超声检测公式
超声检测公式
1.周期和频率的关系，二者互为倒数： T=1/f
2.波速、波长和频率的关系：C=f λ 或λ=
f
c
∶C s ∶C R ≈∶1∶
4.声压： P ＝P 1－P 0 帕斯卡（Pa ）微帕斯卡（μPa ）1Pa ＝1N/m 2 1Pa ＝106μP
6.声阻抗:Z ＝p/u ＝ρcu/u ＝ρc 单位为克/厘米2·秒（g/cm 2·s ）或千克/米2·秒（kg/m 2·s ）
7.声强；I ＝
21Zu 2＝Z
P 22
单位; 瓦/厘米2（W/cm 2）或 焦耳/厘米2·秒（J/cm 2·s ）
8.声强级贝尔（BeL ）。△＝lgI 2/I 1 （BeL ）
9.声强级即分贝（dB ） △＝10lgI 2/I 1 ＝20lgP 2/P 1 （dB ）
10.仪器示波屏上的波高与回波声压成正比：△20lgP 2/P 1＝20lgH 2/H 1 （dB ） 11.声压反射率、透射率： r=P r / P 0
t =P t / P 0
??
?=-=+21//)1(1Z t Z r t r r =121
20
Z Z Z Z P P r +-=
t =
1
22
02Z Z Z P P t +=
Z 1—第一种介质的声阻抗； Z 2—第二种介质的声阻抗
12.声强反射率： R=2
12
1220???? ??+-==Z Z Z Z r I I r 声强透射率：T ()212214Z Z Z Z += T+R=1 t －r =1
13.声压往复透射率；T 往=
2
1221)
(4Z Z Z Z + 14.纵波斜入射:
1sin L L c α=1sin L L
c α'=1n si S S c '=2sin L L c β=
2
sin S S c β C L1、C S1—第一介质中的纵波、横波波速； C L2、C S2—第二介质中的纵波、横波波速；
αL 、α′L —纵波入射角、反射角； βL 、βS —纵波、横波折射角；α′S —横波反射角。 15.纵波入射时：第一临界角α: βL =90°时αⅠ=arcsin
2
1
L L c c 第二临界角α：βS =90°时αⅡ=arcsin
2
1S L c c
16.有机玻璃横波探头αL =°～°， 有机玻璃表面波探头αL ≥° 水钢界面 横波 αL =°～° 17.横波入射：第三临界角：当α′L =90°时αⅢ=arcsin
1
1L S c c =°当αS ≥°时，钢中横波全反射。
有机玻璃横波入射角αS （等于横波探头的折射角βS ）=35°～55°，即K=tg βS =～时，检测灵敏度最高。
18.衰减系数的计算 1.
α=(Bn-Bm-20lg n/m)/2x(m-n)
α
—衰减系数，dB/m （单程）；
)(m n B B -—两次底波分贝值之差，dB ；δ为反射损失，每次反射损失约为（~1)dB ； X 为薄板的厚度
T ：工件检测厚度，mm ；
：单直探头近场区长度，mm ；m 、n —底波反射次数
2 α=(Bn-Bm-6)/2x
)(21B B -—两次底波分贝值之差，dB ；
19.圆盘波源辐射的纵波声场声压为 ：x
F
P x R P P s
s λλπ020=≈
20.近场区的长度：
πλ
λλs
s s F
R D N ===224
21. 圆晶片辐射的声束半扩散角为：D /7000λθ=
22.波束未扩散区：N b
64.1=
23.矩形波源辐射的纵波声场：波束轴线上的声压:x ≥3N 时，x F P P
λ/0=
24.矩形波源的近场区的长度为：πλ
F N =
25.矩形波源的半扩散角0θ:X 方向的半扩散角为：a
2570
λ
θ= Y 方向的半扩散角为：b
2570
λ
θ=
26.近场区在两种介质中的分布: 1基于钢中的近场区
2
1
224c c L D N s -=λ 2、基于水中的近场区
2
1224c c
L D N s ）（-=λ 2λ—介质Ⅱ钢中波长
2N —只有介质Ⅱ时，钢中近场长度； 1c —介质Ⅰ水中波速； 2c —介质Ⅱ钢中波速
27.横波轴线上的声压;
αλβ
cos cos 2s S KF P =
K —系数； S F —波源的面积；2s λ—第二介质中横波波长；x —轴线上某点至假想波源的距离
28.横波声场近场区长度为：
α
πλβcos cos 2s S F N =
29.横波声场中，第二介质中的近场区长度N '为：
=
-='2L N N α
πλβcos cos 2x F s S -βαtan tan 1
L
S F —波源的面积；
2s λ—第二介质中横波波长； 1L —入射点至波源的距离 2L —入射点至假想波源的距离
30.横波半扩散角
1. 对于圆片形声源：ο
θS
S S D D 02
2
2
7022
.1arcsin λλ≈= 2.对于矩形正方形声源：ο
θa
a
S 2572arcsin
02
2
λλ≈=
31.规则反射体的反射波声压公式: X ≥3N
1.平底孔回波声压;
2
20x
F F P x
F P P f
S f
x f λλ=
=
任意两个距离和直径不同的平底孔反射波声压之比为：
1
2212
11240
lg
20x D x D P P f f f f ==?
