超声波检测 - UTII计算题

中国检测网www.chinatesting.com.cn

超声波检测II级试题（计算题）

计算题

1.用折射角60°的斜探头探测坡口角为60°的钢板对接焊缝,如下图所示,计算在探头一侧坡口面发现坡口面未熔合缺陷处所有反射波型的反射角(CL=5900m/s,CS=3200m/s)（标准答案从略）

2.用2.5MHz20mm直探头对钢材进行超声波探伤，求此探头的近场区长度和指向角的角度 解：设钢中纵波波速5900米/秒，则该探头在钢中波长λ=5.9/2.5=2.36mm，近场区长度N=D2/4λ=202/4*2.36=42.37mm 由指向角θ=arcsin(1.22λ/D)=8.27°

3.用水浸法聚焦探头垂直探伤法检验Φ36x3mm钢管，已知水层距离为15mm时，声束焦点与钢管轴心重合，求有机玻璃声透镜的曲率半径？ 答：有机玻璃声透镜的曲率半径=15.3mm

4.设某合金与钢完全结合，当超声纵波从合金垂直入射到钢时，结合界面的声压反射率是多少？钢底面（与空气接触）的声压反射率是多少？已知合金厚度30毫米，声阻抗 24.2x106Kg/m2s，钢板厚度20毫米，声阻抗45.6x106Kg/m2s

解：合金-钢界面的声压反射率

rp合金=P合/P0=(Z2-Z1)/(Z2+Z1)=(24.2-45.6)/(24.2+45.6)=-0.303

中国检测网www.chinatesting.com.cn

中国检测网www.chinatesting.com.cn

取-30%，负号表示入射声波与反射声波相位差180°（相位相反） 合金-钢界面的声压透射率tp=2Z2/(Z2+Z1)=2x45.6/(24.2+45.6)=1.3

钢底面声压反射率rp钢=P钢/Pt=[(Z气-Z钢)/(Z气+Z钢)][(Z2+Z1)/2Z2]=0.765=76.5% 5.如下图所示，探头为tgβ=2，用仪器与钢试块比较，测得探头中S=10mm，计算探头中a和b的长度。

解：因为仪器中测得的S值是相当于钢中的S值，所以要将S钢换算成S有机玻璃,即: S有机玻璃/CL有机玻璃=S钢/CS钢，S有机玻璃=S钢·CL有机玻璃/CS钢=10x2.7/3.2=8.4

另外tgβ=2，β=63.4°，sinα=CL有机玻璃·sinβ/CS钢=2.7·sin63.4°/3.2=0.754，α=48.97°，因此：a=cosα·S有机玻璃=cos48.97°·8.4=5.5mm b=sinα·S有机玻璃=sin48.97°·8.4=6.3mm 答：a=5.5mm，b=6.3mm

6.用有机玻璃做球面声透镜的聚焦探头,若探头直径为Φ20mm，水中焦距f=100mm，求声透镜的球面半径r值。

解：已知C有=2700米/秒，C水=1450米/秒，f=100mm，由f=r[C1/(C1-C2)]，可求得r=46.5mm 7.用直径24mm，频率2MHz的直探头检查外径500mm，内径100mm的钢制锻件，要求缺陷波高F与内孔底波高度B的比值在5%以上（包括5%）的缺陷回波都应记录，求所用的探伤灵敏度（以平底孔当量表示）是多少？如果该锻件的材质衰减（双声程）为0.02dB/mm，在150mm处发现一个回波高度为18dB的缺陷，求缺陷当量？（答案从略） 8.在前沿长度为10毫米，tgβ分别为1、2、2.5的三种斜探头中，哪个适合用于上宽度24mm，下宽度22mm，上加强高5mm，下加强高3mm，板厚25mm的平钢板对接焊缝检测？并求出所需要的探头扫查范围，若在声程120mm处（已扣除斜楔声程）发现一个缺陷，求缺陷的水平及深度位置。

