超声检测二级常用计算公式

一、

1、示波屏上的波高与声压成正比。

既：△=20lgP2/P1=20lgH2/H1(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-Z1/Z2+Z1 t=P t/ P O =2Z2/Z2+Z1

3、声强反射率R和投射率T分别为：

R=r2 =(Z2-Z1/Z2+Z1)2 T=4Z1Z/(Z2+Z1)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=4Z1Z/(Z2+Z1)2

5、反射、折射定律：

sinαL/C L1=sinα¹L/C L1= sinα¹S/C S1=sinβL/C L2=sin

βS/C S2

6、第一临界角。αⅠ=arcsinC L1/C L2第二临界角。αⅡ

=arcsinC L1/C S2

第三临界角：αⅢ=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=D2S/4λ= R2S/λ= F S/πλ= F Sƒ/C

λ

2、圆盘源辐射的纵波声场的第一零值发散角；

θ0=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θ0=arcsinλ/2a≈57λ/2a，

5、近场区在两种介质中的分布；公式N=D2S/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=N2-LC1/C2= D2S/4λ- LC1/C2，

6、横波近场区长度；方形 N=F S/πλs2*cosβ/cosα

圆形 N=D2/4λs2*cosβ/cos

α

横波声场中，第二介质中的近场区长度：

N`=N-L2= F S/πλs2*cosβ/cosα-L1tgα/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=arcsin1.22λS2/D S=70λS2/D S

对于矩形正方形声源：Ø0=arcsinλS2/2a=57λS2/2a

三

1、计算垂直线性误差D=（∣d1∣+∣d2∣）% 。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。

2、计算水平线性误差；δ=∣αmax∣/0.8b*100% α

max—α2、α3、α4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+L0-35/反射体中心厚度

（分别为B=70、C=30、D=15mm）。

4、信噪比；△=20lgH信/H噪。

四

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]0.5L=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/Pƒ=20lg2λχ2ƒ/лD2ƒχB+2α(χƒ-χB) α—材质衰减系数；χƒ—探测面至缺陷的距离；χВ—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=20lgPƒ1/Pƒ2=40lgDƒ1χ2/Dƒ2χ1 Pƒ1—人工缺陷；Pƒ2—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 L 2×R≤X≤C L1/C L2×r

对于水浸探伤钢管0.251R≤X≤0.458r 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

五、

1、水浸重合波探伤钢板，根据钢和水中的声速，可得

各次重合波水层厚度H与钢板厚度δ的关系为：H=n·C水/C钢δ=n·δ/4 n—重合波次数

2、复合材料超声波探伤，

当不考虑介质衰减和扩散衰减，且底面全反射时，底波B1与复合界面反射波S（复合良好）的dB差值为：△BS=20lg︱B1/S︳=20lg︱T/r︳=20lg︱1-r2/r︳式中 r—复合界面声压反射率，r=Z2-Z1/Z2+Z1 T—复合界面声压往复透射率T=1-r2

当底面不是全反射，其反射率为r’,则这时底波B1与复合界面反射波S（复合良好）的dB差值为：

△BS=20lg︱B1/S︳=20lg︱Tr’/r︳=20lg︱(1-r2)r’/r︳

式中 r’—底面声压反射率，r’=Z3-Z2/Z3+Z2 六当量计算法

对于同距离平底面或实心圆柱体曲底面与平底孔回波分贝差；

△=20lgP B/P f=20lg2λX f/D2fπ

对于不同距离平底面或实心圆柱体曲底面与平底孔回波分贝差；

△=20lgP B/P f=20lg2λX2f/D2fπX B

对于空心圆柱体同距离处圆柱曲底面与平底孔回波

分贝差；

△=20lgP B/P f=20lg2λX f/D2fπ±10lgd/D

外圆探伤用‘+’，内圆探伤用‘-’。

当试块厚度、平底孔直径与所调节的工件厚度和要求φ2平底孔不同时：△

=20lgP B/P f=40lgD f1X1/D f2X2

（一般设被利用的试块平底孔回波声压为P B，所要得到的工件φ2平底孔回波声压为P f）

①当量计算法：当用平底面或实心圆柱体曲底面调

节探伤灵敏度时，当量计算公式为；△Bf=20lgP B/P f=20lg2λX

2

f/D

2

fπX B+2X(X f-X B) 当用空心圆柱体内孔或外圆曲面调节探伤灵敏度时，当量计算公式为；

△Bf=20lgP B/P f=20lg2λX2f/D2fπX B±10lgd/D +2X(X f-X B)

七

1、焊缝两侧探测面的修整宽度P，一般根据母材厚度

来确定；厚度为8-46mm的焊缝采用二次波探伤，探测面修整宽度为：P≥2KT+50 mm；厚度大于46mm的焊缝采用一次波探伤，探测面修整宽度为：P≥KT+50