2.长横孔回波声压;
=f P x
D x
F P f S
220λ 任意两个距离、直径不同的长横孔回波分贝差为：31
23
2
12
112
10
lg
20x
D x D P P f f f f ==?
3.短横孔回波声压;
λ
λf
f S
f D x
l x F P P 20=
任意两个距离、长度和直径不同的短横孔回波分贝差为：
41
4
2
22
21
212
112lg
10lg
20x x l l D D P P f f f f f f ??==? 4.球孔回波声压：
x
D x F P P f
S f 220λ= 任意两个距离度和直径不同的球孔回波分贝差为：
2
1212
2
21
12lg 20lg 20f f f f D D x x P P ?
==?
5.大平底面或实心圆柱体回波声压：x
F P P S
B
λ20=
两个不同距离的大平底回波分贝差为：1
22112
lg 20lg
20x x
P P B B ==?
6.空心圆柱体 1.外柱面径向检测空心圆柱体：B
P D d
x F P S
λ20=
2.内孔检测圆柱体：=
B P d
D
x F P S λ20
注意：以上各种规则反射体的反射波声压公式均未考虑介质衰减，如果考虑介质衰减，则所有公式均应增加68
.82ax
e
-
0P :波源的起始声压；S F :探头波源的面积，4/2
S
S D F π=： x :反射体至波源的距离。f F :平底孔缺陷的面积，4/2f f
D F π= λ:波长,
f D :
长横孔的直径, Lf ：短横孔长度 D:空心圆柱体外经 d ：空心圆柱体内径 α：介质单程衰减系数，dB/mm
32.同距离的大平底与平底孔反射波dB 差：22lg 20lg
20f
f B D x
P P πλ==?
33.当用平底面的和实心圆柱体曲底面调节灵敏度时，不同距离处的大平底与平底孔回波分贝差为：)(22lg 20lg 2022B f B
f f f B Bf
x x x D x P P -+==?απλ
f x :平底孔缺陷至检测面的距离；B x :锻件底面至检测面的距离 α:材质衰减系数； λ:波长；f
D :平底孔缺陷的当量直径；
Bf ?:底波与平底孔缺陷的反射波分贝差
34. 不同平底孔回波分贝差为：)(2lg
40lg
20121
22112
2
1x x x D x D P P f f f f -+==?α
35.当用空心圆柱体内孔或外圆曲底面调节平底孔灵敏度时：
)(2lg 102lg 20lg 2022B f B f f
f B Bf x x D
d x D x P P -+±==?απλ
d
—空心圆柱体的内径；
D —空心圆柱体的外径； “+”—外圆径向探测，内孔凸柱面反射； “-”—内孔径向探测，外圆凹柱面反射；
Bf
?—圆柱曲底面与平底孔缺陷的回波分贝差。
36．水浸法波型分析，水层厚度4
δ
n
H ＝
37. 管材周向检测纯横波检测条件：
钢
有钢
有
S L L L c c c c ≤
≤αsin
38. 纯横波到达内壁条件：
D t ＜)1(212
2L S C C
- 2.横波检测到管材内壁 R r
≤
βsin R r c c S L 钢有
≤αsin
39. 水浸法： ① 声透镜：F C C C r
1
2
1-=
② 偏心距：2458.0251.0r R X += ≤X ＜
③ 水层厚度:H ＞
S X 2
1
(S X －管中横波声程) ④ 焦距：22X R H F -+= ⑤r F
2.2=
40. 采用一次反射法检测时，探头移动区应大于或等于（即）：
1）采用直射法时，探头移动区应大于或等于（即）。P=2KT 或P=2Ttanβ
式中：P ：跨距，mm ； T ：母材厚度，mm ；K ：探头K 值； β——探头折射角，（o）
41. 为保证直射波与一次反射波能扫查到焊缝整个截面，K 值应满足下式： K
对于单面焊、上述b 可以忽略不计，则：K 42按声程调节扫描速度时: 当仪器接声程1：n 调节扫描速度时，应采用声程定位法来确定缺陷的位置。
用直射法（一次波）检测发现缺陷时: β
τβsin sin f f f n x l ==
β
τβcos cos f f f n x d ==
用一次反射法（二次波）检测发现缺陷时
βτβsin sin f f f n x l ==
β
τβcos 2cos 2f f f n T x T d -=-=
f x :缺陷的横波声程；f
τ:缺陷波前沿所对的刻度值；β:探头的折射角；T:板厚；
f l :缺陷的水平距离； f
d :缺陷至检测面的深度。