中国检测网www.chinatesting.com.cn

中国检测网www.chinatesting.com.cn

答：选用tgβ=2的探头，扫描范围≥150mm，缺陷水平距离107.3mm，埋藏深度3.7mm 9.在使用tgβ=2，2.5MHz的斜探头探测25mm厚度的钢板对接焊缝时，若用深度距离44mm的Φ6mm横通孔试块调节灵敏度，要求能在同样深处发现Φ2mm平底孔当量的缺陷，则应将Φ6mm横通孔回波提高多少dB？（楔内声程为7mm）答：11dB

10.把合金轴瓦浸没在水中（即钢套与合金层均与水接触），用直探头接触法在合金层面上垂直入射纵波，检测粘合质量，问：粘合良好处的界面回波和底波之间相差多少分贝？（合金层声阻抗25x106Kg/m2s，钢套声阻抗45x106Kg/m2s，曲率和衰减影响不计）答：4dB 11.超声波从声阻抗Za=39.3x106Kg/m2s的A介质透过Zb=25.5x106Kg/m2s的B介质，进入C介质的垂直往返过程中，其往返透过率为（-12dB）,若不考虑超声波在介质中的衰减，C介质的声阻抗Zc是多少？答：Zc=1.5x106Kg/m2s

12.超声波从A介质通过B介质透入C介质，在A/B界面上产生一个声压为PA的回波，在B/C界面上产生一个声压为PB的回波，已知：A、B、C三种介质的声阻抗分别为 ZA=26.8x106Kg/m2s；ZB=18.3x106Kg/m2s；ZC=2.4x106Kg/m2s，在不考虑三种介质衰减情况下，求PB比PA高多少分贝？

解：在A/B界面上有PA/P0=(ZB-ZA)/(ZB+ZA)，则PA=P0[(ZB-ZA)/(ZB+ZA)]，在A/B界面上的透射声压Pt即为B/C界面的入射声压，则Pt/P0=2ZB/(ZB+ZA)，Pt=P0[2ZB/(ZB+ZA)]，在B/C界面上反射声压PB应为：PB/Pt=(ZC-ZB)/(ZC+ZB),即PB=Pt[(ZC-ZB)/(ZC+ZB)]， 在B/A界面的透过声压为：PB'=PB[2ZA/(ZB+ZA)]=P0[4ZAZB/(ZB+ZA)2][(ZC-ZB)/(ZC+ZB)] 因此：20log(PB'/PA)=......≈12dB

13.用直探头探测一个厚度为350mm的钢制锻件，在150mm处发现一个平底孔当量为Φ2mm的缺陷，该缺陷回波高度比基准波高要高出8dB，求所用的探伤灵敏度。 答：所用的探伤灵敏度为Φ3mm平底孔当量

14.用一个钢中折射角63.4°的斜探头检查横波速度2250米/秒，厚度20毫米的铜合金板材，已知探伤仪的时基线按铜合金试块1:1声程定位，现在时基线70mm处发现缺陷回波，该缺陷的水平距离与埋藏深度各为多少？ 解：先求该探头在铜合金中的折射角：

sinβ2=(2250/2700)sinα=(2250/2700)(2700/3230)sinβ1，求得β2=38.5°

中国检测网www.chinatesting.com.cn

中国检测网www.chinatesting.com.cn

(选择探头斜楔的纵波声速2700米/秒，钢中横波声速3230米/秒)； 埋藏深度h=70cosβ2-2*20=14.8mm；水平距离L=70sinβ2=43.5mm

15.某钢制转子锻件外径φ950mm，内径φ150mm，在用φ20mm,2.5MHz直探头在其外圆周表面探伤时，要求用底波校正探伤灵敏度，使其能检出Φ2mm平底孔当量的缺陷，应把底波从基准波高提高多少分贝？若在280mm深度处发现一个缺陷，缺陷回波比基准波高出13分贝，该缺陷当量多大？(设钢中纵波声速5900米/秒) 解：壁厚S1=(950-150)/2=400mm，波长λ=5.9/2.5=2.36mm

