超声波课后习题答案

1、超声检测公式及计算题武玉林O 一一年 5 月铝（Al）的纵波声速为6300m/s,横波声速为3100m/s。试计算2MHz解:声波在铝中的纵、横波波长CL 6300 103L - - 3.15( mm)L f 2 106CS 3100 103/、S 1.55( mm)f 2 106* 甘油的密度为1270kg/m3,纵波声速为1900m/s,计算其声阻抗解： Z c 1270 1900 2.4 106kg/m2 s5P20X 10K2探头，楔块中声速 CL1=2700m/s,钢中声速 CL2=5900m/s,CS2=3200m/s,求探头入射角为多少度sin aciisin 0Cs2解:tg

2、1K tg 12 63.40sin sin. 1/CL1 sin( sinCL1CS2CS21 27000sin 1( sin 63.4) 4903200已知钢中Cs钢=3200m/s,某硬质合金中，Cs硬=4000m/s,铝中Cs铝=3080m/s,求用探测钢的横波斜探头探测硬质合金和铝时的实际K值为多少sin a sin BCl1 C s2解：、一， 设入射角为，楔块中严速为cL有在钢中，钢 tg-1K tg-11.0 450sin sin 钢 sin 硬 CL有CSf冈CS硬硬 sin 1(磬更sin钢)CS钢K硬tg 硬 tg61.10 1.8sin sin a sin 硬 CL有CS

3、钢CS硬铝 sin 1(c,口 sin 钢)CS钢K铝tg 铝tg42.400.9sin铝 CS1/400000sin ( sin 45 ) 61.13230sin铝CS铝.1/308000sin ( sin 45 ) 42.43230*示波屏上有A、B、C三个波，其中A波高为满刻度的C波为20%。、设A波为基准（0dB）,则B、C波各为多少dB、设B波为基准（10dB）,则A、C波各为多少dB、设C波为基准（-8dB）,则A、B波各为多少dB80%, B 波为 50%,A 20lgHiH2解:201gHiH2、B 0C 0 工b 201g201gHeHaHbHac50 201g8020201

4、g一 804dB12dB、AC 10、AB Ae4 10a88 201gH .10 201g A Hb1201g e 10Hb8010 201g 14dB5020201g 2dB50H 080201g A -8 201g-8 4dBeHb 88He50 201g -8200dB*示波屏上有一波高为满刻度的100%,但不饱和。问衰减多少dB后，该波正好为10%解:H1100201gL 201g 20(dB)H210* 示波屏上有一波高为80mm,另一波比它低16dB,问另一波高为多少解：201g 也 出 1020H1 H1_J6*示波炉:有成嵩男0 40%0须制自隔薮9高若增益6dB后该波为多高

5、解:201gH2H11240 10 2010(%)6不锈钢与碳钢的声阻抗差约为1%,试计算超声波由不锈钢进入碳钢时,复合界面的声压反射率。r Z2乙Z2Z1解： 设Z钢 1, Z不 1-0.01 0.99Z钢不Z钢Z不1-0.991 0.990.005 0.5%某工件厚度T=240mm,测得第一次底波为屏高90%,第二次底波为屏高15%,如果忽略反射损失，试计算该材料的衰减系数。(B1 B2) 6 a解:B1 02T20lg 1 6B22T201嘿6o.o2dB/mm2 240试计算5P14S豚头在水中的(C=1500m/s)的指向角和近场区长度。D24入解:CL 1500 103 -0.3m

6、mf 5.0 10670 70 丝 1.50D 14D241424 0.3163mmCl=解:C=590=1.18mm f 5 106试计算频率f=5MHz,边长a= 13mm的方形晶片，在钢中（ 5900m/s ）的主声束半扩散角为多少度1-11-1 1.18 o57 575.17a 13* 已知钢中Cl= 5900m/s,水中Cl= 1480m/s.求、0 20mm纵波直探头在钢中和水中辐射的纵波声场的近场区长度N、半扩散角0 0和未扩散区长度b各为多少解:D200 70 b = 1.64N D钢中:c 5900 103f 2.5 1062.36mmD242024 2.3642.4mm70

7、 700 Db=1.64N = 1.642.3608.2602042.4= 69.5mm水中:c 1480 103f 2.5 1060.592mm70 D2024 0.592168.9mm700.592202.070b=1.64N = 1.64168.9= 277mm用、0 20mm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/so求钢中近声场长度N'N2CC2解:C25900 1032.5 1062.36mmN' N2 L1C1c2D2L1CC22024 2.36201480590037.4mm用、0 20mm纵波直探头水浸

