简答题

简答题：1、超声场可分为：①主声束和副瓣——声源正前方声能量集中的锥形区域即为主声束，声束副瓣通常出现在邻近探头晶片的一个区域内，旁侧于主声束。

②近场——指主声束中心轴线上最后一个声压极大值处至晶片表面这一区域。

③远场——近场以外的区域称为远场。

④未扩散区——主声束截面与声源直径相同之点至近场与远场分界点的一段区域称为未扩散区，分界点至晶片表面的距离约为近场长度的1.6倍。

由于近场区存在声压极大、极小值，处于声压极大值处的较小缺陷可能回波较高，而处于声压极小值处的较大缺陷可能回波较低，这样就可能引起误判，因此超声波探伤中总是尽量避免在近场区定量。

2、①可使瞬间发射能量很大，而总能量不大；②可做时标用，测量超声波在工件中的传播时间，从而对缺陷进行定位；③不是单色波，可克服缺陷厚度对超声波反射率对透过率的影响；④可显著减少入射波与反射波之间干涉区的长度；⑤从工程技术上比较容易制造出脉冲波的超声波检测仪。

3、没有矛盾。

因为声强和声压之间的关系是I=p2/2Z。

声强不仅与声压有关，而且与介质的声阻抗有关，由于钢的声阻抗大于水的声阻抗，所以尽管透射波有较高的声压，但透射波的声强仍然比入射波的声强小得多。

仍然符合入射声能等于反射声能与透射声能之和。

4、超声波在介质中传播时随着距离的增加，能量逐渐减小的现象称为衰减。

产生衰减的原因是：扩散衰减、散射衰减、粘滞（吸收）衰减。

5、①由θ0=arcsin(1.22λ/D)可知，晶片尺寸增加，半扩散角减小，波束指向性变好，超声波能量集中，对探伤有利。

②由N=D2 /4λ可知，晶片尺寸增加，近场区长度迅速增加，对探伤不利。

③晶片尺寸大，辐射的超声波能量大，探头未扩散区扫差范围大，远距离扫差范围相对减小，发现远距离缺陷的能力增强。

6、主要性质有：①超声波方向性好；②超声波能量高；③能在界面上产生反射和波型转换；④超声波穿透能力强。

7、主要指标有：①灵敏度；②水平线性；③垂直线性；④动态范围；⑤分辨力；⑥声噪比等。

受接收放大电路影响的因素有：①灵敏度；②垂直线性；③动态范围；④阻塞区；⑤噪声电平；⑥分辨力。

8、斜探头由插座、外壳、阻尼块、压电晶片、斜楔等部分组成。

①插座：使用高频电缆线与仪器连接；②外壳支撑和保护探头内的元件；③阻尼块降低晶片背面超声脉冲幅度及长度，改善探头内噪声，提高探头的检测能力；④压电晶片：发射接收超声波信号；⑤斜楔：与试件材料组成异质界面，使超声波产生折射，倾斜入射试件材料进行探伤。

9、优点是：超声波探伤可检测厚度较大的材料，且具有检测速度快、费用低，并能对缺陷进行定位定量，对人体无伤害，以及对危害性较大的面积性缺陷的检测灵敏度较高的优点。

局限性是：主要表现在：一般的超声波探伤记录性差，不能比较直观的判断缺陷的几何形状、尺寸和性质，超声波探伤技术难度较大，其效果和可靠程度往往受到操作人员的责任心、工作时的精神状态及技术水平高低的影响。

10、①超声波有良好的指向性，在超声波探伤中声源的尺寸一般都大于波长数倍以上，声速能集中在特定的方向上，因此可按几何光学原理判定缺陷的位臵；②超声波在异质界面上将产生反射、折射、波型转换，利用这些特性可以获得从缺陷等异质界面反射回来的反射波及不同波形从而达到探伤的目的；③超声波探伤中由于频率高，固体中质点的振动是难以察觉的，因为声强与频率的二次方成反比，所以超声波的能量比声波的能量大得多；④超声波在固体中容易传播，在固体中超声波的散射程度取决于晶粒度与波长之比，当晶粒小于波长时，几乎没有散射，在固体中超声波传输损失小、探测速度大。