底波法调整探伤灵敏度 △dB=20lg(πΦ2/2λS1)=-43.5≈-44dB(需把底波从基准波高提高44分贝：先将仪器上衰减器储存44dB，将探头平稳耦合在工件外圆周面上得到稳定的底波，通过增益调整底波高度为基准波高，例如50%，然后释放衰减器44dB,即为探测400mm深处Φ2mm平底孔当量缺陷的探测灵敏度，注：因为直接在工件上调整底波，在调整增益时仪器已经自动补偿了曲率影响，因此不需另加曲率补偿计算值，这与先在大平底上调整再加曲率补偿的方法是不同的)

缺陷定量 Φdb=40lg[(Φ/2)(400/280)] ∵Φdb=13 ∴Φ=2.96mm

16.有一钢制零件厚度400毫米，用2.5MHz、20mm直径的直探头，Φ2mm灵敏度作超声探伤，发现距离探测面200毫米处有一缺陷，其反射波衰减26dB后达到基准波高，求该缺陷的平底孔当量直径是多少？

解：缺陷定量 Φdb=40lg[(Φ/2)(400/200)] ∵Φdb=26 ∴Φ=4.47mm

17.用水浸聚焦探头探钢管，当要求水层高度为10mm，检查Φ40mm的钢管时，试计算透镜的曲率半径。

解：根据公式r1=[1-(C2/C1)]f，式中：r1-透镜曲率半径；C1-有机玻璃声速；C2-水声速；f-焦距（探头至管子中心的垂直距离），

r1=[1-(C2/C1)]f=[1-(1500/2700)](20+10)=(1-0.556)x30=13.3mm 答：检查Φ40mm的钢管时，透镜的曲率半径为13.3mm

18.用水浸聚焦法检查Φ42x4mm的小口径钢管，水层距离为30mm，求偏心距、入射角、折射角、焦距和透镜的曲率半径各为多少？解：已知：钢管Φ42x4mm、水层厚度L2=30mm，r=(42/2)-4=17，y=(R2-X2)1/2，式中：R=Φ/2=21mm

中国检测网www.chinatesting.com.cn

中国检测网www.chinatesting.com.cn

X=r·(CL2/CS3)=17x(1.5/3.2)=8mm，y=(212-82)1/2=(377)1/2=19.4mm， 焦距f=L2+y=30+19.4=49.4mm 入射角：sinα=X/R=8/21=0.38，α=22.3°； 折射角：sinβ=r/R=17/21=0.81，β=54.1°

声透镜曲率半径：r'=[(n-1)/n]·f，式中：n=CL1/CL2=2.7/1.5=1.8， r'=[(1.8-1)/1.8]·49.4≈22mm 偏心距：X=8mm

19.用2.5MHzΦ20的直探头对厚度为215mm的钢锻件进行探伤，要求能发现Φ2当量的平底孔缺陷。①怎样调节探伤灵敏度？②在深度200mm处发现一缺陷，用衰减器调节至同一稳定高度时，衰减器读数nf=20dB，求缺陷大小。（利用AVG曲线计算） 解：根据公式：L0=D2/4λ先计算近场区长度,λ=c/f=5.9/2.5=2.34mm，

L0=202/(4x2.34)=43mm Φ2mm的缺陷归一化后得G=2/20=0.1，δ=215mm； 探测距离归一化后得A=215/43=5，由基本AVG曲线查出A=5、G=0.1时的增益值V=48dB。将探头放在工件上，将荧光屏显示的底波调节到某一高度（通常是满屏的80%），增益48dB，仪器的探伤灵敏度调节完毕。

当在129mm处发现一缺陷时，衰减器读数nf=20dB，此时缺陷的增益值为Vf=V-nf，∴Vf=V-nf=48-20=28dB 将缺陷距离化为归一化距离：Af=129/43=3，根据Af=3、Vf=28dB 查基本AVG曲线图得Gf=0.2，缺陷当量大小为Φf=Gf·Df=0.2x20=4mm 答:该缺陷为Φ4当量.(注：基本AVG曲线图考试卷上给出。)

