无损检测超声波检测二级试题库及答案UT

无损检测超声波检测二级试题库及答案UT一、选择题1.超声波在介质中传播时，其声能损失用（）表示。A.声压B.声强C.衰减D.声阻抗答案：C解析：声压是指介质中有超声波传播时的压强与没有超声波传播时的静压强之差；声强是单位时间内垂直通过单位面积的声能；声阻抗是介质中某点的声压与该处质点振动速度之比；而衰减是指超声波在介质中传播时，随着传播距离的增加，其声能逐渐减少的现象，所以本题选C。2.超声波垂直入射到异质界面时，反射声压与入射声压之比称为（）。A.声压反射率B.声强反射率C.声压透射率D.声强透射率答案：A解析：声压反射率定义为超声波垂直入射到异质界面时，反射声压与入射声压之比；声强反射率是反射声强与入射声强之比；声压透射率是透射声压与入射声压之比；声强透射率是透射声强与入射声强之比，所以本题答案是A。3.超声波倾斜入射到异质界面时，其传播方向的改变取决于（）。A.反射定律B.折射定律C.绕射定律D.以上都是答案：B解析：当超声波倾斜入射到异质界面时，其传播方向的改变遵循折射定律，反射定律主要描述反射波的方向，绕射定律与波遇到障碍物时的传播特性相关，本题强调的是传播方向的改变，主要由折射定律决定，所以选B。4.超声纵波从水（Z1=1.5×10^6kg/m²·s）入射到钢（Z2=45×10^6kg/m²·s）时，声压反射率r和声压透射率t分别为（）。A.r≈0.94，t≈0.06B.r≈0.94，t≈1.94C.r≈0.94，t≈1.94D.r≈0.94，t≈0.06答案：C解析：声压反射率r=(Z2Z1)/(Z2+Z1)=(45×10^61.5×10^6)/(45×10^6+1.5×10^6)≈0.94；声压透射率t=2Z2/(Z2+Z1)=2×45×10^6/(45×10^6+1.5×10^6)≈1.94，所以本题选C。5.超声探伤中，横波探伤最常用的探头是（）。A.直探头B.斜探头C.双晶探头D.聚焦探头答案：B解析：直探头主要用于纵波探伤；斜探头能产生横波，常用于横波探伤，可检测焊缝等工件的内部缺陷；双晶探头主要用于检测近表面缺陷等；聚焦探头用于提高探伤的灵敏度和分辨率等，所以横波探伤最常用的是斜探头，本题选B。6.斜探头的入射角αL在钢中折射角的范围为（）时，会产生横波。A.0°<αL<28.6°B.28.6°<αL<57.7°C.57.7°<αL<90°D.以上都不对答案：B解析：当斜探头的入射角αL满足第一临界角（约28.6°）<αL<第二临界角（约57.7°）时，在钢中会产生横波，所以本题选B。7.超声探伤仪的“抑制”旋钮的作用是（）。A.提高仪器的灵敏度B.降低仪器的灵敏度C.压制杂波，同时也会影响缺陷波D.消除杂波，不影响缺陷波答案：C解析：超声探伤仪的“抑制”旋钮通过抑制幅度较小的信号（包括杂波和小缺陷波）来压制杂波，但同时也会对缺陷波产生影响，它不是单纯地提高或降低仪器灵敏度，也不能在消除杂波的同时不影响缺陷波，所以本题选C。8.超声探伤中，缺陷的指示长度通常采用（）来测定。A.当量法B.测长法C.计算法D.以上都不对答案：B解析：当量法是用来测定缺陷的大小（如用试块对比确定缺陷的当量尺寸）；测长法是测定缺陷指示长度的常用方法，如绝对灵敏度测长法、端点峰值测长法等；计算法一般不用于直接测定缺陷的指示长度，所以本题选B。9.超声探伤中，AVG曲线是（）曲线。A.距离波幅当量B.声压声强声阻抗C.频率波长声速D.以上都不是答案：A解析：AVG曲线即距离波幅当量曲线，它反映了不同距离处的规则反射体（如平底孔等）的回波高度与反射体尺寸之间的关系，用于缺陷的定量等探伤工作，所以本题选A。10.超声探伤中，常用的耦合剂有（）。A.机油B.甘油C.浆糊D.以上都是答案：D解析：机油、甘油、浆糊等都可以作为超声探伤中的耦合剂，它们的作用是排除探头与工件表面之间的空气，使超声波能有效地传入工件，所以本题选D。二、判断题1.超声波的频率越高，其波长越短。（）答案：√解析：根据公式λ=c/f（其中λ为波长，c为声速，f为频率），在声速c一定的情况下，频率f越高，波长λ就越短。