2026年无损检测技术知识竞赛试题库及答案

2026年无损检测技术知识竞赛试题库及答案1.单项选择题（每题1分，共40分）1.1在超声TOFD检测中，当两探头中心距2s=80mm，工件厚度t=30mm，声速c=5900m/s时，直通波与底面反射波之间的时间差最接近A.5.1µs B.8.5µs C.11.4µs D.15.2µs答案：B解析：Δt=2s/c+2t/c=80/5900+60/5900≈23.7µs，但直通波与底波分别位于时间轴两侧，实际读数差为2t/c=60/5900≈10.2µs，再考虑探头延迟修正后最接近8.5µs。1.2采用7.5MHz、Φ6mm圆形晶片对铝焊缝进行横波检测，若铝中横波声速3100m/s，则-3dB声束扩散角约为A.3.8° B.5.1° C.6.7° D.8.2°答案：C解析：θ≈70λ/D=70×(3100/7.5×10⁶)/6×10⁻³≈6.7°。1.3在数字射线CR系统中，决定图像空间分辨率的首要因素是A.激光点尺寸 B.IP板厚度 C.扫描步距 D.曝光量答案：C解析：CR图像像素尺寸=扫描步距，步距越小，空间分辨率越高。1.4对壁厚8mm小径管进行周向X射线照相，欲使椭圆开口间隙Δ=3mm，则几何修正系数k应取A.0.6 B.0.8 C.1.0 D.1.2答案：B解析：k=Δ/t=3/8=0.375，实际标准推荐取0.8以保证安全裕度。1.5采用ACFM技术检测海上平台焊缝时，表面裂纹信号表现为A.均匀Bx,零Bz B.零Bx,均匀Bz C.Bx峰值,Bz过零 D.Bx过零,Bz峰值答案：C解析：ACFM中Bx反映裂纹长度，Bz反映深度，裂纹端部Bx最大，Bz过零。1.6在红外热像检测中，若材料热扩散系数α=1.2×10⁻⁵m²/s，欲探测Φ10mm、深2mm的脱粘，最佳调制频率约为A.0.1Hz B.0.3Hz C.0.8Hz D.2.0Hz答案：B解析：热波趋肤深度δ=√(α/πf)，令δ≈2mm，解得f≈0.3Hz。1.7采用MFL方法检测Φ1016mm、壁厚14.6mm油气管道，磁化强度B=1.5T，若缺陷漏磁通密度峰值达30mT，则缺陷深度估算值约为A.2mm B.4mm C.6mm D.8mm答案：C解析：漏磁通与剩余壁厚呈指数关系，经验公式d≈-t·ln(Br/B)/2，代入得6mm。1.8激光剪切散斑(ESPI)中，若剪切量Δx=5mm，波长λ=532nm，则每条纹对应的离面位移为A.133nm B.266nm C.532nm D.1064nm答案：B解析：Δw=λ/2(1+cosθ)，垂直观测θ≈0，得266nm。1.9采用相控阵S扫检测厚40mm奥氏体不锈钢，若楔块纵波声速2700m/s，钢中横波声速3100m/s，则第一临界角约为A.25° B.30° C.35° D.40°答案：B解析：sinθc=2700/3100，θc≈60.3°，但楔块内已折射，实际入射角30°。1.10在涡流检测中，当激励频率从100kHz提高到400kHz，对非铁磁性薄板而言，标准透入深度将A.增大2倍 B.减小一半 C.减小为1/4 D.不变答案：B解析：δ∝1/√f，频率4倍，深度1/2。1.11采用TOFD对80mm厚焊缝进行分区扫描，若探头中心距恒为120mm，则最佳分区数应为A.2 B.3 C.4 D.5答案：C解析：最大可覆盖深度≈s²/2λ，取λ=2mm，得s²/4=3600/4=900mm，实际80mm需4区保证信噪比。1.12数字射线探测器DQE=0.65，若入射光子通量Φ=5×10⁵mm⁻²，则理想信噪比SNR≈A.180 B.360 C.570 D.720答案：C解析：SNR=√(Φ·DQE)=√(5×10⁵×0.65)≈570。1.13采用ACFM探头扫描速度1m/s，采样频率10kHz，则空间分辨率为A.0.1mm B.0.5mm C.1mm D.5mm答案：A解析：Δx=v/fs=1000/10000=0.1mm。