20.假设有一厚度δ为30mm的压力容器焊缝，外表面焊缝宽为60mm，内焊缝宽为30mm，探头前沿距离L=15mm，为保证声束扫查到整个焊缝，探头的折射角最小应取多大？ 解：根据题意，探头的水平跨距最小应是外焊道和内焊道的半数和，所以探头的：tgβ≥(L+b+a)/δ=(15+30+15)/30=2，式中：b-(1/2)外焊道宽；a-(1/2)内焊道宽，即β≥63.4° 21.试计算出厚度δ=46mm和120mm对接焊缝的探头移动区。（选用tgβ=1和tgβ=2探头）

解：①厚度δ=46mm时应采用单面两侧探伤，故探测区P1≮2·δ·tgβ+50mm，对于tgβ=1探头：P1≮2x46x1+50=142mm；对于tgβ=2探头：P1≮2x46x2+50=234mm

②厚度 δ=120mm时应采用两面探测，故探测区P2≮T·tgβ+50mm，对于tgβ=1探头：P2≮120x1+50=170mm；对于tgβ=2探头：P2≮120x2+50=20mm

中国检测网www.chinatesting.com.cn

中国检测网www.chinatesting.com.cn

22.超声波检测100mm板厚的纵焊缝，该园筒外半径为500mm，用tgβ=1的探头探伤，在平板试块上1:1深度定位调节扫描线，从筒体外园面探伤时，在荧光屏80mm深处发现一缺陷反射波，求缺陷在曲面上跨距弧长及离工件外表面的深度。 解：由公式

L=0.0174·θ·R=0.0174·tg-1[tgβ·h/(R-h)]·R=0.0174·tg-1[1·80/(500-80)]·500=93.786mm h0=R-(tgβ·h/sinθ)=500-(1·80/sin10.78°)=72.2mm

答：该缺陷的曲面跨距是93.786mm,离工件表面深度72.2mm

23.用2.5MHz，Φ20mm直探头对厚度S1=400mm锻钢件作超声波检测，已知工件底面回波高度为B=40dB，检测时在声程S2=240mm的位置发现一个缺陷波，其波高为X1=6dB，在声程S3=180mm的位置发现一个缺陷波，其波高为X2=23dB，求：这两处缺陷的平底孔当量Φx（设锻钢件中声速CL=5900米/秒，不计衰减）

解：频率2.5MHz的超声波在钢中波长λ=2.36mm，设声程S2=240mm的缺陷平底孔当量Φx1，声程S2=180mm的缺陷平底孔当量Φx2，

logΦx1=(1/40){20log(2λS22/πS1)-[B(dB)-X1(dB)]=......=0.317(dB)，则Φx1=2.07mm；同理：

logΦx2=(1/40){20log(2λS32/πS1)-[B(dB)-X2(dB)]=......=0.617(dB)，则Φx2=4.15mm 24.设有一中心孔的圆轴锻钢件（CL=5900米/秒），中心孔直径为Φ60mm，外径为Φ460mm，用2.5MHz，Φ14mm直探头从外圆面进行超声波检测，若以直径3mm长横孔作起始灵敏度，应如何调节仪器？在此灵敏度下若发现离外表面100mm处有一缺陷波，波高7dB，求此缺陷的长横孔当量φx和平底孔当量Φx

解：频率2.5MHz的超声波在钢中波长λ=2.36mm，工件外半径R=230mm，内半径r=30mm，壁厚S1=200mm，缺陷埋深S2=100mm，缺陷波高A=7dB [1]根据曲面公式和结合本题有：

dB(φ/Bc)=dB(φ3/B)±10log(R/r)=10log(2S1/3)+10log(230/30)=30dB，将探头置于轴外圆无缺陷处，先将仪器衰减30dB，调整中心Φ60mm孔反射波高为人为波高（80%），然后将衰减器释放到0dB，此时即仪器和探头组合具有在S1=200mm处发现Φ3mm长横孔当量缺陷的灵敏度

中国检测网www.chinatesting.com.cn

中国检测网www.chinatesting.com.cn

[2]logφx=(1/10)[A(dB)+10logφ3-30log(S1/S2)]=......=0.277dB，即φx=1.89≈1.9mm Φx=[(λ/π)(2S2φx)1/2]=3.8mm