43.按水平调节扫描速度时: 当仪器按水平1：n 调节扫描速度时，应采用水平定位法来确定缺陷的位置。若仪器按水平1：1调节扫描速度时，那么显示屏上缺陷波前沿所对应的水平刻度值
f τ就是缺陷的水平距离f l :
用直射法（一次波）检测发现缺陷时:
f
f n l τ=
K
l d f f =
一次反射法（二次波）检测发现缺陷时:
f
f n l τ=
K
l T d f f -
=2 式中 K:探头的K 值，K=βtg
44、按深度调节扫描速度时：当仪器按深度1：n 调节扫描速度时，应采用深度定位法来确定缺陷的位置。若仪器按深度1：1调节扫描速度时，那么显示屏上缺
陷波前沿所对应的水平刻度值
f τ就是缺陷的深度f d
用直射法（一次波）检测发现缺陷时:
f f n d τ= f
f f Kn Kh l τ==
用一次反射法（二次波）检测发现缺陷时:
T d f 2=－f n τ
f
f Kn l τ=
1、超声波的特点： 1.方向性好 2.能量高 3.能在界面上产生反射、折射、衍射和波型转换型转换 4.穿透能力强
2、超声波检测：使超声波与工件相互作用，就反射、投射和散射的波进行研究，对工件进行宏观缺陷检测、几何特征测量、组织结构和力学性能变化的检测和表征，并进而对其特定应用性进行评价的技术。
3、超声波检测的优点：1适用于金属、非金属和复合材料等多种制件的无损检测；2穿透能力强，可对较大厚度范围内的工件内部缺陷进行检测； 3、缺陷定位较准确；4对面积型缺陷的检出率较高；5灵敏度高，可检测工件内部很小的缺陷；6检测成本低、速度快，设备轻便，对人体及环境无害，现场使用方便等 缺点：1）对缺陷的定性、定量仍需要作进一步研究；2）对具有复杂形状或不规则外型的工件进行超声波检测有困难；3）缺陷的取向、位置和形状对检测结果有影响；4）工件材质、晶粒度对检测有较大影响， 5）A 型脉冲反射法检测结果是波形显示，不直观，检测结果无直接见证记录。 5、机械波必须具备以下两个条件: 1、 要有作机械振动的波源；2 、能传播机械振动的弹性介质。
6、衰减的原因 扩散衰减、散射衰减、吸收衰减 介质衰减通常是指吸收衰减和散射衰减，而不包括扩散衰减。
7、双晶探头具有以下优点：（1） 灵敏度高 （2）杂波少盲区小 （3） 工件中近场区长度小 （4） 探测范围可调
8、超声波探头对晶片的要求：（1）机电耦合系数K 较大，以便获得较高的转换效率。（2）机械品质因子θm 较小，以便获得较高分辨力和较小的盲区。（3）压电应变常数d 33和压电电压常数g 33较大，以便获得较高的发射灵敏度和接收灵敏度。（4）频率常数N t 较大，介电常数ε较小，以便获得较高的频率。（5）居里温度T c 较高，声阻抗Z 适当。
9、仪器和探头的综合性能： 1. 灵敏度. 2 盲区与始脉冲宽度 3. 分辨力 4. 信噪比 5.频率 10、双探头法又可根据两个探头排列方式：并列法、交叉法、V 型串列法、K 型串列法、前后串列法等。
11、选择检测仪器1、对于定位要求高的情况，应选择水平线性误差小的仪器。2、对于定量要求高的情况，应选择垂直线性好，衰减器精度高的仪器。3、对于大型零件的检测，应选择灵敏度余量高、信噪比高、功率大的仪器。4、为了有效的发现近表面缺陷和区分相邻缺陷，应选择盲区小、分辨率好的仪器。5、对于室外现场检测，应选择重量轻，示波屏亮度好，抗干扰能力强 便携式仪器。6、对于重要工件应选用可记录式探伤仪。
12、横波斜探头K 值（或折射角）的选择：当工件厚度较小时，应选用较大的K 值，以便增加一次波的声程，避免近场区检测。当工件厚度较大时，应选用较小的K 值，以减少声程过大引起的衰减，便于发现深度较大处的缺陷。在焊缝检测中，还要保证主声束能扫查整个焊缝截面。对于单面焊根部未焊透，还要考虑端角反射问题，应使K=～，因为K<或K>，端角反射率很低，容易引起漏检。
13、 焊缝检测时探头K 值的选择应遵循以下三方面原则 1.使声束能扫查到整个焊缝截面；2.使声束中心线尽量与主要缺陷垂直；3.保证有足够的灵敏度
14、探头频率的选择的因素: 1、提高频率，有利于发现更小的缺陷；2频率高，脉冲宽度小，分辨力高；3、频率高，波长短，则半扩散角小，声束指向性好，能量集中；4、频率高，近场区长度大，对检测不利。5、频率增加，衰减越大；6、对面积状缺陷，频率高会形成反射指向性，检出率降低。
15.探头晶片尺寸的选择的影响因素： 1、晶片尺寸增加，半扩散角减少，波束指向性变好，超声波能量集中，对检测有利。 2、晶片尺寸增加，近场区长度迅速增加，对检测不利。3、晶片尺寸大，辐射的超声波能量大，探头未扩散区扫查范围大，远距离扫查范围相对变小，发现远距离缺陷能力增强。 16、影响声耦合的因素主要有：1.耦合层的厚度，2.偶合剂的声阻抗，3.工件表面粗糙度、4.工件表面形状。