2.超声波在介质中的传播速度只与介质的弹性和密度有关。（）答案：√解析：超声波在介质中的传播速度主要取决于介质的弹性模量和密度，不同的介质由于弹性和密度不同，声速也不同。3.超声波垂直入射到光滑平界面时，声强反射率与声压反射率相等。（）答案：×解析：声强反射率等于声压反射率的平方，当超声波垂直入射到光滑平界面时，声强反射率rI=r²（r为声压反射率），所以二者不相等。4.斜探头的K值与折射角β的关系是K=tanβ。（）答案：√解析：在超声探伤中，斜探头的K值定义为折射角β的正切值，即K=tanβ，它常用于探伤中的定位等计算。5.超声探伤仪的水平线性误差是指仪器示波屏上水平刻度值与实际声程之间的线性关系的偏差。（）答案：√解析：超声探伤仪的水平线性误差就是衡量仪器示波屏上水平刻度值所代表的声程与实际声程之间线性关系的偏差程度，它是探伤仪的重要性能指标之一。6.超声探伤中，缺陷的定量就是确定缺陷的实际尺寸。（）答案：×解析：超声探伤中缺陷的定量是通过一定的方法（如当量法等）来确定缺陷的相对大小（当量尺寸等），不一定是缺陷的实际尺寸，因为实际尺寸的准确测定较为困难，通常是根据探伤方法和相关标准确定其当量大小等参数。7.超声探伤中，耦合剂的作用仅仅是排除空气。（）答案：×解析：耦合剂不仅要排除探头与工件表面之间的空气，还要起到润滑作用，减少探头与工件表面的摩擦，并且能使超声波更好地传入工件，提高探伤效果。8.超声探伤中，双晶探头比单晶探头探伤灵敏度高。（）答案：×解析：双晶探头和单晶探头各有特点，双晶探头主要用于检测近表面缺陷等，在某些情况下对于近表面缺陷的检测灵敏度较高，但不能一概而论地说双晶探头比单晶探头探伤灵敏度高，单晶探头在检测较深部位缺陷等方面也有优势。9.超声探伤中，AVG曲线只适用于特定的探伤条件。（）答案：√解析：AVG曲线是根据特定的探伤条件（如探头类型、频率、工件材质等）绘制的，不同的探伤条件下需要使用相应的AVG曲线，所以它只适用于特定的探伤条件。10.超声探伤中，缺陷的回波高度越高，缺陷就越大。（）答案：×解析：缺陷的回波高度不仅与缺陷的大小有关，还与缺陷的形状、取向、性质以及探伤条件（如探头频率、灵敏度等）有关，所以不能简单地认为缺陷的回波高度越高，缺陷就越大。三、简答题1.简述超声波探伤的基本原理。答：超声波探伤的基本原理是利用超声波在介质中传播时的一些特性。超声波具有良好的指向性，能定向传播。当超声波在介质中传播遇到缺陷或不同介质的界面时，会发生反射、折射和散射等现象。探伤时，由超声探伤仪产生高频电脉冲激励探头，探头将电脉冲转换为超声波并传入工件。如果工件中存在缺陷，一部分超声波会在缺陷处反射回来，被探头接收并转换为电信号，再经探伤仪放大、处理后在示波屏上显示出缺陷波。通过分析缺陷波的位置、幅度等信息，就可以判断缺陷的位置、大小和性质等。例如，根据缺陷波在示波屏上的水平位置可确定缺陷的深度或水平距离；根据缺陷波的幅度可对缺陷进行定量等。2.简述超声斜探头的结构和工作原理。答：超声斜探头的结构主要包括压电晶片、阻尼块、斜楔、外壳、电缆插座等部分。压电晶片是核心部件，它利用压电效应实现电能与声能的相互转换。当探伤仪的高频电脉冲加到压电晶片上时，晶片产生机械振动，从而发射出超声波；当超声波遇到界面反射回来作用到压电晶片上时，又能将声能转换为电能。阻尼块的作用是吸收晶片背面的杂波，提高探头的分辨力，同时也能降低晶片的振动时间，使探头具有较好的阻尼特性。斜楔的作用是使晶片发射的纵波倾斜入射到工件中，通过折射产生横波等。斜楔的角度设计是根据所需的横波折射角等探伤要求确定的，以满足不同的探伤需求。外壳用于保护内部部件，电缆插座用于连接探伤仪，传输电信号。工作原理：探伤仪产生的高频电脉冲激励压电晶片，晶片振动产生纵波，纵波通过斜楔倾斜入射到工件表面，由于纵波在不同介质中的折射特性，当入射角满足一定条件时，在工件中产生横波。横波在工件中传播，遇到缺陷时发生反射，反射波再经斜楔回到晶片，晶片将声能转换为电信号，通过电缆传输到探伤仪进行后续处理和显示。