8、探伤铝板，已知铝中近场长度为20mm,铝中 Q=6260m/s,水中 Q=1480m/s。求水层厚度解:C2f1480 1032.5 1060.592mmN N2 喧 4D7-LC22024 0.592-206260148084.3mm用、0 20mm纵波直探头探测厚度为150mm的饼形锻件，已知示波屏上 同时出现三次底波，其中B2=50%衰减器读数为20dB,若不考虑介质衰 减，求B1和B3达到50%高时衰减器读数各为多少dBX o42 20lg 以X1解：wB1 2012 20 20产2 15020 20lg20 6 26dB150B3 2032 20 20lg&X32 15020

9、 20lg20-3.5 16.5dB3 150已知xmN, 200mm处0 2平底孔回波高度为 24dB,求400mm处0 4平底孔和800mm处0 2平底孔回波高度各为多少dB白2401g(J)2 x1解：2cX2421 24 401gq1x224 401g 皤 24dB3 2431 24 401g"1 x324 401g 2f§ 0dB2 800PZT-4的声速C=4000m/s,如制作频率为的晶片，晶片厚度应为多少mmNt tf。ClCl2f0100k100 2 ”，1 Y1 22 894解:C,4000 103t 0.8mm2f02 2.5 106某探头的频率常数N

10、t=200Hz - m,频率f=,求该晶片厚度为多少解：Nt tf0200103-0.08mm2.5 106某探头晶片的波速 C=5740m/s,晶片厚度t=,求该探头的标称频率为多 少解：5740 1035 106 Hz 5MHz2 f01Cl用IIW试测定仪器的水平线性，当 Bl和B5分别对准和时，B、B3和B4分别对准、，求该仪器的水平线性误差为多少解：a 6 5.92 0.08 maxamax0.8bamax100% 黑.8100%0% 1%用CSK-IA式块测定斜探头和仪器的分辨力，现测得台阶孔。50、0 44反射波等高的波峰高hi=80%,波谷高h2=25%,求分辨力为多少201g

11、hi h2解:201g " h280201g -2510dB用K2探头在CSK-IA式块上利用R50和R100反射面按水平1 ： 1调节时基线，两反射波应调在第几格111 250K 1 K 2100K1 K2解:50k1501 K50 244.71100用探头径向探测。500mm的圆柱形工件，CL=5900m/s,如何利用工件底波调节500/ 0 2灵敏度A 201g2入fTT Df2解:Clf5900 103 -2.36mm2.5 106201g2 xDf22 2.36 500201g厂3.14 2245.5dB将工件完好处第一次底波调至荧光屏基准线, 再用衰减器将增益提高45.5

12、dB.用探头径向探测。1000mm的圆柱形钢工件，CL=5900m/s,如何利用工 件底波调节500/0 4灵敏度201g 2 .2f兀 Df x B解:Clf201g5900 1032.5 1062 Xf 22 Df XB2.36mm2 2.36 5002201g 27.4dB3.14 42 1000用探头径向探测400mm的工件，如何利用150mm处© 4平底孔调节400/0 2灵敏度42401g92 X11240 lg2 x140 lg44002 15029 dB用探头探测500mm的工件，CL=5900m/s,探伤中在200mm处发现一缺陷,解:ISI樱/ HSI 1b多29

13、dBC|5900 103L - 2.36mmf2.5 1062 xf220lg2Df xBn 2 xf2f xB10 /202 2.36 200212/203.14 500 10l2/205.5mm用水浸法探测40mm厚的钢板，要求钢板四次底波与第二次界面波重合, 其水层距离应为多少nTnT 4 40斛： H40mm44用水浸二次波重合法探伤 T=40mm的钢板，仪器在钢试块上按1: 2调节扫描速度，并校正“零点”。求: 、水层厚度为多少、钢板中距上表面12mm的缺陷回波的水平刻度值为多少、示波屏上T f=50处缺陷在钢板中的位置解:HnT2 4020mm20 421240 6 4611.5d

14、B50 - 20 4 ) 2 10 2 20 mm 2用充水探头采用三次重合法检测 T=60mm的钢板，水层厚度应调节为多解:nT 3 60H 45mm44对钛/钢复合板在复层一侧作接触法检验，已知钛与钢的声阻抗差约为40%,试计算复合层界面回波与底波相差多少 dBZ2ZiZ2乙4Z1Z2(Z1 Z2)24S20lgce 1 r220lg解：设Z钢 1 Z钛1-0.4 0.6Z钢-Z钛Z钢Z钛1-0.61 0.60.251 r2 1 0.252 0.93820lg20lg0.9380.25从钢材一面探测钢/钛复合板，已知Z钢=46X 106kg/m2s,Z钛=xi06kg/m2 s,不计扩散衰