25.用2.5MHz，Φ14mm，45°斜探头作横波检测，探头的有机玻璃楔块中声程为10mm，现用垂直深度60mm的直径φ2mm长横孔试块校准仪器，被探测工件厚度150mm，工件表面粗糙度补偿4dB，工件的衰减系数（双声程）α=0.004dB/mm，应如何调节仪器才能获得Φ2mm平底孔当量的探伤灵敏度？

解：波长λ=3.230/2.5=1.29mm，横孔声程S1=60(2)1/2+10=94mm，工件中一次波的最大声程为S2=150(2)1/2+10=220mm

工件中一次波最大声程时的衰减为S2·α=0.004x220=0.88dB，需要求出埋深150mm的Φ2mm平底孔与埋深60mm的φ2mm长横孔声程差与孔型差的dB值： △dB=[△dB/(φ2-Φ2)]+αS2+4dB，则 [△dB/(φ2-Φ2)]=20log(Pφ2/PΦ2)

=20log{[P0(πD2/4λS1)(1/2)(φ2/2S1)1/2]/[P0(πD2/4λS2)(πΦ2/4λS2)]}

=20log{[(1/2S1)(1/S1)1/2]/[(1/S2)(π/λS2)]}=20log{(λS22)/[2S1(S1)1/2]=20.75dB △dB=[△dB/(φ2-Φ2)]+αS2+4dB=20.75+0.88+4=25.6≈26dB

先将衰减器置于26dB处，再用该2.5MHz，Φ14mm，45°斜探头在试块上适当位置，调节增益，使埋深60mm的φ2mm长横孔的最大回波高度达到人为高度（80%），然后将衰减器调到0dB，即提高增益26dB，此时仪器和探头组合具有在深度150mm处的工件上发现Φ2mm平底孔缺陷当量的灵敏度

26.用斜探头探测如下图CSK-IIIA试块上深度距离40mm的φ1x6mm横孔，测得探头前沿到试块端面的水平距离为86mm，探测深度距离为80mm的φ1x6mm横孔，测得探头前沿到试块端面的水平距离为86mm，求此探头的tgβ=?和探头的前沿长度L=？ 答：此探头的tgβ=1.5，探头的前沿长度L=14mm

中国检测网www.chinatesting.com.cn

中国检测网www.chinatesting.com.cn

27.有一钢制零件厚度360毫米，使用2.5MHz、20mm直径的直探头，Φ2mm灵敏度作超声探伤，发现距离探测面210毫米处有一缺陷，其反射波衰减20dB后达到基准波高，求该缺陷的平底孔当量直径是多少？答：Φ3.8mm

28.用单探头接触法横波探伤外径为300mm厚60mm的大口径钢管时，应选用折射角为多少的探头？

解：为保证管内壁的缺陷能被发现，声束必须与内壁相切：sinβ=r/R=90/150=0.6，β=36.87°

答：探头的折射角应小于或等于36.87°

29.铜（Cu）的纵波声速为4700m/s，泊松比为0.35，试求其横波声速？ 解：已知CL=4700m/s，σ=0.35，求CS

CL/CS=[2(1-σ)/(1-2σ)]1/2=[2(1-0.35)/(1-2x0.35)]1/2=2.08 CS=4700/2.08=2260(m/s) 30.有机玻璃中纵波声速为2730m/s，钢的表面波声速为2980m/s，如制作表面波斜探头，入射角应为多少度？

解：sinαR=CL1/C2R，已知CL1=2730m/s，C2R=2980m/s， ∴ αR=sin-1(CL1/C2R)=sin-1(2730/2980)=sin-1(0.916) αR=66.4°

