超声检测计算题类
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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
• 解： C 5,9 2.36mm
f 2.5
N D2 202 42.4mm
4 4 2.36
b 1.64N 1.64 42.4 2269.5mm
11、近场区在两种介质中的分 布
出现零或负值如何考虑？P63
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，求钢中近场长度为多少？
λ=C/f
Biblioteka Baidu
=1.5×106 /5×106 =0.3（mm)
N=（D2/4λ）
18
9、半扩散角
0
0sinsi1n1.2122DaS
70
57
DS 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
1.18mm
57 57 1.18 50
a
13
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？（42.4毫米；8.28度；69.5毫米； 168.9毫米；2.07度；277毫米）
8
4、声压往复透射率 （1.16、5.9、5.11）
T往
4Z1Z2 (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 r2) r'
r' Z3 Z2 Z3 Z2
9
4、声压往复透射率 （波高比）
界面回波与底面回波dB差值
BS
20lg T r
超声检测计算题类型及例题
侯文科
1
1、波长、频率和波速
＝ C
f
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）
Z水+Z钛 1.5+27.4
=20lg
r T r'
＝20 lg
0.25 0.9375 0.89116
10.5(dB)
5、折射定律 （1.4、1.8－1.9）
s in L
s
in
' L
s
in
' s
sin L
sin s
CL1
CL1
CS1
CL2
CS2
sin sin
C1
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？
③求α1和αII。I sin1
CL1 CL2
sin 1 1480 14, 50
5900
II
sin 1 CL1 CS2
＝sin 1 1480 27.30
3230
15
7、材料衰减系数
[20lg(Bm / Bn ) ] 2(n m)T
反射损失：0.5 ~1dB
(T 3N）) P52
[20lg(B1/ B2 ) 6 - ] 2T
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，
***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 = 27.4-4.6 =－0.25
Z钛+Z钢 27.4+4.6
T=1-r 2 =1-0.252 =0.9375
Δ=20lg r =20lg 0.25 ≈-11.46(dB)
T
0.9375
r'= Z水 -Z钛 = 1.5－27.4 =－0.896
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
（1.14－1.15）
r Z2 Z1 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
20lg 1 r 2 r
Tr '
(1 r 2 )r '
BS 20lg r 20lg r
r' z3 z2 z3 z2
10
例题 从钢材一侧探测刚钛复合板，已知=46×106kg/m2·S，
=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
解：K=1 tgβ1=1 ∴β1=45O
根据折射定律：
sin sin 1
C L1
CS1
sin
C L1 CS2
sin 1
2700 3200
sin 45 o
0.5966
sin sin 2
sin 2
CS2 C L1
s in
3800 2700
0.5966
0.8397
C L1
CS2 2 sin 1 0.9387 57.1o
K2=tgβ=tg57.1o=1.5
13
6、临界角 （1.5－1.7）
I
II
sin 1 CL1 CL2
sin 1
CL1 CS 2
III
sin 1 CS1 CL1
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。
•
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
• 解： C 5,9 2.36mm
f 2.5
N D2 202 42.4mm
4 4 2.36
b 1.64N 1.64 42.4 2269.5mm
11、近场区在两种介质中的分 布
出现零或负值如何考虑？P63
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，求钢中近场长度为多少？
λ=C/f
Biblioteka Baidu
=1.5×106 /5×106 =0.3（mm)
N=（D2/4λ）
18
9、半扩散角
0
0sinsi1n1.2122DaS
70
57
DS 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
1.18mm
57 57 1.18 50
a
13
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？（42.4毫米；8.28度；69.5毫米； 168.9毫米；2.07度；277毫米）
8
4、声压往复透射率 （1.16、5.9、5.11）
T往
4Z1Z2 (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 r2) r'
r' Z3 Z2 Z3 Z2
9
4、声压往复透射率 （波高比）
界面回波与底面回波dB差值
BS
20lg T r
超声检测计算题类型及例题
侯文科
1
1、波长、频率和波速
＝ C
f
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）
Z水+Z钛 1.5+27.4
=20lg
r T r'
＝20 lg
0.25 0.9375 0.89116
10.5(dB)
5、折射定律 （1.4、1.8－1.9）
s in L
s
in
' L
s
in
' s
sin L
sin s
CL1
CL1
CS1
CL2
CS2
sin sin
C1
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？
③求α1和αII。I sin1
CL1 CL2
sin 1 1480 14, 50
5900
II
sin 1 CL1 CS2
＝sin 1 1480 27.30
3230
15
7、材料衰减系数
[20lg(Bm / Bn ) ] 2(n m)T
反射损失：0.5 ~1dB
(T 3N）) P52
[20lg(B1/ B2 ) 6 - ] 2T
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，
***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 = 27.4-4.6 =－0.25
Z钛+Z钢 27.4+4.6
T=1-r 2 =1-0.252 =0.9375
Δ=20lg r =20lg 0.25 ≈-11.46(dB)
T
0.9375
r'= Z水 -Z钛 = 1.5－27.4 =－0.896
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
（1.14－1.15）
r Z2 Z1 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
20lg 1 r 2 r
Tr '
(1 r 2 )r '
BS 20lg r 20lg r
r' z3 z2 z3 z2
10
例题 从钢材一侧探测刚钛复合板，已知=46×106kg/m2·S，
=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
解：K=1 tgβ1=1 ∴β1=45O
根据折射定律：
sin sin 1
C L1
CS1
sin
C L1 CS2
sin 1
2700 3200
sin 45 o
0.5966
sin sin 2
sin 2
CS2 C L1
s in
3800 2700
0.5966
0.8397
C L1
CS2 2 sin 1 0.9387 57.1o
K2=tgβ=tg57.1o=1.5
13
6、临界角 （1.5－1.7）
I
II
sin 1 CL1 CL2
sin 1
CL1 CS 2
III
sin 1 CS1 CL1
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。
•