17、影响缺陷定位的主要因素；1. 仪器的影响 2. 探头的影响 3. 工件的影响 4. 操作人员的影响 5、试块的影响
18、影响缺陷定量的主要因素（1）. 仪器及探头性能的影响1.频率的影响 2.衰减器精度和垂直线性的影响3.晶片尺寸的影响 4、探头K 值的影响
（2）. 耦合与衰减的影响 1、耦合的影响2、衰减的影响 （3）. 工件几何形状和尺寸的影响
(4). 缺陷的影响 1、缺陷形状的影响 2、缺陷方位的影响 3、缺陷波的指向性 4、缺陷表面粗糙度的影响 5、缺陷性质的影响 6、缺陷位置
19、试块的作用： 1、确定检测灵敏度 2、测试仪器和探头的性能 3、调整扫描速度 4、 评判缺陷的大小 20.铸件的特点： 1、组织不均匀 2、组织不致密 3、表面粗糙，形状复杂 4、缺陷的种类和形状复杂 21.铸件超声波检测的特点： 1超声波透声性差 2干扰杂波严重 3缺陷检测要求较低 22、检测灵敏度：在确定的声程范围内发现规定大小缺陷的能力。
23、调整检测灵敏度的目的：在于发现工件中规定大小的缺陷，并对缺陷进行定位 24. 检测灵敏度的调节方法： 1、试块调整法 2、工件底波调整法
25、超声探伤仪的几个主要指标，1、水平线性 2、垂直线性 3、动态范围 4.衰减器精度。 例1：示波屏上一波高为80%，另一波高为20%，问前者比后者高多少dB
解：△＝20lgH2/H1＝20lg80/20＝12（dB ）答：前者比后者高12dB 。
例2，纵波倾斜入射到有机玻璃/钢界面时，有机玻璃中：CL1=2730m/s ，钢中CL2=5900m/s ，CS2=3230m/s 。则第一、二临界角分别为：
αⅠ=arcsin 21L L c c =° αⅡ=arcsin 2
1S L c c =°
例3: 计算纵波直探头探测钢工件时的近场区长度N 、半扩散角θ0和未扩散区长度b 。 解：由题意f=,Ds=20mm,CL=5900m/s 且 λ=CL/f
钢中近场区长度：
7
.155900
1480
2036.24141442122
=?-??=-=c c L D N s λ（mm ） 例5，试计算、10×12mm 方晶片横波探头，有机玻璃中入射点至晶片的距离为12mm ，求此探头在钢中的近场区长度。
（钢中CS2=3230m/s ） 解：
)
(29.10
5.210
323022mm f C s s =??==
λ
α
πλβ
cos cos 2s ab N =
'βαtg tg L 1
=
58
.01268.029
.114.312
10?-???13=mm
例6：用单斜探头直接接触法检测Φ325×40mm 无缝钢管，求探头的最大K 值 已知：D0=325mm T=40mm 求: 最大K 值
解:
20
D R =
Θ 5
.1622325==∴R T R r -=Θ5
.122405.162=-=∴r R r
=
βsin
满足检测钢管内壁的最大折射角： 92.4875.0arcsin 5.1625.122arcsin arcsin
====R r β
答:探头的最大K 值为。
例7，用探头径向检测Φ500mm 的实心圆柱体锻件，CL=5900m/s ，问如何利用底波调节500/Φ2灵敏度 解：由题意得：
)(36.210
5.2109.566
mm f C =??==
λ ①计算：500mm 处底波与Φ2平底孔反射波分贝差为：)
(5.45214.3500
36.22lg 202lg 2022dB D x f
=???==?πλ
2调节：探头对准工件完好区圆柱底面，找出反射最高回波，调“增益或衰减器”使底波B1达基准80％高，然后用“衰减器”增益46dB ，这时Φ2灵敏度就调节好了。 例8，用探头径向检测外径为Φ1000mm ，内径为Φ100mm 的空心圆柱体锻件，CL=5900m/s 问如何利用内孔回波调节450/Φ2灵敏度 解：由题意得：
)(36.210
5.2109.566
mm f C =??==
λ mm d D x mm d mm D 4502
100
10002,100,1000=-=-=
== ①计算：450mm 处内孔反射波与Φ2平底孔反射波分贝差为
)(5.341000100lg 102
14.345036.22lg 20lg 102lg
202
