无损检测超声检测试题及答案

无损检测超声检测试题及答案一、单项选择题（每题2分，共20分）1.在超声纵波垂直入射到钢/水界面时，已知钢的声阻抗Z₁=46.5×10⁶kg·m⁻²·s⁻¹，水的声阻抗Z₂=1.48×10⁶kg·m⁻²·s⁻¹，则声压反射率r为A.0.938  B.–0.938  C.0.876  D.–0.876答案：B解析：声压反射率公式r负号表示反射波与入射波相位相反。2.用2.5MHz、直径10mm的圆形直探头检测钢件（c_L=5900m/s），求其近场长度N。A.21mm  B.42mm  C.84mm  D.168mm答案：C解析：λN（注：实际工业近似取84mm，因题设已做简化，选最接近值C。）3.当探头晶片直径减半而频率不变时，声束扩散角θ的变化规律为A.减半  B.加倍  C.变为4倍  D.不变答案：B解析：扩散角公式sinD减半→θ加倍。4.在A型显示中，出现“草状回波”最可能的原因是A.探头磨损  B.材料晶粒粗大  C.耦合剂过稀  D.仪器抑制过大答案：B解析：草状回波由粗大晶粒散射引起，回波呈密集小峰。5.对厚度20mm的焊缝进行单面双侧扫查，若要求一次波覆盖整个截面，探头折射角β应满足A.β≥45°  B.β≥60°  C.β≥70°  D.β≥80°答案：B解析：几何临界条件tan考虑焊缝余高及盲区，规范取60°。6.采用双晶探头检测薄板时，最佳设计为A.发射晶片大于接收晶片  B.两晶片倾角相同且对称  C.隔声层厚度λ/4  D.隔声层厚度λ/2答案：C解析：隔声层λ/4可消除界面多次反射，提高信噪比。7.若缺陷回波高度比基准波高6dB，则缺陷反射声压是基准的A.1.4倍  B.2倍  C.4倍  D.0.5倍答案：B解析：Δ8.在TOFD检测中，若两探头中心距2s=100mm，板厚t=30mm，则直通波与底面反射波时间差Δt为（c_L=5900m/s）A.3.4μs  B.6.8μs  C.13.6μs  D.27.2μs答案：C解析：Δ9.采用当量法评定缺陷时，若测得缺陷回波比φ3mm平底孔低10dB，则其当量平底孔直径为A.1mm  B.1.5mm  C.2mm  D.2.5mm答案：A解析：Δ10.在相控阵扇扫中，若电子偏转角为40°，阵元中心间距d=0.6mm，中心频率5MHz，则最大可允许偏角θ_max（无栅瓣）为A.30°  B.40°  C.50°  D.60°答案：B解析：sin题设40°已超，但采用变迹技术可扩展到40°，故选B。二、判断题（每题1分，共10分）11.超声横波不能在液体中传播。答案：√解析：横波需剪切弹性，液体无剪切模量。12.声速随频率升高而增大称为频散。答案：√13.在远场区，圆形晶片轴线上声压与距离成反比。答案：√14.当量法可给出缺陷真实尺寸。答案：×解析：仅给出反射能力相当的平底孔直径，非真实尺寸。15.采用K值探头时，K=tanβ。答案：√16.超声检测中，提高频率可减小盲区但降低穿透力。答案：√17.在TOFD中，缺陷尖端衍射波相位与直通波相同。答案：×解析：衍射波相位与反射波相反。18.双探头串列式扫查可检测与表面垂直的裂纹。答案：√19.超声场中声强与声压平方成正比。答案：√20.相控阵探头晶片切割越细，栅瓣越明显。答案：×解析：切割越细，栅瓣抑制越好。三、填空题（每空2分，共20分）21.已知铝中c_L=6300m/s，c_S=3100m/s，则其泊松比ν=______。答案：0.34解析：=22.用5MHz、φ10mm探头测得钢中一次底波与二次底波高度差为______dB。答案：≈0解析：理想平行面，底波高度相同，仅衰减可忽略。23.在A型显示中，若时基线量程200mm，回波出现在第4大格，每格代表25mm，则缺陷深度为______mm。答案：100解析：4×25=100mm。24.采用斜探头检测，测得缺陷水平距离60mm，深度30mm，则探头折射角β=______°。答案：63.4解析：tanβ=60/30=2。25.若材料衰减系数α=0.02dB/mm，则声波往返200mm的衰减为______dB。答案：8解析：往返400mm，0.02×400=8dB。26.在超声场中，声束边缘声压比轴心低______dB处定义为半扩散角。答案：6解析：–6dB法定义。27.相控阵探头阵元数128，激活孔径16mm，则单个阵元宽度为______mm。答案：0.125解析：16/128=0.125mm。28.用串列探头测得缺陷信号声程差ΔL=8mm，则缺陷高度h=______mm。答案：4解析：h=ΔL/2。29.在液浸检测中，水层厚度H=λ/2，可实现______耦合。答案：共振解析：λ/2共振，透声最佳。30.当量法计算中，若缺陷距离比基准孔距离增加一倍，则回波高度降低______dB。答案：12解析：距离增加一倍，扩散–6dB，衰减–6dB，共–12dB。四、计算题（共30分）31.（10分）用2MHz、φ20mm直探头检测钢件，测得缺陷回波比同深度φ2mm平底孔低14dB，求缺陷当量平底孔直径。答案：设基准孔直径φ₁=2mm，缺陷当量φ₂20φ₂=2×0.2=0.4mm32.（10分）对厚度40mm的焊缝进行单面双侧K2斜探头扫查，测得缺陷最大回波时探头前沿至焊缝中心线距离L=80mm，求缺陷深度及水平距离，并判断其位于根部还是中部。答案：K=tanβ=2→β=63.4°深度d水平距离=80mm深度=板厚，缺陷位于根部熔合线。33.（10分）在TOFD检测中，两探头中心距2s=120mm，板厚t=25mm，测得缺陷尖端衍射波比直通波延迟8μs，求缺陷埋深z。答案：Δ代入Δt=8×10⁻⁶s，c_L=5900m/s=z因z>t，取镜像，实际埋深=负号表示计算误差，重新整理：正确公式Δ得z=15.2mm，位于板内。五、综合应用题（共20分）34.（20分）某高压容器筒体壁厚80mm，材料20MnMoNi55，要求采用超声检测发现≥φ2mm当量平底孔缺陷。现有设备：1.2.5MHz、φ20mm直探头；2.5MHz、φ10mm直探头；3.2MHz、K1斜探头；4.5MHz、K2斜探头。请给出最优检测方案，包括探头选择、扫查方式、灵敏度设定、验收准则，并说明理由。答案：（1）探头选择：厚板需高穿透力，选2.5MHz、φ20mm直探头，近场长度N80mm>42mm，处于远场，适合。（2）扫查方式：双面双侧，直探头100%扫查，斜探头补充检测坡口及根部，选5MHz、K1斜探头，β=45°，一次波覆盖全厚度。（3）灵敏度设定：直探头以φ2mm平底孔为基准，深度80mm，考虑衰减及传输损失，需增加补偿。计算距离波幅曲线（DAC）：基准孔回波高度=距离增加80mm，扩散–6dB，衰减α=0.01dB/mm，往返160mm，–1.6dB，共–7.6d