超声检测计算题类型

5、折射定律 （1.4、1.8－1.9）
sin L sin L sin s sin L sin s CL1 CL1 CS1 CL2 CS 2
' '
sin sin C1 C2
13
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？
=－0.25
T=1-r 2 =1-0.252 =0.9375 Δ=20lg T Z水 -Z钛 r =20lg = 0.25 0.9375 ≈-11.46(dB) =－0.896
r=
'
1.5－27.4 1.5+27.4
Z水 +Z钛
0.25 =20lg ＝20 lg 10.5(dB) ' 12 Tr 0.9375 0.896
'
10
4、声压往复透射率 （波高比）
BS
BS
T 1 r 20 lg 20 lg r r
2
Tr ' (1 r 2 )r ' 20 lg 20 lg r r
z3 z 2 r z3 z 2
'
11
例题 从钢材一侧探测刚钛复合板，已知=46×106kg/m2· S，
例题：（7.7）
sin sin 1 C L1 C S1
解：K=1 tgβ1=1 ∴β1=45O 根据折射定律：
C L1 2700 sin sin 1 sin 45o 0.5966 CS 2 3200
sin sin 2 C L1 CS 2
CS 2 3800 sin 2 sin 0.5966 0.8397 C L1 2700
2 sin 1 0.9387 57.1o
K2=tgβ=tg57.1o=1.5
14
6、临界角 （1.5－1.7）
I sin
1
CL1 C L2
1
II sin
III sin
CL1 CS 2
C S1 CL1
15
1
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。
[20 lg( B1 / B2 ) 6 - ] 2T
反射损失： 0.5 ~ 1dB;
6扩散衰减引起的损失
(T 3N） )
17
8、单一介质纵波波源近场长度
FS DS N 4
2
18
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)
19
Fra Baidu bibliotek
9、半扩散角
0 sin 1.22 70 DS DS
1
0 sin 57 2a 2a 1 0 sin 57 2b 2b
1
20
a或b一定平行于所在的坐标轴面
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：
C 5.9 10 1.18mm 6 f 5 10 1.18 0 57 57 5 a 13
6
21
10、未扩散区
6
3、波高比的分贝值
H1 20lg H2
7
4、声压反射率t和声压透射率 （1.14－1.15）
Z 2 Z1 r Z 2 Z1
8
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。
例题3 不锈钢与碳素钢的声阻抗约差1%，
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
=1.5×106kg/m2· S，=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？
解：
r=
Z钛 -Z钢 Z钛 +Z钢 r
=
27.4-4.6 27.4+4.6
I sin
sin
1
1
CL1
CL2
CL1
1480 0 14, 5 5900
1
II sin
＝sin
1
CS 2
1480 0 27.3 16 3230
7、材料衰减系数

[20 lg( Bm / Bn ) ] 2(n m)T
反射损失： 0.5 ~ 1dB
(T 3N） )
4
2、 声阻抗
Z C
5
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
Z 钢 Z水 1 0.99 0.01 r Z 钢 Z水 1 0.99 1.99 0.005 0.5%
9
4、声压往复透射率 （1.16、5.9、5.11）
4Z1Z 2 2 T往 1 r 2 ( Z1 Z 2 )
T往 (1 r ) r '
2
Z3 Z 2 r Z3 Z 2
超声检测计算题类型及例题
2013年12月
1
我们总是想办法用已有的知
识来解决新出现的问题……
1、波长、频率和波速
C ＝ f
3
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=6.3×106/2×106=3.5（mm） 横波λs=Cs/f=3.1×106/2×106=1.55（mm）
b 1.64 N
22
• 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？ （42.4毫米；8.28度；69.5毫米；168.9毫米；2.07 度；277毫米）