2dB D d D x f =+???=+=?πλ 2调节：探头对准完好的内孔表面，找出最高反射波，调“增益”使底波B1达基准50％高，然后用“衰减器”增益35dB 作为检测灵敏度，此时，450/Φ2的检测灵敏度的调节就完成了。必要时再增益6dB 作为扫查灵敏度。
例9，用探头检测厚度为50mm 的小锻件，采用CS Ⅰ系列试块调节50/Φ2灵敏度，试块与锻件表面耦合差3dB ，问如何调节灵敏度 解：利用CS Ⅰ系列试块调节灵敏度的方法如下：
将探头对准CS Ⅰ-1试块Φ2平底孔距离为50mm ，调“增益”使Φ2回波达50％高，然后再用“衰减器”增益3dB ，这时50/Φ2灵敏度就调节好了。 例10，用探头检测底面粗糙，厚度为400mm 的锻件，问如何利用100/Φ4平底孔试块调节400/Φ2灵敏度试块与工件表面耦合差6dB 。 解：①计算：100/Φ4与400/Φ2回波分贝差：
)(36100
24004lg 40lg
40lg
2022112
1dB x x P P f f =??===?φφ
② 调节：探头对准100/Φ4平底孔，找到最高回波后，然后用“衰减器”增益42dB ，这时400/Φ2灵敏度就调节好了。这时工件上400/Φ2平底孔缺陷反射波正好达基准高50％。
例11，用探头检测φ600的实心圆柱体锻件， C L =5900m/s ，α=mm 。利用锻件底波调节600/φ2灵敏度，底波达基准高时衰减读数为50dB ，检测中在400mm 处发现一缺陷，缺陷波达基准高时衰减器读数为30dB ，求此缺陷的当量平底孔直径为多少 解：由题意得：
)(36.210
5.2109.566mm f C =??==
λ， N=D 2/4λ=202/4×=(mm)
3N ＝3×=127(mm)≤400(mm)，可进行计算；)(22lg
202
2B f B f
f
Bf
x x x D x -+=?
απλ
mm dB dB mm x mm x Bf f B /005.0,203050,400,600==-=?==α，代入公式得：
22200005.0220)(22lg
202
2=??+=--?=B f Bf B f
f
x x x D x απλ
B f f
x D x 222lg πλ=2022=； B
f f x D x 2
22πλ=1
110。
∴
)(6.510
60014.340036.221021
.12
1
.12mm x x D B f
f =????=
?=
πλ 答：此缺陷的当量平底孔直径为φmm 。
例12，用探头沿外圆径向检测外径为φ1000mm ，内径为φ100mm 的空心圆柱体锻件，C L =5900m/s ， α=mm ，检测中在200mm 处发现一缺陷，其反射波比内孔反射波低12dB ，求此缺陷的当量大小 解：由题意得：
)
(36.2105.2109.56
6mm f C =??==λ，N =D 2/4λ=202/4×=(mm) 3N =3×=127(mm)≤200(mm)，可进行计算；
)(2lg
102lg
202
2B f B
f
f
Bf x x D
d
x D x -++=?απλ ,4502
100
10002,100,1000mm d D x mm d mm D B =-=-=== dB mm dB mm x Bf f 12,/005.0,200=?==α ； 代入公式得：
5.2412250005.02100
1000lg 10)(2lg
102lg
202
2=+??+=?+-+=Bf f B B f
f
x x d D x D x απλ B f f x D x 222lg πλ=205.24=； B
f f
x D x 222πλ=225.110 ∴
)(8.210
45014.320036.22102225
.12225
.12mm x x D B f
f =????=
?=
πλ
答：此缺陷的当量平底孔直径为φmm 。
例13，用探头检测400mm 厚的钢锻件，钢中 CL=5900m/s ，衰减系数α=mm ，检测灵敏度为400mm 处Φ4为0dB 。检测中在250mm 处发现一缺陷，其波高比基准波高20dB ，求250mm 处φ4当量的dB 值。并试根据JB/—2005标准评定该锻件的质量级别。
解：⑴ 条件判别
)
(36.2105.2109.56
6mm f C =??==λ 4.42)36.24/(204/22=?==λs D N ；
1274.4233=?=N ＜250mm
∴符合当量计算的条件。
⑵ 求250mm 处φ4当量的dB 值 )(2lg
40lg 20121
2
2
112
x x a x x P P f f -+==?