15、减和材质衰减，求：、复合界面声压反射率。、底波与复合界面回波的dB差值。解： Z钛-Z钢27.4-46八“r-0.25Z钛 Z钢27.4 462_2T 1 r2 1 0.252 0.93620lg1-r220lg0.9360.2511.5dB今有一批0 50x 6mm的无缝钢管，采用水浸聚焦横波探伤，若透镜曲率半径为40mm,求应采用偏心距和水层距离。X 0.251R 0.458rH FR2x22C Jrr 12-FF 2.2rCiCi C2Ci解：F 2.2r 2.2 40 88mm- 0.251R 0.458r0.251 25 0.458 19x7.5mm22H F-R2-x2 88、25

16、2 7.52 88 23.8 64mm直径300mm、壁厚20mm的钢管作周向斜角探伤，采用K=2的斜探头合 适吗TmDo11 K-(1sin 3 -(1. K )Tm"K2)22 '1 K1 22用接触法周向横波探伤外圆直径D=300mm壁厚t=60 mm的钢管，可使解： + D。”tm 于(1 sin3002(1 ) 15.8k: 20mm2:1 22不合适采用K=2的斜探头对外径为600mm的钢管作接触法周向探伤，能扫查 到的最大厚度为多少解：D0D0Ktm U(1 sin ) _T_(1)22:1 K2600“2、(1 -：) 31.7 mm用的探头的K值最大为多少r

17、. 1 rsin B B sin -解：sinRR、探伤时发现距探测面200mm处有一缺陷，波高为15dB,求此缺陷的平底孔当量。解:2 xf201g2Df2在工件无缺陷完好部位基准局度,再用衰减器5.92 300201g25 41dB3.14 22将一次底波调至荧光屏增益41dBc 2002 -300401g -2x11x215_211 9 10-40x11040 3.16mm用2P20Z直探头对钢锻件探伤，发现距探测面 240mm处有一缺陷，波高比150/0 2试块平底孔回波高解:2x121 401g1x262 必0 10401506dB,求此缺陷平底孔当量。_2121迎10方x14.52

18、mm用直探头探测外径1100mm ,壁厚200mm的筒形钢锻件(C=5900m/s ).、在外圆周作径向探测时，如何用内壁曲面回波调节探伤灵敏度=2mm)、在内圆周作径向探测时，如何用外壁曲面回波调节探伤灵敏度=2mm) 201g2入f m d 9101g 兀$ D解:2 xf）、201g2Dfc 5.9 , 2 200201g 25丁3.14 222 xf）、201gDf2101gqD700101g37.5 2 35.5dB1100101gqDc 5.9 , 2 200201g 25丁3.14 22700101g37.5 2 39.5dB1100用直探头探测厚度350mm的饼形钢锻件(C=5

19、900m/s )，将底波调节为40dB进行探伤。、此探伤灵敏度是否符合 JB/T4730-200函准要求、探伤时发现一单个缺陷，深 200mm,波幅29dB,求此缺陷当量。解:201g201g2 Xf Df2 2 xf22Df XB2 350201g25 42.4dB （不符合）3.14 22Df22 xf2XB102048.4$ 201g2 入 J o /、-22 口(x xb) 兀小xb解:BfDf22 Xf2 201g 2 (xfxb)Df XB2 xf2Bf 2 (xf xB )xB10202 59 130225716.77 0.01 2(130-380)203.14 380 10Df

20、 ,16.7 4.1mm板厚20mm的焊缝，外表面焊缝宽度30mm,内表面焊缝宽度20mm, 用前沿距离18mm的探头探伤，为保证声束能扫查到整个焊缝，探头 K值应如何选择K a b T解：30 20 18K aJ° 2 2 2.15T20用斜探头探测RB-2试块上深度d1=40mm和深度d2=80mm的© 3横孔,分别测得简化水平距离L'1=45mm, L'2= 105mm,试计算探头K值和前沿距离L0oL Lo L解:L KdL0 l1' Kd1L0 l2, Kd2L0 45 40KL0 105 80KK 1.5L0 15L Kd检验板厚T= 22mm的焊缝，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解：为保证用一、二次波扫查到整个焊缝截面，要求:K0a b L030/2 20/2 171.922K 2 1.9故K2探头能扫查到整个焊缝 截面。用5P10X探头检验板厚T=25mm的钢板对接焊缝，扫描比例按深度 2：1调节。探伤时在水平刻度60mm处发现一缺陷波，求此缺陷的深度和水平距离。L Kdd 2Td角牛：60”30 >T225 ,故缺陷