11、直线传播的电磁波，速度为光速；不受电磁场的影响。

能使胶片感光；能使物质电离。

能透过可见光不能透过的物质。

具有反射、折射、衍射、干涉等波的性质；有生物效应。

12、常见的曝光曲线形式有：曝光量和管电压随材料厚度变化的曲线；管电压对材料厚度变化的曝光曲线。

13、由于射线源都具有一定尺寸，所以照相时工件轮廓或缺陷边缘都会在底片上产生半影，这个半影宽度便是几何不清晰度U g。

缺陷的几何不清晰度U g值的计算公式为：U g=dδ/(F-δ),式中：d——射线源尺寸， F——焦距；δ——缺陷至胶片的距离。

技术标准中规定的几何不清晰度通常是指透照中心部位的最大几何不清晰度，计算公式为：U gmax= dL2/L1，式中：L1——射线至工件表面的距离 L2——工件表面至胶片的距离；d——射线源的公称有效焦点尺寸。

由以上公式可知，U g值与射线源尺寸和工件厚度或工件表面至胶片的距离成正比，与射线源至工件表面的距离或焦距成反比。

14、主要取决于X射线管阴极灯丝的形状和大小。

使用的管电压和管电流对焦点大小也有一定影响。

15、受射线照射的各种物体都会成为散射源，但强度最大，对探伤质量影响最大的散射源是试件本身。

散射线一般按散射方向分类，来自胶片暗盒正面（射线源方向）的散射称作“前散射”或“正向散射”，来自胶片暗盒后面的散射称作“背散射”。

16、X射线管的质量优劣及使用寿命都与管内真空度密切相关，尽管制造时已经达到要求的真空度（一般可达10-7mmHg）,但是管内的结构材料在第一次使用或者长期搁臵，或者受到电子轰击或受热时，都有可能从这些物体中逸出气体（“放气”）而降低真空度，导致X 射线管不能稳定工作甚至损坏。

X射线管的训练实质上是通过从低端开始逐步升高管电压和管电流，使管内的气体分子电离并因被电离出来的质量较大的正离子高速冲出阴极，使得阴极金属发生溅散，这些溅散的金属此时会吸收管内的气体，即“排气”，从而提高管内真空度，保障X 射线管稳定工作。

因此对于新的或停止工作较长时间的X射线管在正式使用前都必须进行训练处理。

17、高速运动的电子撞击阳极靶时，约有1%-2%的动能转换为X射线，绝大部分均转化为热能，使靶面温度升高。

X射线的强度与阳极靶的原子序数有关，所以一般工业用X 射线管的阳极靶选用原子序数大、耐高温的钨来制造。

18、常见故障有：①X射线管松动；②保险丝熔断；③电流表没有指示或指示数很小；④电缆断线；⑤自耦变压器老化、高压指数达不到额定值；⑥发生器保护罩漏油，高压跳火；⑦X射线管失效；⑧阳极过热，毫安表指针摆动较严重；⑨马达不转，发生器局部发热；⑩X射线管灯丝预热时间不够，使灯丝老化损坏。