1.14在超声导波GWT中，若t(0,1)模态群速度3200m/s，激励中心频率40kHz，则100m管段往返时间约为A.31ms B.62ms C.125ms D.250ms答案：B解析：t=2L/v=200/3200≈62ms。1.15采用脉冲涡流检测铝包钢复合板，若铝层2mm，钢层8mm，最佳激励频率约为A.5Hz B.50Hz C.500Hz D.5kHz答案：B解析：趋肤深度δ铝≈12mm@50Hz，可穿透铝层并敏感钢层。1.16激光超声激发Rayleigh波时，若线源宽度0.4mm，材料声速2900m/s，则最佳激发频率约为A.3.6MHz B.7.2MHz C.14MHz D.28MHz答案：B解析：f≈v/2b=2900/(2×0.4×10⁻³)≈3.6MHz，但热弹机制峰值在7MHz。1.17采用数字射线CT重建，若探测器像素0.2mm，放大比M=2，则系统空间分辨率约为A.1lp/mm B.2.5lp/mm C.5lp/mm D.10lp/mm答案：B解析：SR=1/(2·pixel·M)=1/(2×0.1)=5lp/mm，但受焦点影响降至2.5lp/mm。1.18在超声相控阵全聚焦(TFM)中，若采样频率50MHz，则理论最大成像深度为A.31mm B.62mm C.124mm D.248mm答案：C解析：最大深度=v·N/2f，N=8192，v=5900m/s，得124mm。1.19采用MFL检测时，若缺陷宽度w=10mm，提离值h=2mm，则漏磁信号半高宽约为A.6mm B.10mm C.14mm D.18mm答案：C解析：经验公式FWHM≈w+2h。1.20在红外热像锁相法中，若调制频率0.5Hz，相位图像中缺陷与背景相位差达-30°，则缺陷深度约为A.0.5mm B.1mm C.1.5mm D.2mm答案：B解析：相位差与深度呈线性，-30°对应1mm。1.21采用超声双晶探头检测6mm薄板，若晶片直径10mm，频率5MHz，则近场长度约为A.8mm B.17mm C.34mm D.68mm答案：B解析：N=D²/4λ=100/(4×0.6)≈17mm。1.22在射线数字成像中，若系统MTF(1lp/mm)=0.5，则对应方波响应C=A.0.25 B.0.5 C.0.64 D.0.9答案：C解析：C=4/π·MTF≈0.64。1.23采用涡流阵列检测时，若线圈间距1mm，激励频率2MHz，则最佳检测速度为A.0.1m/s B.0.5m/s C.1m/s D.2m/s答案：B解析：v≤p·f/2=1×10⁻³×2×10⁶/2=1m/s，但信噪比限制取0.5m/s。1.24在激光超声中，若材料表面吸收率A=0.4，激光脉宽8ns，能量5mJ，则峰值功率密度为A.6MW/cm² B.60MW/cm² C.600MW/cm² D.6GW/cm²答案：B解析：I=E·A/(τ·πr²)，取光斑Φ0.5mm，得60MW/cm²。1.25采用TOFD检测时，若时间分辨率0.02µs，则深度分辨力约为A.0.06mm B.0.12mm C.0.24mm D.0.48mm答案：B解析：Δd=v·Δt/2=5900×0.02×10⁻⁶/2≈0.06mm，但考虑波长达0.12mm。1.26在数字射线中，若灰度级12bit，则理论动态范围为A.36dB B.60dB C.72dB D.84dB答案：C解析：DR=20log₁₀(2¹²)≈72dB。1.27采用超声导波检测Φ219mm、壁厚8mm钢管，若t(0,1)模态频率40kHz，则波长约为A.80mm B.120mm C.160mm D.240mm答案：A解析：λ=v/f=3200/40000=0.08m=80mm。1.28在红外热像脉冲法中，若闪光能量8kJ，材料比热容900J/kg·K，密度2700kg/m³，则表面温升约为A.1K B.2K C.4K D.8K答案：B解析：ΔT=E/(ρ·c·V)，取加热深度1mm，面积0.1m²，得2K。1.29采用相控阵检测时，若偏转角±60°，则最大栅瓣出现在A.±30° B.±45° C.±60° D.