电晶片制作探头。在寒冷地区探伤时，应选用下居里点较低的压电晶片做探头。6 答：（ 1）保护膜加于探头压电晶片的前面，作用是保护压电晶片和电极，防止其磨损和碰坏。2）对保护膜的要求是：耐磨性好，强度高，材质衰减小，声透性好，厚度合适。7 答：（ 1）聚焦的声束，声能更为集中，中心轴线上的声压增强，同时可改善声束指向性，对提高探伤灵敏度，分辨力和信噪比均为有利。曲面晶片直接聚焦2）聚焦方法： 采用声透镜片聚焦3）聚焦形式：点聚焦和线聚焦。8 答：探伤仪性能是指仅与仪器有关的性能，主要有水平线性，垂直线性和动态范围等。1）水平线性：也称时

22、基线性或扫描线性，是指探伤仪扫描线上显示的反射波距离与反射体距离成正比的程度。水平线性的好坏以水平线性误差表示。2）垂直线性：也称放大线性或幅度线性，是指探伤仪荧光屏上反射波高度与接收信号电压成正比的程度。垂直线性的好坏以垂直线性误差表示。3）动态范围：是探伤仪荧光屏上反射波高从满幅（垂直刻度100%）降至消失时（最小可辨认值）仪器衰减器的变化范围。以仪器的衰减器调节量（ dB 数）表示。9 答：系统性能是仪器，电缆、探头特性的综合反映，即探伤仪和探头的组合性能，主要有信噪比，灵敏度余量，始波宽度，盲区和分辨力。1）信噪比：是探伤仪荧光屏上界面反射波幅与最大杂波幅度之比。以dB 数表示。2）灵

23、敏度余量：也称综合灵敏度。是指探测一定深度和尺寸的反射体，当其反射波高调到荧光屏指定高度时，探伤仪剩余的放大能力。以此时衰减器的读数（ dB 值表示）。3）始波宽度：也称始波占宽，它是指发射脉冲的持续时间，通常以一定灵敏度条件下，荧光屏水平“0”刻度至始波后沿与垂直刻度 20%线交点间的距离所相当的声波在材料中传播距离来表示。4）盲区：是探测面附近不能弹出缺陷的区域。以探测面到能够探出缺陷的最小距离表示。6mm 或 9mm 的两个反射面反射波幅相等时，波峰与波谷比值的dB 数表示。10 答：一般以脉冲持续时间的长短来区分脉冲的宽窄。按付里叶级数将脉冲波展开， 窄脉冲包含的谐波频率宽5）分辨力：

24、是在探伤仪荧光屏上能够把两个相邻缺陷作为两个反射信号区别出来的能力。分辨力可分为纵向分辨力和横向分辨力。通常所说的分辨力是指纵向分辨力。一般以相距因此窄脉冲又为宽频谱脉冲，其特点是：1）因脉冲持续时间短，故纵向（距离）分辨率高。2）横向分辨率主要是由声束扩散角决定，而窄脉冲的最大声束扩散角由它所含最低频率成分决定，故中心频率相同的窄脉冲比宽脉冲声束扩散角大，即窄脉冲的横向分辨率较宽脉冲低。3）脉冲所含的各谐波成份都有自己的近场、远场和声压分布规律。高频成份的近场长、低频成分的近场短，由于窄脉冲所含的频率范围宽，在近场区，不同频率谐波声压迭加，各峰值互相抵消，使近场区距离振幅 曲线变得平滑，减小

25、了干涉现象所造成的影响。4）超声波探伤时，入射波与回波有时回产生干涉，从而影响探伤灵敏度和准确性。采用窄脉冲有利于消除干涉，提高信噪比。5）窄脉冲所含频谱宽，有利于开展频谱分析技术。6）产生窄脉冲需要使用高阻尼探头，并需用很窄的电脉冲激励，因此窄脉冲的探测灵敏度较低。11 答：对晶片材料一般有以下要求：（1）材料厚度机电耦合系数Kt要大，径向机电耦合系数Kp要小，即Kt/ Kp值要大，从而获得较高的转换频率，有利于提高探测灵敏度和信噪比。2）材料机械品质因数宜小一些，使晶片在激励后能很快回到静止状态，使声脉冲持续时间尽可能短，有利于提高纵向分辨力，减小盲区。3）晶片激励后所产生的声脉冲应具有良

