无损检测课后习题答案

第一章

1、试述超声波的特点和适用范围。

答：（1）特点：a)超声波的方向性好。b)超声波的穿透能力强。c)超声波的能量高。d)遇有界面时，超声波将产生反射、折射和波型转变。e）对人体无害。

（2）适用范围：工业超声检测常用的工作频率为0.5~10MHz。较高的频率

主要用于细晶材料和高灵敏度检测，而较低的频率则常用于衰减较大和粗晶材料

的检测。有此特殊要求的检测工作，往往首先对超声波的频率作出选择，如粗晶

材料的超声检测常选用1MHz以下的工作频率，金属陶瓷等超细晶材料的检测，

其频率选择可达10~ 200MHz,甚至更高。

2、简述超声波有哪此基本波型和分类方法?

答：超声波的基本波型：纵波L、横波S（T）、表面波R、板波（S型、A型）

超声波有很多分类方法：主要的分类方法有按波振面的形状分类，按振动持

续时间分类。

纵波

横波 S型

按质点的振动方向与声波板波

传播方向之间的关系分类表面波 A型

平面波

超声波的分类按波的形状分类柱面波

球面波

连续波

按振动持续的时间分类

脉冲波

3、何谓超声场，它有哪些基本参量?

答：（1）声场：充满超声波的空间，或在介质中超声振动所波及的质点占据的范

围叫超声场。

（2）基本参量：声压p，声强I，分贝和奈培，声阻抗；质点振动位移、质

点振动速度。

4、试分述介质声参量的物理意义和数学表达式。

答：声参量包括声阻抗、声速和声衰减系数。

声阻抗：表示声场中介质对质点振动的阻碍作用。Z=P/V；

⁄。

声速：声波在介质中的传播速度；常用c表示，C=√E E

声衰减系数：超声波在介质中传播时，随着传播距离的增加能量逐渐减弱的现象

叫做超声波的衰减；

5、简述超声波垂直人射时的r、t、R、T及界面两侧必须满足的边界条件。

答：界面上反射声波压P

r 与入射声波压P

之比称为界面的声压反射率，用r表

示；

界面上投射波声压P

t 与入射波声压P

之比称为界面的声压透射率，用t表

示；

界面上反射波声强I

r 与入射波声强I

之比称之为声强反射率R；

界面上投射声强I

t 与入射声强I

之比称之为声强透射率T

；

界面两侧的声波必须满足两个边界条件：

1）一侧总声压等于另一侧，否则界面两侧受力不等，将会发生界面运动；

2）两侧质点速度振幅相等，以保持波的连续性。

6、默写斯涅尔定律，第一.第二临界角的数学表达式。

答：斯涅尔定律：

EEEE E

E E

1=

EEEE E

E E

1

=

EEEE E

E E

1

=

EEEE E

E E

2

=

EEEE E

E E

2

式中，α——入射角，β——折射角，γ——反射角，L——纵波，S——横波

第一临界角表达式：当E E

2>E E

1

时，必然有β

L

>β

S

；令β

L

=90°，得第一临界

角：

α

Ⅰ=arcsin

E E

1

E E

2

；

当α

L =α

Ⅰ

时，第二介质中将只存在折射横波。

第二临界角表达式：若E E

2>E E

1

,则β

S

>α

L

；令β

S

=90°，得：α

Ⅱ

=arcsin

E E

1

E E

2

7、何谓超声波的聚焦?简述水浸聚焦探头的设计思路。

答：由斯涅耳定律可得，超声波平面波入射到C1C2的凸曲面上时，其投射波将聚焦。

水浸聚焦探头：根据平面波入射到C1>C2的凸曲面上时，投射波将产生聚焦的原理设计制作的。聚焦探头中的声透镜，如果为球面，将获得点聚焦；如果为柱面，将获得线聚焦。

8、何谓超声场的近场区、远场区和指向性?

答：近场区：X（声程）

远场区：X>N时的区域为远场区；

指向性：声场的指向性是指声场中θ 方向的声压振幅P

max

（θ）与θ为0°

时的声压振幅P

max

（θ）之比，它表达了声场中声压P的振幅与方向角θ之间的

变化关系，以Dc来表示。D

c =

2E1（EEEEEθ）(EEEEEE)

9、同一个探头发射超声波，传播介质分别为水、铝、钢和有机玻璃，试问，在哪种材料中越声波的扩散角最大?

答：铝的扩散角最大，因为超声波在铝中的波长最长。

10、简述标准试块的作用和分类。

答：标准试块可用于测试探伤仪的性能、调整检测灵敏度和声时的测定范围。例如我国的标准试块CSK-11、国际标准试块ⅡW、ⅡW2等。

第二章

1、对比射线检测和超声检测的优缺点和适用范围：

答：射线检测：对气孔、夹渣、疏松等体积型缺陷的检测灵敏度较高，对于平面缺陷的检测灵敏度较低，如当射线方向与平面缺陷垂直是就很难检测出来，另外，射线对人体有害，需要有保护措施；

超声波检测：方向性好、穿透力强、能量高、遇到界面时，超声波将反射、折射和波形的转换以及对人体无害

2、X射线、γ射线和中子射线是如何产生的？

答：X射线：是一种两级电子管，将阴极灯丝通电加热，使之白炽而放出电子，在管的两板间加上几十甚至几百千伏电压后，由灯丝发出的电子即以很高的速度撞击靶面，此时电子能量的绝大部分将转化为热能散发掉，而极少一部分以X 射线能量形式辐射出来。

γ射线：是一种电磁波，可以从天然放射性原子核中产生，也可以从人工放射性原子核中产生，天然放射性同位素如镭-226、铀-235等，价格昂贵；人工放射源应用较广的有钴-60、銥-192、銫-137、铥-170等

中子射线：通过原子核反应产生。除了普通的氢核之外，其他任何原子都含有中子，对其施加强大的作用，中子就释放出来了。