超声波探伤常用计算公式

1、示波屏上的波高与声压成正比。

既：△=20lgP2/P i=20lgH2/H i (1NP=8.68dB 1dB=0.115NP)

2、声压反射率r和投射率t分别为：

r=P r/ P o=Z2-Z l/Z2+Z l t=P t/ P o =2Z2/Z2+Z l

3、声强反射率R和投射率T分别为：

R=r2 =(Z2-Z1/Z2+Z1)2T=4Z1Z/(Z2+Z1)2由以上几式得：t-r=1 T+R=1 4 5 6 7

T 往=P a/P O=4Z1Z 4、矩形波源的近场区长度 N=Fs/ n入，未扩散区b=1.64N ,

半扩散角0 o=arcsin "2a 冷7 12a ,

4声压往复透射率T往：探头接收到的回波声压P a与入射波声压P O之比。既:

/(Z2+Z1)2

5反射、折射定律：

sin a L/C\1=sin a 1C L1= sin a §/C s〔=sin n 供/C§2

6第一临界角。a =arcsinC L1/C L2 第二临界角°a ff=arcsinC L1/C S2

第三临界角：a m=arcsinC S1/C L1

6、横波近场区长度；方形N=F s/n "*cos "cos a

圆形N=D2/4 1s2*cos "cos a

横波声场中，第二介质中的近场区长度：

N'=N-L 2= F s/n s2*cos "cos a-L i tg o/tg "

F S-波源面积应-介质U中横波波L i-入射点至波源的距离L2-入射点至假想波源的距离

半扩散角；对于圆片形声源：?0=arcsin1.22 "S2/D S=70尼2/D s

对于矩形正方形声源：？0=arcsin "S2/2a=57 "S2/2a

5、近场区在两种介质中的分布；公式 N=D891011S/4入只适用均匀介质。在水、钢两种介质中，当水层厚度较小时，进场区就会分布在水、钢两种介质中，设水层厚度为 L,则钢中剩余进场区长度 N 为：

N=N2-LC I/C2=D2S/4 " LC1/C2，

件中的水平距离为：l/=x/sin 3= n T Sin B、深度为：d/= x jcos芦n T Cos B。二次波探伤T VT P T 时，则缺陷在工件中的水平距离为：l尸xjsin 3= n T Sin 3、

深度为：d j= 2T-x /cos 3= 2T-n T cos 3。

(2)按水平调节扫描速度时：

一次波探伤(T T)时，

则缺陷在工件中的水平距离：[尸n T 深度：d尸I』K= n 邓。

二次波探伤T V T尺2T时，

则缺陷在工件中的水平距离：I匸n T深度：d T=2T- I 〃K=2T- n T/K。

(3)按深度调节扫描速度时：

8计算垂直线性误差D= （d1 + d2 I）% _。d1 —实测值与理想值的最大正偏差；d2—实测值与理想值的最大负偏差。

9计算水平线性误差；& I m a x, /0.8b*100% a max —a2、a3、a4中最大者；b—示波屏水平刻度值（一般为10 ）。

10斜探头K值和折射角"S: K= tg ">=L+L0-35/反射体中心厚度

（分别为B=70、C=30、D=15mm ）。

11信噪比；△=20lgH信/H噪。

四

1、（1）按声程调节扫描速度时：一次波探伤时（T XT），缺陷至入射点的声程x戶n T，则缺陷在工

一次波探伤(T/T)时，

则缺陷在工件中的水平距离为：I/= Kn T深度为：d=n /

二次波探伤(T V T/2T时，

则缺陷在工件中的水平距离为：l/= Kn T、深度为：d T=2T- n T

2、( 1 )外圆周向探测时，缺陷位置由深度 H和弧长L来确定则：

H=R-[(Kd) 2+(R-d) 2]0.5L=R n 0180= R 冗/180*tg -1 Kd/R-d。

结论：当探头从圆柱曲面外壁作周向探测时，弧长L总比水平距离I值大，但深度H却总比平板工件中的缺陷深度d小。

(2)内圆周向探测时，缺陷位置由深度h和弧长I来确定则：

h=[(Kd) 2+(r+d)2]0.5-r l=r n /180= r n/180*tg-1 Kd/r+d

结论：当探头从圆柱曲面内壁作周向探测时，弧长I总比水平距离I值小，但深度h却总比平板工件中的缺陷深度d值大。(注意，如缺陷深度h大于壁厚，则为焊缝杂波)

3、最大探测壁厚；Tm/D W/2(1-sin 3)<1/2(1-K/(1+K 2)°5

一般把筒体可探测的内外半径范围定位 r/R %0%

4、不同距离处的大平底与平底孔回波分贝差为;

△尸20lgP B/P?=20lg2入X力2?g+2 a X X)a—材质衰减系数；x—探测面至缺陷的距离；x B—探测面至底面的距离(工件的厚度)

不同平底孔、距离的回波分贝差为；

△2=20lgP?i/P?2=40lgD切巻/D^力P勺一人工缺陷；P辺一工件缺陷

5、避免侧壁干涉的条件

侧壁反射波束与直接传播波束的声程差大于4入(既：2W- a>4入)就可以避免侧壁干涉。(1 )探头轴线上缺陷反射时避免侧壁干涉的最小距离d min为：d min>(2 af

对于钢：d min>(2a)05=3.5(a?))5

(2)底面反射时避免侧壁干涉的最小距离d min为：d min>2 (a)0.5

对于钢：d min>2 (a)0.5=5 ( a?)5

6①偏心距X的选择：偏心距一是指探头声束轴线与管材中心线之间的水平距离，用X表示。入射角a随偏心距X的距离增大而增大，控制偏心距 X即可控制入射角a。满足纯横波探测内壁的条件为：

C L1/C L2 XR <^L1/C L2

对于水浸探伤钢管 0.251R O.458r取平均值 X=1/2 (0.251R+0.458r ) ②水层厚度的选择：

要求水层厚度H大于钢管中横波全声程的1/2 (即H>X s),这是因为水/钢界面的第二次回波S2

将位于管子的缺陷波F内(一次波)F外(二次波)之后，这样，有利于对缺陷判别。

③焦距的选择：F=H+ (R2-X2) 0.5

④声透镜的曲率半径r'由F=2.2r'得r'=0.46F

也可有 r'=C1-C2/C1*F C1-声透镜的纵波声速C2-水中的纵波声速