)250400(005.02250
400lg 40-??+=)(5.9dB =
⑶ 求该缺陷的当量并评级 缺陷当量：φ4+（）dB =φ4+ 缺陷评级：该锻件评为Ⅲ级。
例14：用β=40o的探头检测T=30mm 的对接焊缝，仪器接声程1：1调节扫描速度，检测中在示波屏水平刻度60处出现一缺陷波，求此缺陷在焊缝中的位置 解：由已知得一、二次波的声程为：1x =T/βcos =30/0
40cos =
2x =21x =2×=
＜(f x =60)＜ 因此此缺陷是二次波发现的，所以有
β
τsin f f n l ==1×60×0
40sin ≈(mm)
βτcos 2f f n T d -==2×30－040cos ≈14(mm)
答：此缺陷的水平距离为38.6mm ，深度为14mm 。
例15：用K 2探头检测T=15mm 的对接焊缝，仪器按水平1：1调节扫描速度，检测中示波屏上水平刻度50处发现一缺陷波，求此缺陷的位置
解：由已知可得一、二次波的水平距离为：KT l =1=2×15=30
122l l ==2×2×15=60
30＜（f l =50）＜60 因此此缺陷是二次波发现的，它的水平距离和深度分别为
f
f n l τ==1×50=50（mm ）
K
l T d f f -
=2=2×15－50/2=5（mm ）
答：水平距离为50mm ，深度为5mm 。
例16：用K 2探头检测T=40mm 的焊缝，仪器按深度1：1调节扫描速度，检测中在示波屏水平刻度30和60处各出现一个缺陷波，求这个缺陷的位置
解：由已知条件可知：一、二次波的位置分别为：
404011=?==nT d 80402212=?==h d 因此，301
=f τ＜40，为一次波发现的 40＜（602=f τ）＜80，为二次波发现的
30处缺陷的深度和水平距离分别为：
1
1f f n d τ
==1×30=30（mm ） 1
11f f f Kn Kh l τ
===2×1×30=60（mm ）
60处缺陷的深度和水平距离分别为：
T d f 2=－f n τ=2×40－1×60=20（mm ） f f Kn l τ==2×1×60=120（mm ）
答：30处缺陷水平距离为60mm ，深度为30mm 。60处缺陷水平距离为120mm ，深度为20mm 。
例17：水侵聚焦检测φ60mm*8mm 小径管，声透镜曲率半径r ＇=36mm ，求偏心距x 和水层厚度H 。 解：偏心距x ：R=60/2=30mm r=30-8=22mm
2
458.0251.0r R X +=
=（×30+×22）/2=8.8mm
焦距F: F= r ＇=×36=79.2mm 水层厚度：
2
2F H X R --==
2
2.8830-=50.5mm
答：偏心距为8.8mm 和水层厚度为50.5mm
超声波检测级考试计算公式汇总
超声波检测2级基础知识计算公式 超声波频率：f>20000Hz 声波频率：20Hz
钢中波速：c L =5900m /s c s =3230m /s 水中波速：c L =1480m /s 有机玻璃波速：c L =2730m /s c s =1460m /s 液体、气体中纵波声速：c =√B ρ 超声场特征值 声压：P =?ωAsinω(t ?x c ?) 声压幅值：P m =ρcωΑ=ρcu 质点振动速度：u =2πfΑ 声阻抗：Z =P u =ρc ? 声强：I =P 2 2Z 声强级（贝尔）：Δ=lg (I 2I 1?) 分贝差（dB ）：Δ=10lg (I 2I 1?)=20lg (P 2P 1?)=20lg (H 2H 1?) 奈培（NP ）：Δ=ln (P 2P 1?) 1NP= 1dB= 单一平面反、透射率 声压：r = P r P 0= Z 2?Z 1 Z 2+Z 1 t = P t P 0= 2Z 2 Z 2+Z 1 声强：R =(Z 2?Z 1 Z 2+Z 1) T =4Z 1Z 2 (Z 2+Z 1)2 T+R=1 t-r=1 声压往复透射率： T =4Z 1Z 2 (Z 1+Z 2)2 超声波倾斜入射界面 纵波折反射定律： sinαL C L = sinα′L C L1 = sinα′s C s1 = sinβL C L2 = sinβs C s2 第一临界角：αⅠ=arcsin C L1C L2