31.钛（Ti）材声速CL=5990m/s，CS=2960m/s，空气中声速CL=340m/s，试计算钛材中第三临界角为多少度？

中国检测网www.chinatesting.com.cn

中国检测网www.chinatesting.com.cn

解：sinα3＝CS1/CL1＝2960/5990＝0.494 ∴α3＝sin-1(0.494)≈29.6°

32.用2.5P20Z（2.5MHz，Φ20mm）直探头检验400mm厚钢锻件，材料衰减系数 α1=0.01dB/mm，将200mm厚钢试块底波调节到50dB进行探伤（试块α2=0.005dB/mm，锻件与试块耦合差1.5dB，声速CL均为5900m/s），求：①试计算探伤灵敏度为当量多少mm？②探伤中发现一缺陷：深250mm，波幅为23dB，求此缺陷当量？ 解：①耦合差△'=1.5dB，声程差△''=20lg(x2/x1)=20lg(400/200)=6dB， 衰减差△'''=2x400a1－2x200a2=8-2=6dB

∴XB=400mm处，底波与探伤灵敏度当量平底孔波高dB差： △=50-△'-△''-△'''=50-1.5-6-6=36.5dB

由△=20lg(2λXB/πΦ2)=36.5dB 得Φ2=2λXB/[π(1036.5/20)]=(2x2.36x400)/(πx66.8)=9 探伤灵敏度为Φ=3(mm)

②衰减差△'=2(XB－Xf)α=2x(400-250)x0.01=3dB，

Xf=250mm处缺陷波高与XB=400mm处Φ=3mm孔波高dB差：

△=23-△'-0=23-3=20dB，缺陷当量：Φf=Φ3(Xf/XB)(1020/40)=3x(250/400)x3.2=6(mm) 33.采用2.5P13x13K1（2.5MHz 13x13mm tgβ=1）斜探头，检验Φ1000x90mm蓄势器纵缝，仪器扫描利用RB—2试块作深度1:1调节，探伤中在水平刻度60mm处有一缺陷波，试确定缺陷深度和水平距离（弧长）？

解：已知d=60mm，K=1，R=1000/2=500（mm）

①缺陷径向深度：H=R-[(K·d)2+(R-d)2]1/2=500-[(1x60)2+(500-60)2]1/2=500-444=56(mm) ②缺陷水平距离（弧长）：

L=R·θ=R·tg-1[K·d/(R-d)]≈R·K·d/(R-d)=500x60/(500-60)≈68(mm)

中国检测网www.chinatesting.com.cn

中国检测网www.chinatesting.com.cn

34.用K=2（tgβ=2）斜探头在RB-2试块（见33题图）上（Cs1=3200m/s），按水平1:1调节仪器扫描比例，现检验厚度T=25mm某合金焊缝（Cs2=3000m/s），探伤中在水平刻度36mm处发现一缺陷波，求此缺陷深度？

解：设：x1，l1，d1，K1分别为钢中的声程，水平距离，深度和探头K值，X2，d2，K2分别为合金中的声程，深度和探头K值，K1=2，∴sinβ1=sin(tg-12)=0.894， β2=sin-1[sinβ1·(CS2/CS1)]=sin-1(0.89x3000/3200)=sin-10.838≈57° K2=tgβ2≈1.5，由x1/x2=CS1/CS2=d1·(K12+1)1/2/d2·(K22+1)1/2得： d2=CS2·d1·(K12+1)1/2/CS1·(K22+1)1/2，

已知d1=l1/K1=36/2=18(mm)，d2=3000x18x(22+1)1/2/3200x(1.52+1)1/2≈21(mm) 35.采用钢焊缝探伤用的K=1（tgβ=1）斜探头（CL1=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？

解：设CS2，β1，K1为钢中声速，折射角，及探头K值，CS2'，β2，K2为合金中声速，折射角及探头实际K值。

则：β1=tg-1K1=tg-11=45°，sinβ1=0.707，sinα=sinβ1·(CL1/CS2) sinβ2=sinα·(CS2/CL1)=sinβ1·(CL1/CS2)·(CS2'/CL1)=sinβ1·(CS2'/CS2) =0.707x(3800/3200)=0.840 β2=57.1°，K2=tgβ2=tg57.1≈1.5

36.规格为φ320x20mm的大口径钢管，用单斜探头作周向检验。楔块底面磨成与钢管曲面相吻合后，探测钢管内表面校准槽，测得一次波声程为30mm。试计算修磨后探头折射角为多少度？

