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：△=20lgP

2/P

1

=20lgH

2

/H

1

(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

=Z

2

-Z

1

/Z

2

+Z

1

t=P

t

/ P

O

=2Z

2

/Z

2

+Z

1

3、声强反射率R和投射率T分别为：

R=r2 =(Z

2-Z

1

/Z

2

+Z

1

)2 T=4Z

1

Z/(Z

2

+Z

1

)2由以上几式得：t-r=1 T+R=1

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：T

往

=P

a

/P

O

=4Z

1

Z/(Z

2

+Z

1

)2

5、反射、折射定律：

sinα

L /C

L1

=sinα¹

L

/C

L1

= sinα¹

S

/C

S1

=sinβ

L

/C

L2

=sinβ

S

/C

S2

6、第一临界角。α

Ⅰ=arcsinC

L1

/C

L2

第二临界角。α

Ⅱ

=arcsinC

L1

/C

S2

第三临界角：α

Ⅲ=arcsinC

S1

/C

L1

7、（1）薄板工件的衰减系数测定：α=(20lgBm/Bn-δ)/2x(n-m)

对于多次反射：α=[20lgBm/Bn-δ(n-m)]/2x(n-m)

（2）厚板工件的衰减系数测定：α=(20lgB1/B2-6-δ)/2x 对于2次波、3次波；α=(20lgB2/B3-3.5-δ)/2x。

对于1次波、3次波；α=(20lgB1/B3-9.5-δ)/4x。

二

1、近场区长度：N=D2

S /4λ= R2

S

/λ= F

S

/πλ= F

S

ƒ/Cλ

2、圆盘源辐射的纵波声场的第一零值发散角；

θ

=arcsin1.22λ/Ds≈70λ/Ds

3、波束未扩散区与扩散区：b=1.64N

4、矩形波源的近场区长度N=Fs/πλ，未扩散区b=1.64N，

半扩散角θ

=arcsinλ/2a≈57λ/2a，

5、近场区在两种介质中的分布；公式N=D2

S

/4λ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=N

2-LC

1

/C

2

= D2

S

/4λ- LC

1

/C

2

，

6、横波近场区长度；方形 N=F

S /πλ

s2

*cosβ/cosα

圆形 N=D2/4λ

s2

*cosβ/cosα横波声场中，第二介质中的近场区长度：

N`=N-L

2= F

S

/πλ

s2

*cosβ/cosα-L

1

tgα/tgβ

F S-波源面积λs2-介质Ⅱ中横波波L1-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：Ø0=arcsin1.22λ

S2/D

S

=70λ

S2

/D

S

对于矩形正方形声源：Ø0=arcsinλ

S2/2a=57λ

S2

/2a

三

1、计算垂直线性误差D=（∣d

1∣+∣d

2

∣）% 。d

1

—实测值与理想值的最大正偏差；d

2

—实测值与

理想值的最大负偏差。

2、计算水平线性误差；δ=∣α

max ∣/0.8b*100% α

max

—α

2

、α

3

、α

4

中最大者；b—示波屏水平

刻度值（一般为10）。

3、斜探头K值和折射角βs：K= tgβs=L+L

-35/反射体中心厚度（分别为B=70、C=30、D=15mm）。

4、信噪比；△=20lgH

信/H

噪

。

1、（1）按声程调节扫描速度时：一次波探伤时（τ

∫≤T），缺陷至入射点的声程x

∫

=nτ

∫

，则缺陷

在工件中的水平距离为：l

∫=x

∫

sinβ= nτ

∫

sinβ、深度为：d

∫

= x

∫

cosβ= nτ

∫

cosβ。二次波

探伤T＜τ

∫≤2T时，则缺陷在工件中的水平距离为：l

∫

=x

∫

sinβ= nτ

∫

sinβ、

深度为：d

∫

= 2T-x

∫

cosβ= 2T-nτ

∫

cosβ。

（2）按水平调节扫描速度时：一次波探伤（τ

∫

≤T）时，

则缺陷在工件中的水平距离：l

∫= nτ

∫

深度：d

∫

= l

∫

/K= nτ

∫

/K。

二次波探伤T＜τ

∫

≤2T时，

则缺陷在工件中的水平距离：l

∫= nτ

∫

深度：d

∫

=2T- l

∫

/K=2T- nτ

∫

/K。

（3）按深度调节扫描速度时：一次波探伤（τ

∫

≤T）时，

则缺陷在工件中的水平距离为：l

∫= Knτ

∫

深度为：d=nτ

∫

。

二次波探伤（T＜τ

∫

≤2T时，

则缺陷在工件中的水平距离为：l

∫= Knτ

∫

、深度为：d

∫

=2T- nτ

∫

。

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]0.5 L=Rπθ/180= Rπ/180*tg-1Kd/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l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l来确定则：

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

结论：当探头从圆柱曲面内壁作周向探测时，弧长l总比水平距离l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≤1/2(1-sinβ)≤1/2(1-K/(1+K2)0.5

一般把筒体可探测的内外半径范围定位r/R≥80%

4、不同距离处的大平底与平底孔回波分贝差为；

△

Bƒ=20lgP

B

/P

ƒ

=20lg2λχ2

ƒ

/лD2

ƒ

χ

B

+2α(χ

ƒ

-χ

B

) α—材质衰减系数；χ

ƒ

—探测面至缺陷的距

离；χ

В

—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；

△

12=20lgP

ƒ1

/P

ƒ2

=40lgD

ƒ1

χ

2

/D

ƒ2

χ

1

P

ƒ1

—人工缺陷；P

ƒ2

—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4λ（既：2W-α>4λ）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

>(2αλ)0.5

对于钢：d

min

>(2αλ)0.5=3.5（α/ƒ）0.5

（2）底面反射时避免侧壁干涉的最小距离d

min 为：d

min

>2 (αλ)0.5

对于钢：d

min

>2 (αλ)0.5=5（α/ƒ）0.5

6、①偏心距X的选择：偏心距—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α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α。满足纯横波探测内壁的条件为：

C

L1/C

L2

×R≤X≤C

L1

/C

L2

×r