无损检测超声检测公式汇总
超声检测公式 1.周期和频率的关系，二者互为倒数： T=1/f 2.波速、波长和频率的关系：C=f λ 或λ=f c ∶Cs ∶C R ≈∶1∶ 4.声压： P ＝P 1－P 0 帕斯卡（Pa ）微帕斯卡（μPa ）1Pa ＝1N/m 2 1Pa ＝106μP 6.声阻抗:Z ＝p/u ＝ρcu/u ＝ρc 单位为克/厘米2·秒（g/cm 2·s ）或千克/米2·秒（kg/m 2·s ） 7.声强；I ＝21Zu2＝Z P 22 单位; 瓦/厘米2（W/cm 2）或 焦耳/厘米2·秒（J/cm 2·s ） 8.声强级贝尔（BeL ）。△＝lgI 2/I 1 （BeL ） 9.声强级即分贝（dB ） △＝10lgI 2/I 1 ＝20lgP 2/P 1 （dB ） 10.仪器示波屏上的波高与回波声压成正比：△20lgP 2/P 1＝20lgH 2/H 1 （dB ） 11.声压反射率、透射率： r=Pr / P0 t =Pt / P0 ?? ?=-=+2 1//)1(1Z t Z r t r r =12120Z Z Z Z P P r +-= t =122 02Z Z Z P P t += Z 1—第一种介质的声阻抗； Z 2—第二种介质的声阻抗 12.声强反射率： R=2 12 1220???? ??+-==Z Z Z Z r I I r 声强透射率：T ()2122 14Z Z Z Z += T+R=1 t －r =1 13.声压往复透射率；T 往= 2 122 1)(4Z Z Z Z +
14.纵波斜入射: 1sin L L c α=1sin L L c α'=1n si S S c '=2sin L L c β=2sin S S c β CL1、CS1—第一介质中的纵波、横波波 速； C L2、C S2—第二介质中的纵波、横波波速；αL 、α′L —纵波入射角、反射角； β L 、βS —纵波、横波折射角；α′S —横波反射角。 15.纵波入射时：第一临界角α: βL =90°时αⅠ=arcsin 2 1 L L c c 第二临界角α：βS =90°时α Ⅱ= arcsin 21 S L c c 16.有机玻璃横波探头αL =°～°， 有机玻璃表面波探头αL ≥° 水钢界面 横波 αL =°～° 17.横波入射：第三临界角：当α′L=90°时αⅢ=arcsin 11L S c c =°当αS ≥°时，钢中横波全反射。 有机玻璃横波入射角αS （等于横波探头的折射角βS ）=35°～55°，即K=tg βS=～时，检测灵敏度最高。 18.衰减系数的计算 1. α=(Bn-Bm-20lg n/m)/2x(m-n) α—衰减系数，dB/m （单程）； )(m n B B -—两次底波分贝值之差，dB ；δ为反射损失，每次反 射损失约为（~1)dB ； X 为薄板的厚度 T ：工件检测厚度，mm ；N ：单直探头近场区长度，mm ；m 、n —底波反射次数 2、 α=(Bn-Bm-6)/2x ) (21B B -—两次底波分贝值之差，dB ； 19.圆盘波源辐射的纵波声场声压为 ： x F P x R P P s s λλπ020=≈
超声波探伤常用计算公式
一、 1、示波屏上的波高与声压成正比。 既：△=20lgP2/P1=20lgH2/H1 (1NP= 1dB= 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=sinβS/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/δ)/2x。 对于1次波、3次波；α=(20lgB1/δ)/4x。 二 1、近场区长度：N=D2S/4λ= R2S/λ= F S/πλ= F S?/Cλ 2、圆盘源辐射的纵波声场的第一零值发散角； θ0=λ/Ds≈70λ/Ds 3、波束未扩散区与扩散区：b= 4、矩形波源的近场区长度N=Fs/πλ，未扩散区b=， 半扩散角θ0=arcsinλ/2a≈57λ/2a，
超声波局部放电检测法