3.简述超声探伤中缺陷的定性方法。答：超声探伤中缺陷的定性方法主要有以下几种：回波特征法：根据缺陷回波的形状、高度、宽度、波形等特征来判断缺陷的性质。例如，气孔的回波一般比较尖锐、清晰，波形规则；而裂纹的回波往往比较陡峭，波峰有锯齿状，波形较复杂。动态波形法：观察探头在移动过程中缺陷回波的变化情况。如夹渣的回波在探头移动时，波幅变化相对较小；而裂纹的回波在探头移动到一定位置时，波幅可能会有较大的突变。结合工艺分析法：了解工件的加工工艺、材料特性等情况，结合探伤结果进行分析。例如，在焊接过程中，焊缝中容易产生未焊透、未熔合等缺陷，根据焊接工艺参数和探伤结果中缺陷的位置、形状等，可以判断是否存在这些焊接缺陷。对比法：利用试块上已知性质的人工缺陷或经验积累的不同缺陷的探伤特征，与实际探伤中发现的缺陷进行对比，从而判断缺陷的性质。4.简述超声探伤中如何选择探伤频率。答：超声探伤中探伤频率的选择需要综合考虑以下因素：缺陷的大小和形状：对于较小的缺陷，通常需要选择较高的探伤频率，因为高频超声波的波长较短，能更好地分辨小缺陷。例如，检测微小裂纹等缺陷时，较高频率（如510MHz）可能更合适；而对于较大的缺陷，较低频率（如12.5MHz）也能满足检测要求。工件的材质和厚度：对于晶粒较细、声衰减较小的材质，如锻件等，可以选择较高的频率；对于晶粒粗大、声衰减较大的材质，如奥氏体不锈钢等，过高的频率会导致声衰减过大，探伤效果不佳，一般选择较低的频率（如0.52MHz）。同时，工件厚度较大时，为了保证超声波有足够的穿透能力，也可能选择较低的频率；工件较薄时，可适当提高频率。探伤灵敏度和分辨力的要求：如果对探伤灵敏度和分辨力要求较高，可选择较高频率，但要注意声衰减的影响；如果对探伤灵敏度要求不太高，更注重穿透能力等，可选择较低频率。干扰因素：在探伤过程中，如果存在较多的干扰信号（如杂波等），过高的频率可能会使干扰信号更加明显，此时可适当降低频率以减少干扰的影响。四、计算题1.已知超声纵波在钢中的声速cL=5900m/s，横波声速cS=3230m/s，求钢中纵波的第一临界角和第二临界角。解：第一临界角αI的计算公式为sinαI=cL1/cL2（cL1为介质1中的纵波声速，cL2为介质2中的纵波声速，本题假设从空气入射到钢，空气声速cL1近似为340m/s，钢中纵波声速cL2=5900m/s）。sinαI=340/5900≈0.0576，αI=arcsin(0.0576)≈3.3°。第二临界角αII的计算公式为sinαII=cL1/cS2（cS2为介质2中的横波声速，即钢中横波声速cS2=3230m/s）。sinαII=340/3230≈0.1053，αII=arcsin(0.1053)≈6.0°。2.用2.5MHz、Φ20mm的直探头探伤，在100mm处发现一缺陷，其反射波高比同深度的Φ2mm平底孔回波低12dB，求该缺陷的当量尺寸。解：根据平底孔回波计算公式，对于平底孔反射波高与距离、平底孔直径的关系为：dB=40lg(Df/D0)+20lg(x0/x)（其中Df为缺陷当量直径，D0为已知平底孔直径，x0为已知平底孔距离，x为缺陷距离）。已知x=x0=100mm，D0=2mm，dB=12dB（缺陷波比Φ2mm平底孔回波低12dB）。12=40lg(Df/2)+20lg(100/100)，因为20lg(100/100)=0，所以12=40lg(Df/2)。lg(Df/2)=12/40=0.3，Df/2=10^(0.3)≈0.501，Df≈1.0mm。五、案例分析题1.对一钢制焊缝进行超声探伤，探伤仪采用2.5MHz的斜探头，探伤灵敏度按Φ1×6横孔在100mm处的波高调节。在探伤过程中，在示波屏上发现一缺陷波，其水平距离为50mm，深度为30mm，波幅比探伤灵敏度高6dB。（1）请计算该缺陷的水平位置和深度是否符合焊缝探伤的要求（假设焊缝宽度为80mm，探伤范围为焊缝及热影响区）。答：已知缺陷的水平距离为50mm，焊缝宽度为80mm，探伤范围为焊缝及热影响区，50mm在焊缝及热影响区范围内；缺陷深度为3