规则反射体回波声压

凹柱曲底面上的反射。
PB
P0 FS
2x
2、空心圆柱体
凸柱面上的反射。
χ≥3N，类似于球面波在
外圆检测空心圆柱体凸柱曲底面的回波声压为： PB
P0 FS
2x
d D
面上的反射。
χ≥3N，类似于球面波的在凹柱
内圆检测空心圆柱体凸柱曲底面的回波声压为：
PB
P0 FS
2x
D d
• 考虑到介质衰减的各几何体返回声压公式：
• 平底孔回波声压：Pf
P0 FS F f 2 x2
2x
e 8.68
• 长横孔回波声压：Pf
P0 FS 2 x
Df
2x
e 8.68
2x
• 短横孔回波声压：Pf
P0 FS x
lf 2x
Df
2x
e 8.68
• 球孔回波声压：
Pf
P0 FS
x
Df 4x
2x
e 8.68
•
大平底与实心圆柱体回波声压：PB
3.4.5 大平底回波声压
五、大平底面回波声压
x≥3N时，超声波在与波束轴线垂直、表面光洁的大
平底面上的反射就是球面波在平面上的反射，其回波声
压PB为：
PB
P0 FS
2x
12
20 lg
x2 x1
大平底距离增加一倍时，其回波声压下降6dB 。
3.4.6圆柱曲底面回波声压
1、实心圆柱体
χ≥3N的实心圆柱体，类似于球面波在
P0 FS
2x
2x
e 8.68
• 空心圆柱体外圆检测回波声压：
PB
P0 FS
2x
d
2x
e 8.68
D
• 空心圆柱体外圆检测回波声压：
PB
P0 FS
2x
D
e
2x 8.68
d
• 式中：x—探测距离（x>3N）;
• Ff —平底孔面积=πDf2/4; d—空心圆柱体内径；
• lf —短横孔长度；
D—空心圆柱体外径；
12
20 lg
Hf 1 Hf 2
20 lg
Pf 1 Pf 2
20 lg
x22
D
2 f1
x12
D
2 f
2
3.4.2 长横孔回波声压
当X≥3N，超声波垂直入射，全反射，长横孔直径较小， 长度大于波束截面尺寸时，超声波在长横孔表面的反 射类似球面波在柱面镜上的反射。
•
以a=x, P 1 /a=P0FS /λx,代入球面波在柱面上反射声压
12
20lg Pf 1 Pf 2
20lg
Df1 Df 2
x22 x12
3.4.4 球孔回波声压
• ① 当Df1=Df2,x2=2x1时， Δ12=40lgx2/x1=40lg2=12dB
• 说明直径一定，距离增一倍，回波降12dB 。 • ② 当x2=x1, Df1=2Df2 时， • Δ12=20lgDf1/Df2=20lg2 =6dB • 说明球孔距离不变，直径增一倍，回波增6dB 。
3.4.4 球孔回波声压
设球孔直径为Df，超声波垂直入射，全反射，Df 足够小。当χ≥3N时，超声波在球孔上的反射就 类似于球面波在球面镜上的反射。
Pf为：
Pf
P1 [ a x
f
]
f (1 x / a)
P0 FS x
Df 4(x D f
/ 2)
P0 FS x
波分贝差为：
12
20lg
Pf 1 Pf 2
10 lg
l
2 f1
l
2 f
2
x24 x14
Df1 DF 2
3.4.3 短横孔回波声压
• ① 当短横孔的直径和长度一定时，距离增加一倍， 回波下降12dB,与平底孔的变化规律相同。
• ② 当短横孔直径、距离一定，长度增一倍，回波 增6dB。
• ③当短横孔距离、长度一定，直径增一倍，回波 增3dB。
3.4 规则反射体回波声压
• 实际超声检测中常用反射法,反射法是根据缺陷反射回波 声压的高低来评价缺陷的大小。由于工件中缺陷的形状性 质各不相同,目前的检测技术还难以确定缺陷的真实大小 和形状。回波声压相同缺陷,其实际大小可能相差很大,为 此引入当量法。
• 当量法的定义：在同样的探测条件下,当自然缺陷回波与 某人工反射体回波等高时,就认定该人工反射体尺寸就是 此自然缺陷的当量尺寸。(自然缺陷的实际尺寸往往大于 当尺寸)
公式，可得长横孔回波声压Pf表达式：
Px
Pf
P0 Fs 2x
D f P0 Fs D f 2x 2x
Df 2x
任意两个距离、直径不同的长横孔回波分贝差为：
12
20lg Pf 1 Pf 2
10lg
D
f
1
X
3 2
D
f
2
X
3 1
3.4.2 长横孔回波声压
• ①当Df1=Df2,x2=2x1时，同直径、距离增一倍，回 波降9dB。
• Df—平底孔、长横孔、短横孔、球孔直径；
• α—介质单程衰减系数=dB/mm
• 超声波检测中常用的规则反射体种类主要有：平底孔、长 横孔、短横孔、球孔、大平底、圆柱曲底面等。
• 下面分析这些人工反射体的反射规律
3.4.1 平底孔回波声压
•
如图3－21所示，在当X≥3N的圆盘波轴线上存在
一平底孔缺陷。设波束轴线垂直于平底孔，超声波在平
底孔上全反射，平底孔直径较小，表面各点声压近似相
• ②当x1=x2,Df2=2Df1时，同距离、直径增一倍，回 波升3dB。
3.4.3 短横孔回波声压
短横孔是长度明显小于波束截面尺寸的横孔，设
短横孔直径为Df，长度为Lf。 当x≥3N时，超声波在短横孔上的反射回波声压
为：
Pf
P0 FS
x
lf 2x
Df
任意两个距离、长度和直径不同短横孔的回波分
贝差为：
等。根据惠更斯原理，可以将平底孔看成一新圆盘声源，
其初始声压即为其入射到表面上的声压
。
Px
P0 FS
x
• 设探头由平底孔接收到的返回声压为Pf，则：
Pf
Px Ff
x
P0FS Ff
2 x2
3.4.1 平底孔回波声压
图3－21 平底孔回波声压
当探测条件(Fs，λ)一定时，平底孔缺陷的回波声压 或波高与平底孔面积成正比，与距离平方成反比。任 意两个距离直径不同的平底孔回波声压分贝差为: