超声波检测主要公式

超声波检测主要公式

1. 物理基础部分:

.

;11

.1所需时间质点完成一次完全振动周期次数单位时间内质点振动的频率：T ：f T

f --=

的距离

波在单位时间内所传播波速的路程波在一个周期内所传播波长,;

,2

.1--=

c f

c

λλ

设B 为波线上任意一点,距原点O 的距离为x.因为振动从O 点传播到B 点所需的时间为x/c,所以B 点处质点在时间t 的位移等于O 点上质点在时间(t-x/c)的位移,即:

λ

π

ω

π

πωωωω2.22.1,)

cos()/(cos 3

.1=

=

-=

=--=-=c

k k T

f kx t A c x t A y 波数秒钟内变化的弧度数即圆频率

c

Z Z p I Z

p I m ρ=---=

数值上学性质其能直接表示介质的声声阻抗压力相邻质点所受到的附加弹性质点在传播声时声压内通过的平均声能单位面积上在单位时间在垂直声波传播方向上声强...,..,.24

.12

.

..

.lg 20lg

205.12212212

121为基准反射回波幅度分母中的度两个比较的反射回波幅和为基准声压分母中的两个比较声压和H H H p p p H H

p p dB --==∆

ε

εσεεσσρρρ

/,//,.

/,.//:.//,6.111=∆=∆=--=-∆=

∆-⋅=

即之比与纵向相对伸长等于介质横向相对缩短介质的泊松比有关的常数与介质的泊松比即之比与其体积等于介质的质量介质的密度即之比与相对伸长等于介质承受的拉应力介质的杨氏弹性模量声速L L d d k V

M V M L

L S F E L L S F E k

E

c

横波折射角

射角分别是第二介质纵波折横波速度

第二介质纵波速度横波速度度分别是第一介质纵波速横波反射角纵波反射角入射角分别是第一介质的纵波反射折射定律

,,,,,,,,.

,,,,sin sin sin sin sin 8

.12211,2

211,1---====t l t l t l t l l t t

l l t t l l l l c c c c c c c c c ββαααββααα

t

r t l c c c c 92.0;82.1/7

.1≈≈在钢中

o

III l t III o o II o II t l II o o

I o I l l I o c c

。

，：c c 。

，：c c

。

，2.33:/;sin 90/7.27:/;7.56:/;sin 907.14:/;2.27:/;sin 90:9

.11

112

1

1

2

11========---αααααααα空气钢入射角为第三临界角时的横波于第一介质纵波反射角等气界面横波斜入射至固第三临界角钢水钢有机玻璃入射角为第二临界角时的纵波射角等于第二介质折射横波的折纵波斜入射时第二临界角钢水钢有机玻璃入射角为第一临界角时的纵波射角等于第二介质折射纵波的折纵波斜入射时第一临界角

D T r t t p p

p p p p T p p D R r I

I D I I r I

I R I I t r Z Z Z p p t p p Z Z Z Z p p r p p p p p p t

t

t t

p t p t

t p a

a p

p t p t a p a 在数值上等于故之比与入射声压探头接收的返回声压声压往复透过率故之比与入射声强透过声强声强透过率之比与入射声强反射声强声强反射率故之比与入射声压透过声压声压透过率之比与入射声压反射声压声压反射率透过率垂直入射时的反射率和;1.:1:;1.:.:1:;2:.:10.1221,,,222

12

211

2-=⋅=⋅==

=+-==

==

=++==

+-=

=

11%;5.099

.101

.0%,1:0

1;10004

.04646

0004.0:;063

.01;937.05

.14646

5.1:973

.11;973.0465.15

.146::

21121212≈+===

≈=+=-≈+-=

<<=+=-=+-=<=+==+-=>p p p p p p p p p p p p r t r Z ⑷Z r t r Z ⑶Z r t r Z ⑵Z r t r Z ⑴Z 故因两者声阻抗仅差约界面钢焊缝金属与母材金属如超声波入射至普通碳探头直接置于空气中底面如超声波入射到钢试件中如超声波从钢入射至水中如超声波从水入射至钢面的四种常见情况超声波垂直入射平面界

()()()()()

().

,

,1,0,02sin ,,).(.

.;14:,4)12().(.

,,;4:2

).(:2sin 2cos 4:

,)

(.

,4

1,4

)12().(.

,,,1,0,2

).(:,;

;

2sin 14111

:2sin 14112sin 141:)

(:

2

2

22

2312

3

1312222

313

12

22222

23

12

2222313

13212

22

22

1

222

22

22

22

222

22

231尽可能稳定故现场检测要保持压力回波幅度提高压力检测中对探头施加较大很重要这对直探头保护膜设计超声波全透射时且为正整数好象不存在薄层一样与薄层的性质无关率则通过薄层的声强透过的整数倍若薄层厚度等于半波长时为正整数由上式可知其声强透过率为工件保护膜如晶片界面薄层两侧介质不同的双最高最低波长的奇数倍时即异质薄层厚度等于时为正整数当常称为半波透声层几乎无反射超声波全透过时为正整数当由上述公式可知两种介质声阻抗之比异质薄层中的波长异质薄层厚度声压透过率声压反射率均匀介质中的异质薄层反射率与透过率情况多层平面上垂直入射的→→→→=⎪⎪⎭

⎫

⎝⎛+=⋅=+=+=

=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+++=--≠≠⋅

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==---⎪⎭⎫ ⎝⎛-+=

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≠=t r d O d c Z Z Z Z Z Z T Z Z Z n n d b T Z Z Z Z T n n

d a d Z Z Z Z d Z Z Z Z T Z Z Z ⑵r t n n d b t r n n d a Z Z m m d d m m t d m m d m m r Z Z Z ⑴λπλλλπλπλλλλπλπλπ