26、好的波形，其频谱包络线应接近于高斯曲线，有利于改善近场区4）的声压分布。晶片材料与被检材料声阻抗应尽量接近，在水浸探伤时，晶片材料与水的声阻抗应尽量接近，以利于 阻抗匹配。对一发一收的探头，应选择压电发射系数d33大的材料做发射晶片，选择压电接收系数g33大的材料做接收晶片。6）高温探伤应选择居里点高的材料做晶片。7）制造大尺寸探头应选择介电常数小的材料做晶片。12 答 :按一定用途设计制作的具有简单几何形状人工反射体的试样，通常称为试块，试块和仪器、探头一样，是超声波探伤中的重要工具。其主要作用是：1.确定探伤灵敏度，在超声探伤前常用试块的某一特定的人工反射体来调整探伤灵敏度。 2.测试仪器

27、和探头的性能，超声波探伤仪和探头一些重要性能，如放大线性、水平线性、动态范围、灵敏度余量、分辨力、盲区、探头的入射点、K 值等都是利用试块来测试的。3.调整扫描速度，利用试块可以调整仪器示波屏上水平刻度值与实际声程之间的比例关系即扫描速度，以便对缺陷进行定位。4.评定缺陷的大小，利用某些试块绘出的距离一波幅一当量曲线（即实用AVG）来对缺陷定量，是目前常用的定量方法之一。13答：（1）按试块的来历分：（a）标准试块。是由权威机构制定的试块，试块的材质、形状、尺寸及表面状态都有权威部门统一规定。如国际焊接学会IIW试块和IIW2试块。（b）参考试块。是由各部门按某些具体探伤对象制定的试块，如 C

28、S1， CSK IIA 试块等。（2）按试块上人工反射体分：（a）平底孔试块，一般平底孔试块上加工有底面为平面的平底孔，如CS 1、cs 2试块。（b）横孔试块。横孔试块上加工有与探测面平行的长横孔或短横孔，焊缝探伤中CSKIIA (长横孔）和CSK IIIA （短横孔）试块。（C）槽形试块。槽形试块上加工有三角尖槽或矩形槽，如无缝钢管探伤中所有的试块，内、外圆表面就加工有三角尖槽。我国常有的试块有：（1） 机械部颁布的平底孔标准试块，CS 1和CS2试块。（2）压力容器无损检测 JB4730 94规定的试块，CSK IA、CSK IIA、CSK IIIA、阶梯形试块等。14 答：试块材质要均

29、匀，内部杂质少，无影响使用的缺陷。加工容易，不易变形和腐蚀，具有良好的声学性能。试块的平行度、垂直度、光洁度和尺寸精度都要符合一定的要求。使用试块时要注意：试块要在适当部位编号，以防混淆。试块在使用和搬运过程中应注意保护，防止碰伤或擦伤。使用试块时应注意清除反射体内的有无和锈蚀。4)注意防止试块锈蚀。注意防止试块变形。平板试块尽可能立放，防止重压。15 答：我国的 csKIA 试块是在 IIW 试块基础上改进后得到的。主要改进有：1 ）将直孔 50 改为 50 、44、40台阶孔，以便于测定横波斜探头的分辨力。2）将 R100 改为 R100、R50 阶梯圆弧，以便于调整横波扫描速度和探测范围

30、。K 值。3）将试块标定的折射角改为K 值（ K tg ），从而可直接测出横波斜探头的德国和日本，在 R100圆心处两侧加开宽为 0.5，深为2的沟槽，皆宜获得 R100圆弧面的多次反射，克服了 IIW试块调整横波探测范围和扫描速度不便的特点。16 答：超声波探伤仪的主要性能指标有：1）垂直线性：是指仪器示波屏上波高与探头接受信号之间成正比的程度，垂直线性的好坏影响缺陷定量精度。2）水平线性：是指仪器示波屏上时基线显示的水平刻度值与实际声程之间成正比的程度，或者说是示波屏上多次底波等距离的程度，水平线性的好坏以水平线性误差来表示。（3）动态范围：是指示波屏容纳信号大小的能力，将满幅度100%某波高用 衰减器 衰减到刚能识别的最小值所需要衰减的分贝值就是仪器的动态范围，以仪器的dB 数来表示。探头的主要性能指标有：斜探头的入射点，是指其主声束轴线与探测面的交点，入射点至探头前沿的距离称为探头前沿长度，测定入射点和前沿长度是为了便于