超声波检测-计算题类型汇总

=
DS2 4λ 2
-L
C1 C2
N2 -介质II中的近场长度
C1 -介质I中的波速
C2 -介质II中的波速
λ2 -介质II中的波长 23
• 例题：用CL=2730m/s，、Φ20mm的纵波直探
头水浸探伤钢板，已知水层厚度为20mm，钢中
CL=5900m/s，水中CL=1480m/s，求钢中近场
18
9、半扩散角
0
sin
1
1.22
DS
70
DS
0
sin1
2a
57
2a
0
sin1
2b
57
2b
a或b一定平行于所在的坐标轴面
19
例题：试计算率f=5MHZ，边长α=13mm的方晶
片，在钢中（CL=5900m/s）主声速半扩散角为
多少度？
解：因为是正方形，不存在a和b的问题
C f
5.9 106 5 106
超声检测计算题类型及例题
2015年9月
1
1、波长、频率和波速
＝ Cf
2
例题1（1.1）铝（A1）的纵波声速为6300m/s， 横波声速为3100m/s，试计算2MHz的声波在铝 （A1）中的纵、横波波长？
解：已知CL=6300m/s, Cs =3100 m /s f=2×106 Hz
λ=C/f 纵波λL=CL/f=63×106/2×106=3.5（mm） 横波λs=Cs/f=3.1×106/2×106=1.55（mm）
T往
4Z1Z 2 (Z1 Z2 )2
1 r2
在底面全反射的情况下，声压往复透射率与声强透射率在数 值上相等P38
T往 (1 r 2 ) r'
r'
Z3 Z3
Z2 Z2
9
4、声压往复透射率
（波高比）
底面回波与界面回波dB差值
BS
20 lg
T r
20
lg
1
r r
2
BS
20
lg
Tr r
'
20
lg
5
3、波高比的分贝值
20
lg
H1 H2
6
4、声压反射率t和声压透射率
r
Z2 Z2
Z1 Z1
t
2Z2 Z2 Z1
7
例题3 不锈钢与碳素钢的声阻抗约差1%，
试计算超声波由不锈钢进入碳钢时，复合界 面上的声压反射率。
解：设碳钢的声阻抗Z钢=1，则不锈 钢的声阻抗Z不=1-1%=0.99
8
4、声压往复透射率 （1.16、5.9、5.11）
（42.4毫米；8.28度；69.5毫米；168.9毫米；2.07 度；277毫米）
• 解：
C f
5, 9 2.5
2.36mm
N
D2
4
202 4 2.36
42.4mm
b 1.64N 1.64 42.4 262 9.5mm
11、近场区在两种介质中的分布
Baidu Nhomakorabea
出现零或负值如何考虑？P63
N=N2 -L
C1 C2
1.18mm
57
a
57
1.18 13
50
20
10、未扩散区 未扩散区内，平均声压可看做常数。
b 1.64N
21
• 例题： 已知钢中CL=5900m/s，水中
CL=1480m/s，求2.5MHZ、Φ20mm纵波进探头 在钢和水中辐射的纵波声场的近场区长度N、半 扩散角θ0和未扩散区长度b各为多少？
K2=tgβ=tg57.1o=1.5
13
6、临界角 （1.5－1.7）
I
sin
1
CL1 CL2
II
sin
1
C L1 C S2
III
sin
C 1
S1
C L1
14
例题：
•
解： 已知钢中CL=5900m/s，CN=3230
m/s，水中CL=1480m/s，超声波倾斜入射到水/钢
的界面。
•
③求α1和αII。
3
2、 声阻抗
Z C
4
例题2 甘油的密度为1270kg/m3，纵波声速 为1900m/s，试计算其声阻抗？
解：已知CL=1900m/s＝1.9 ×103 m/s, ρ=1270kg/m3 =1.27×103kg/m3 Z= ρ C=1.9 ×103 ×1.27×103 =2.4×106kg/m2s
I
s i n 1 C L1 C L2
sin
II
1
si
1 5
n
480 910C0
L1
C S2
14,
50
＝
sin
1
1480 3230
2 7 .30 15
7、材料衰减系数
[20 lg(Bm / Bn ) 2(n m)T
]
反射损失：0.5 ~1dB
(T 3N）)
P52
[20 lg(B1/ B2 ) 2T
(1
r r
2
)r
'
r'
z3 z3
z2 z2
10
例题 从钢材一侧探测刚钛复合板，已知Z1=46×106kg/m2·S，
Z2=1.5×106kg/m2·S，Z3=27.4×106KG/m2·S求
**a. 界面声压反射率
**b. 底面声压反射率
**c. 界面回波与底面回波dB差
***d. 如将钛底面浸在水中，问此时的界面回波与底面回波差多少dB？
＝20 lg
0.25 0.9375 0.89116
10.5(dB)
5、折射定律 （1.4、1.8－1.9）
sin L
CL1
sin
' L
CL1
sin
' s
CS1
sin L
CL2
sin s
CS2
sin
C1
sin
C2
12
例题：（7.7）
采用钢焊缝探伤用的K=1斜探头（C L1=2700m/s，钢 Cs=3200m/s）。检验某种硬质合金焊缝（Cs=3800m/s），其 实际K值为多大？
6-
]
反射损失：0.5 ~1dB;
6扩散衰减引起的损失
(T 3N）)
16
8、单一介质纵波波源近场长度
N
FS
DS 2 4
17
例题 ：试计算5P14SJ探头，在水中
（CL=1500m/s）的指向角和近场区长度？ （1.5度；163毫米）
解：已知f=5MHz=5×106Hz，D=14mm， CL=1500m/s=1.5×106mm/s， λ=C/f =1.5×106 /5×106 =0.3（mm) N=（D2/4λ）=142/4×0.3=163 （mm)
解：
r=
Z钛 -Z钢
Z钛 +Z钢
=
27.4-4.6 27.4+4.6
=－0.25
T=1-r 2 =1-0.252 =0.9375
Δ=20lg
r T
=20lg
0.25 0.9375
≈-11.46(dB)
r
'
=
Z水 -Z钛
Z水 +Z钛
=
1.5－27.4 1.5+27.4
=－0.896
=20lg
r T r'
解：K=1 tgβ1=1 ∴β1=45O 根据折射定律：
sin
C L1
sin 1
CS1
sin
C L1 CS2
sin 1
2700 sin 45o 3200
0.5966
sin
C L1
sin 2
CS2
sin2
CS 2 CL1
sin
32870000 0.5966
0.8397
2 sin 1 0.9387 57.1o