±90°答案：B解析：栅瓣角度θg≈arcsin(λ/dsinθ₀)，d=λ/2时±45°。1.30在涡流检测中，若填充系数η=0.8，则阻抗幅值变化约为A.+20% B.-20% C.+40% D.-40%答案：B解析：η=0.8对应信号下降20%。1.31采用MFL检测时，若管道壁厚减薄20%，则漏磁通密度约增加A.30% B.50% C.70% D.100%答案：C解析：指数关系，ΔB≈70%。1.32在激光剪切散斑中，若剪切镜角度0.5mrad，物距0.5m，则剪切量Δx=A.0.25mm B.0.5mm C.1mm D.2mm答案：A解析：Δx=θ·L=0.5×10⁻³×0.5=0.25mm。1.33采用数字射线双能量法，若高能150kV、低能80kV，则最佳厚度差分辨为A.0.5mm B.1mm C.2mm D.4mm答案：B解析：对比度差异峰值在1mm钢。1.34在超声相控阵中，若阵元间距0.5mm，则最高无栅瓣频率为A.3MHz B.6MHz C.9MHz D.12MHz答案：B解析：f≤c/2d=5900/(2×0.5×10⁻³)≈6MHz。1.35采用TOFD检测时，若PCS=120mm，缺陷深度20mm，则缺陷偏离中心距离为A.10mm B.20mm C.30mm D.40mm答案：B解析：x=√(s²-(t·c/2)²)=20mm。1.36在红外热像中，若帧频60Hz，则最大可检测速度为A.0.1m/s B.0.5m/s C.1m/s D.2m/s答案：B解析：v≤pixel·f，取pixel=8mm，得0.5m/s。1.37采用脉冲涡流检测时，若衰减时间常数τ=20ms，则最大可测厚度约为A.2mm B.5mm C.10mm D.20mm答案：C解析：δ≈√(τ/πμσ)≈10mm。1.38在激光超声中，若表面波速度2900m/s，频率5MHz，则表面波长为A.0.29mm B.0.58mm C.1.16mm D.2.32mm答案：B解析：λ=v/f=2900/5×10⁶=0.58mm。1.39采用数字射线CT，若重建矩阵1024³，体素0.1mm，则数据量约为A.64MB B.128MB C.256MB D.512MB答案：C解析：1024³×2byte≈256MB。1.40在超声导波中，若群速度色散曲线斜率为-200m/s·MHz，则频率变化1MHz时，时间延迟变化A.5µs/m B.10µs/m C.20µs/m D.40µs/m答案：B解析：Δt=1/v²·Δv·L，取L=1m，得10µs/m。2.多项选择题（每题2分，共20分，每题至少有两个正确答案，多选少选均不得分）2.1关于超声TOFD检测，下列说法正确的是A.直通波相位与底波相反B.缺陷尖端衍射信号呈指数衰减C.时间窗设置需覆盖直通波至底波D.深度误差与探头中心距无关E.可采用纵波与横波联合模式答案：A、C、E解析：B衍射信号非指数，D误差与PCS相关。2.2下列因素会降低射线数字成像对比度的是A.散射线 B.探测器DQE下降 C.管电压升高 D.曝光时间延长 E.工件厚度增大答案：A、B、C、E解析：D延长提高信噪比，不降低对比度。2.3关于红外热像检测，正确的是A.调制频率越高可测深度越浅B.相位图像对非均匀加热不敏感C.表面发射率影响幅值不影响相位D.脉冲法适合厚试件E.锁相法可抑制背景辐射答案：A、B、E解析：C发射率影响相位，D脉冲法适合薄件。2.4在涡流阵列检测中，出现“交叉talk”的主要原因是A.阵元间距过小 B.激励频率过高 C.线圈Q值过高 D.驱动电流过大 E.屏蔽不良答案：A、B、E解析：C、D非主因。2.5关于激光超声，正确的是A.热弹机制产生纵波与横波B.烧蚀机制效率更高C.表面波由SV波干涉形成D.可远距离非接触检测E.频率与激光脉宽成反比答案：A、B、D、E解析：C表面波由P与SV干涉形成。2.6下列技术可用于复合材料分层检测的是A.空气耦合超声 B.激光超声 C.红外热像 D.涡流检测 E.射线CT答案：A、B、C、E解析：D对CFRP有效，但对玻纤差。2.7关于相控阵S扫，正确的是A.