解：已知：R=320/2=160(mm)，r=R-t=160-20=140(mm)，W1=30mm，根据余弦定理：r2=R2+W12-2RW1·cosβ

cosβ=(R2+W12-r2)/2RW1=(1602+302-1402)/(2x160x30)=6900/9600=0.719， β=cos-1(0.719)=44°

37.用水浸聚焦法检验φ42x5mm小口径钢管，有机玻璃透镜曲半径为22mm，试求偏心距（平均值）和水层距离？（有机玻璃：CL=2700m/s，水：CL=1500m/s；钢：CL=5900m/s，CS=3200m/s）。

中国检测网www.chinatesting.com.cn

中国检测网www.chinatesting.com.cn

解：设偏心距平均值为x，x=(1/2)(R·CL2/CL3＋r·CL2/CS3)，已知R=42/2=21mm， r=R-t=21-5=16mm

x=(1/2)(21x1500/5900+16x1500/3200)=(5.3+7.5)/2=6.4(mm)，焦距：f=[C1/(C1-C2)]·r 已知r=22mm f=[2700/(2700-1500)]x22=49.5(mm)，水层距离： H=f-(R2-x2)1/2=49.5-(212-6.42)1/2=49.5-20=29.5(mm)

38.用水浸聚焦探头检验φ50x5mm的钢管，透镜材料为环氧树脂（CL=2650m/s），要求水层厚度15mm，偏心距x=8mm，试计算透镜的曲率半径？（水中CL=1500m/s）。 解：焦距：f=H+(R2-x2)1/2，已知H=15mm，R=50/2=25mm，x=8mm， f=15+(252-82)1/2=15+23.7=38.7(mm)

曲率半径：r=[(C1-C2)/C1]·f=[(2650-1500)/2650]x38.7=16.8(mm)

39.采用水浸聚焦探头检验钢板，已知水中CL2=1500m/s，钢中CL3=5900m/s，水层厚度H=60mm。欲使超声束聚焦于钢板上表面以下10mm处，选用声速CL1=2600m/s的环氧树脂作声透镜，试计算透镜曲率半径？

解：焦距f'=H+L，已知H=60mm，L=10mm，f'=60+10=70(mm)， 水中焦距f为：f=f'+L(CL3/CL2)=70+10x(5900/1500)≈109(mm) 曲率半径r为：r=(CL1·CL2/CL1)·f=[(2600-1500)/2600]x109≈46(mm)

40.采用充水探头(2.5MHZ，Φ20mm)，用三次重合法检验T=80mm厚钢板，已知水中CL=1500m/s，钢中CL=5900m/s，求钢中近场长度？

解：水层厚度：L=n·T/4=3x80/4=60(mm)，波长：λ2=CL2/f=5.9x106/2.5x106=2.36(mm) 钢中剩余近场区长度为：

N=N2-L(C1/C2)=(D2/4λ2)-L(C1/C2)=(202/4x2.36)-60x(1500/5900)≈27(mm)

41.铌酸锂的声速CL=7400m/s，PZT的频率常数Nt=2200Hz·m，如制成频率相同的晶片，两者的厚度比为多少？

解：设铌酸锂晶片厚度为t1，则Nt1=f1·t1=C1/2，PZT晶片厚度为t2，则Nt2=f2·t2=C2/2 ∵Nt2=2200Hz·m ∴C2=2xNt2=2x2200=4400(m/s)，∵f1=f2， ∴t1:t2=Nt1:Nt2=C1:C2=7400:4400=1:0.6

42.用2P14K1.5（2MHz，Φ14mm，tgβ=1.5）斜探头，探测钢中（Cs=3200m/s）声程均

中国检测网www.chinatesting.com.cn

中国检测网www.chinatesting.com.cn

为200mm（楔块中声程忽略不计），孔径均为2mm的平底孔、横孔、球孔。试计算说明哪个反射体的回波最高？反射波高各相差多少dB？ 解：钢中横波波长λ=Cs/f=3.2x106/2x106=1.6(mm)

①横孔、平底孔反射波高dB差为：△=20lg(Hφ/HΦ)=20lg[λ(2xφ)1/2/πΦ2]，已知x=200mm，Φ=φ=2mm，∴ △=20lg[1.6x(2x2x200)1/2/π·22]=20lg3.6≈11dB