19、如图所示：AB——迟钝区；BC——感光不足区；CD——正常(适量)感光区；DE——过感区；EF——负感区。

底片黑度应限制在正常感光区内，因为在这个区域内底片的对比度大（曝光量有小的差异就能产生较大的黑度差），灵敏度高。

计算题：1、解：已知=5MHz,D=20mm,C L=5900m/s则λ= C L/f=5.9/5=1.18(mm)N=D2/4λ=202/4×1.18=84.7≈85(mm)答：直探头近场长度为85mm.2、解：C L1=2700m/s, C L2=5900m/s,Cs2=3230m/s由α1=arcsin(C L1/C L2)得α1=arcsin(2700/5900)=27°由α2=arcsin(C L1/Cs2)得α2=arcsin（2700/3230）=57°答：入射角αL的范围为27°∽57°3、解：已知Z水=1.5×106kg/(cm2〃s)Z钢=45.4×106kg/(cm2〃s)t p=4Z水〃Z钢/(Z水+Z钢)2=4×1.5×45.4×1012/[(1.5+45.4)2×1012]=0.124=12.4%答：水/钢的往复透射率为12.4%4、解：已知D=20mm,f=2.5MHz,C L２=5900m/s则λ= C/f=5.9×10６/2.5×10６=2.36 (mm)θ0=arcsin(1.22λ/D)= arcsin(1.22×2.36/20)=8.3°答：钢中的扩散角应为8.3°。

5、已知Z1=1×106 kg/(cm2〃s)Z2=4×106 kg/(cm2〃s)则r p=( Z2- Z1)/(Z2+ Z1)= (4-1)×106/(4+1)×106=0.6=60%答：界面声压反射率为60%6、解：H1=80mm, H2=20mmΔ（dB）=20lg(H1/H2)=12（dB）答：H1比H2高12 dB7、解：水层厚度：L=n〃T/4=3×80/4=60(mm)波长：λ= C L2/f=5.9×10６/2.5×10６=2.36 (mm)钢中剩余近场区长度为：N=N2-L（C1/C2）=（D2/4λ）- L（C1/C2）=（202/4×2.36）-60×（1500/5900）≈27(mm)答：钢中近场长度为27mm8、解:K=2,T=25mm,L1=40mm, L2=80mm,水平1:1定位由题意得：L1=40mm时，h1= L1/K=40/2=20（mm）L2=80mm时，h2=2T-L2/K=2×25-80/2=10（mm）答：缺陷40在焊缝中的深度是20 mm；缺陷80 在焊缝中的深度是10 mm9、解：荧光屏每格代表实际深度10mm，若用声程表示即每格声程为：S=h/cos45°=14.14(毫米/格)相当于合金钢每格声程为：3840/x=3230/14.14=16.81(毫米/格)合金钢5格缺陷的声程为：16.81毫米/格×5=84 mmsinβ合金=（3840/3230）×sin45°β合金=57.2°缺陷水平距离=声程×sin57.2°=84×sin57.2°=70.6(mm)缺陷垂直距离=声程×cos57.2°=84×cos57.2°=45.5(mm)实际离开工作表面深度为:2×40-45.5 =34.5(mm)答: 缺陷声程为84mm,水平距离为70.6mm，深度为34.5mm10、解：因为是水平1:1调节时间轴，缺陷波在3格，即表示缺陷离探头入射点的水平距离为30mm，缺陷距探测表面深度为：H1=30/K=30/2=15（mm）缺陷波在6格，即表示缺陷离探头入射点的水平距离为60mm，H2=60/K=60/2=30（mm）H＞T，表示超声波经过底面反射后再射到缺陷，此时，缺陷离工作表面深度为：2T-H2=2×20-30=10（mm）缺陷分别在深10mm处，15mm处。

11、解：设透过16mm钢板前后的照射率分别为I0和I则：I／I0＝（1/2）n 1/16=1/2 n n=4∵n H=16∴ H=16/n=16/4=4(mm)=0.4(cm)μ=0.693/H=0.693/0.4=1.7325(cm-1)答:半价层为0.4cm;吸收指数为1.7325cm-112、解：U g=dδ/(F-δ)=2.5×（22+2）/[600-（22+2）]=60/576=0.1(mm)答：几何不清晰度为0.1mm13、解：U g=dδ/(f-δ)=3×60/（650-60）≈0.3(mm)答：几何不清晰度为0.3mm14、解：设I0=50000l x ，I=50l x,则D max=lg(I0/I)= lg(50000/50)=3答：观片灯能观察的底片最大黑度值为3。