扇角越大栅瓣风险越高B.动态深度聚焦可提高横向分辨率C.虚拟探头孔径可减小D.频率越高穿透能力下降E.可采用多路复用降低通道数答案：A、B、D、E解析：C虚拟孔径增大。2.8在MFL检测中，提高缺陷深度的量化精度可采取A.增加磁化强度 B.减小提离值 C.采用三轴传感器 D.提高采样频率 E.增加壁厚答案：B、C、D解析：A饱和后无收益，E壁厚增加降低灵敏度。2.9关于数字射线双能量，正确的是A.可区分原子序数差异 B.可消除散射影响 C.可提高厚度测量精度 D.需两次独立曝光 E.可实时实现答案：A、C、D解析：B不能消除，E需快速切换。2.10在超声全聚焦(TFM)中，下列措施可提高帧频的是A.减小矩阵大小 B.降低采样频率 C.采用GPU并行 D.减少阵元数 E.采用一维阵列答案：A、C、D、E解析：B降低频率降低精度。3.判断题（每题1分，共10分，正确打“√”，错误打“×”）3.1TOFD检测中，缺陷高度可通过衍射信号时间差直接计算。 √3.2红外热像锁相法的相位图像与表面发射率无关。 √3.3涡流检测频率越高，对深层缺陷越敏感。 ×3.4激光超声烧蚀机制需涂层吸收层。 ×3.5相控阵探头阵元间距越小，最大偏转角越大。 √3.6MFL漏磁通密度与缺陷宽度呈线性关系。 ×3.7数字射线DQE越高，所需曝光时间越短。 √3.8超声导波t(0,1)模态对轴向裂纹最敏感。 √3.9脉冲涡流可区分上下表面裂纹。 √3.10射线CT中，滤波反投影算法可抑制金属伪影。 ×4.计算题（每题10分，共30分）4.1某平板对接焊缝厚40mm，采用TOFD检测，探头中心距2s=120mm，声速c=5900m/s，缺陷A位于深度15mm，缺陷B位于深度30mm。测得A的衍射信号时间差ΔtA=1.8µs，B的ΔtB=0.9µs。求两缺陷的自身高度，并分析误差来源。答案：高度公式h=c·Δt/2·cosθ，cosθ=√(1-(t/s)²)对A：cosθ=√(1-(15/60)²)=0.968，hA=5900×1.8×10⁻⁶/2×0.968≈5.1mm对B：cosθ=√(1-(30/60)²)=0.866，hB=5900×0.9×10⁻⁶/2×0.866≈3.1mm误差来源：时间读数误差±0.02µs，角度近似误差，表面粗糙度，波束扩散。4.2采用7.5MHz相控阵检测奥氏体不锈钢，楔块纵波声速2400m/s，钢中横波声速3100m/s，阵元间距0.6mm，求最大偏转角±60°时的最大无栅瓣频率，并计算在深度50mm处的-3dB声束宽度。答案：无栅瓣条件f≤c/2d=2400/(2×0.6×10⁻³)=2MHz，实际需降频至2MHz。声束宽度w≈λ·F/D，F=50mm，D=10mm，λ=3100/2×10⁶=1.55mm，w≈7.8mm。4.3红外热像脉冲法检测8mm铝板，表面加热能量密度5kJ/m²，测得表面冷却曲线在t=2s时温度下降ΔT=2K，已知铝ρ=2700kg/m³，c=900J/kg·K，α=2×10⁻⁵m²/s，求热扩散深度及对应可检脱粘直径。答案：扩散深度δ=√(α·t)=√(2×10⁻⁵×2)=6.3mm可检脱粘直径≈2δ≈12mm。5.综合应用题（每题20分，共60分）5.1某化工厂Φ508mm×12mm20G管道需在线检测内外壁腐蚀，工况温度280℃，压力6MPa，介质含H₂S，流速3m/s。请制定一套无损检测方案，包括方法选择、探头布置、参数优化、风险评估及数据管理，并给出缺陷量化模型。答案：方法：高温MFL+超声导波联合。布置：MFL环向三轴传感器，间距50mm；导波在管道两端布置t(0,1)模态，频率40kHz，激励线圈水冷。参数：MFL磁化强度1.2T，提离1mm，采样频率8kHz；导波群速度3200m/s，激励脉冲10周期Hanning窗。风险：高温退磁，采用SmCo永磁体；H₂S环境防爆ExdⅡBT4。量化：MFL漏磁通密度峰值Br与剩余壁厚t关系t=12·exp(-0.02·Br)，导波反射系数R与面积损失A关系A=0.8·R²。数据：采用ISO1