②球孔、平底孔反射波高dB差为：△=20lg(Hd/HΦ)=20lg[λ·d/πΦ2]，已知d=Φ=2mm， ∴ △=20lg(1.6x2/π·22)=20lg(1.6/2π)≈-12dB

计算结果说明横孔反射体回波最高，横孔反射波高比平底孔高约11dB，平底孔比球孔高约12dB

43.试推导远场中平底孔和长横孔反射波声压与孔径的对应转换关系

解：远场中平底孔和长横孔反射波声压可近似表示如下：平底孔反射波的声压 PD=P

入

(πD2/4λS)，式中P入-平底孔上的入射波声压；D-平底孔直径；S-声程。长横孔反射波的声压 Pd=P入(1/2)(d/2S)1/2，式中P入-长横孔上的入射波声压；d-长横孔直径；S-声程。通过平底孔与长横孔反射波的声压（即波幅）关系推导，可得两者孔径与波幅间的对应关系。设两者回波声压相等，即：PD=Pd，PD=P

入

(πD2/4λS)=P

入

(1/2)(d/2S)1/2，则

(πD2/4λS)=(1/2)(d/2S)1/2，D2=(2λS/π)(d/2S)1/2=(λ/π)(2S·d)1/2，该式可以用来转换平底孔与长横孔在同材质和同声程条件下，波幅相等时，互为相当的孔径

44.铜合金瓦浸在水中用直探头接触法贴于铜合金侧检查粘合质量，问：粘合良好处的界面波和底波之间相差多少分贝？（铜合金Z1=40x106Kg/m2·s，钢套Z2=45x106Kg/m2·s，水Z3=1x106Kg/m2·s）（答案从略）

45.水浸法超声检查Φ50mmx4mm钢管，已知探头聚焦声透镜曲率半径r=40mm，求探头偏心距和水层厚度？（答案从略）

46.用K2-2.5MHz斜探头探测厚度30mm的钢板对接焊缝，离探测面深度44mm、Φ6mm横通孔试块调节仪器灵敏度，要求以Φ2平底孔校准仪器灵敏度，问：应把Φ6孔回波再提高多少dB？（探头楔内声程为7mm）（答案从略）

47.检查外圆Φ1.6m、中心孔Φ190mm的锻件，要求发现Φ1.6mm平底孔达10%示波屏高，用AVG方法，把底波调至半屏高，应再加多少dB？测得衰减系数为0.005dB/mm，

中国检测网www.chinatesting.com.cn

中国检测网www.chinatesting.com.cn

在深度300mm处发现比底波低20dB的缺陷信号，求该缺陷的当量大小？（答案从略） 48.用K值斜探头探测厚度25mm、焊缝宽度30mm的工件，探头前沿长20mm，焊缝上余高5mm，下余高3mm，为保证声束能扫查整个焊缝截面，试确定用一、二次波探伤时的K值 （答案从略）

49.在轴类锻钢件的圆周面上，利用底波进行当量灵敏度校正，若探头规格为2.5P20，轴的最小直径应是多少mm？（答案从略）

50.用高度200mm的CS-2试块底面回波校正探伤灵敏度，探测Φ126mm的钢制曲轴锻件，要求以Φ2平地孔当量的探伤灵敏度探伤，若探头规格为2.5P20，CS-2试块的材质衰减忽略不计，曲轴的材质衰减α双=0.02dB/mm，表面声能损失7dB，当试块上的底波高度调到H0之后，还应当提高多少增益量？ （答案从略）

51.用2.5P20的探头检查一个外径800mm，内径100mm的钢制转子锻件，把底波调到 H0+15.5dB，若材质衰减系数α双=0.02dB/mm，求缺陷的平底孔当量尺寸为多少mm？（答案从略）

更多更详细资料详见中国检测网超声版块

http://bbs.chinatesting.com.cn/forum.php?mod=forumdisplay&fid=119

中国检测网www.chinatesting.com.cn

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/b7lp.html