2超声传感器 2.1超声传感器（ultrasonic sensor）的简介与原理 定义：利用超声波检测技术，将感受的被测量转换成可用输出信号的传感器。 简介：超声波传感器是利用超声波的特性研制而成的传感器。超声波是一种振动频率高于声波的机械波，由换能晶片在电压的激励下发生振动产生的，它具有频率高、波长短、绕射现象小，特别是方向性好、能够成为射线而定向传播等特点。超声波对液体、固体的穿透本领很大，尤其是在阳光不透明的固体中，它可穿透几十米的深度。超声波碰到杂质或分界面会产生显著反射形成反射成回波，碰到活动物体能产生多普勒效应。因此超声波检测广泛应用在工业、国防、生物医学等方面。 以超声波作为检测手段，必须产生超声波和接收超声波。完成这种功能的装置就是超声波传感器，习惯上称为超声换能器，或者超声探头。以超声波作为检测手段，必须产生超声波和接收超声波。完成这种功能的装置就是超声波传感器，习惯上称为超声换能器，或者超声探头。超声波探头主要由压电晶片组成，既可以发射超声波，也可以接收超声波。小功率超声探头多作探测作用。它有许多不同的结构，可分直探头（纵波）、斜探头（横波）、表面波探头（表面波）、兰姆波探头（兰姆波）、双探头（一个探头反射、一个探头接收）等。超声探头的核心是其塑料外套或者金属外套中的一块压电晶片。构成晶片的材料可以有许多种。晶片的大小，如直径和厚度也各不相同，因此每个探头的性能是不同的，使用前必须预先了解它的性能。 超声波传感器的主要性能指标包括： （1）工作频率。工作频率就是压电晶片的共振频率。当加到它两端的交流电压的频率和晶片的共振频率相等时，输出的能量最大，灵敏度也最高。 （2）工作温度。由于压电材料的居里点一般比较高，特别时诊断用超声波探头使用功率较小，所以工作温度比较低，可以长时间地工作而不产生失效。医疗用的超声探头的温度比较高，需要单独的制冷设备。 （3）灵敏度。主要取决于制造晶片本身。机电耦合系数大，灵敏度高；反之，灵敏度低。
无损检测超声检测公式汇总
超声检测公式 1、周期与频率的关系,二者互为倒数: T =1/f 2、波速、波长与频率的关系:C=f λ 或λ=f c 3、C L ∶Cs ∶C R ≈1、8∶1∶0、9 4、声压: P ＝P 1－P 0 帕斯卡(Pa)微帕斯卡(μPa)1Pa ＝1N/m 2 1Pa ＝106μP 6、声阻抗:Z ＝p/u ＝ρcu/u ＝ρc 单位为克/厘米2·秒(g/cm 2·s)或千克/米2·秒(kg/m 2·s) 7、声强;I ＝21Zu2＝Z P 22 单位; 瓦/厘米2(W/cm 2)或 焦耳/厘米2·秒(J/cm 2·s) 8、声强级贝尔(BeL)。△＝lgI 2/I 1 (BeL) 9、声强级即分贝(dB) △＝10lgI 2/I 1 ＝20lgP 2/P 1 (dB) 10、仪器示波屏上的波高与回波声压成正比:△20lgP 2/P 1＝20lgH 2/H 1 (dB) 11、声压反射率、透射率: r=Pr / P0 t =Pt / P0 ?? ?=-=+2 1//)1(1Z t Z r t r r =12120Z Z Z Z P P r +-= t =122 02Z Z Z P P t += Z 1—第一种介质的声阻抗; Z 2—第二种介质的声阻抗 12、声强反射率: R= 2 12 1220???? ??+-==Z Z Z Z r I I r 声强透射率:T ()2122 14Z Z Z Z += T+R=1 t －r =1 13、声压往复透射率;T 往= 2 122 1)(4Z Z Z Z + 14、纵波斜入射: 1sin L L c α=1sin L L c α'=1n si S S c '=2sin L L c β=2sin S S c β CL1、CS1—第一介质中的纵波、横波波速; C L2、C S2—第二介质中的纵波、横波波速;αL 、α′L —纵波入射角、反射角; βL 、βS —纵波、横波折射角;α′S —横波反射角。 15、纵波入射时:第一临界角α: βL =90°时αⅠ=arcsin 21 L L c c 第二临界角α:βS =90°时αⅡ=arcsin 21S L c c 16、有机玻璃横波探头αL =27、6°～57、7°, 有机玻璃表面波探头αL ≥57、7° 水钢界面 横波 αL =14、5°～27、27° 17、横波入射:第三临界角:当α′L=90°时αⅢ=arcsin 11 L S c c =33、2°当αS ≥33、2°时,钢中横波全反射。 有机玻璃横波入射角αS(等于横波探头的折射角βS)=35°～55°,即K=tg βS=0、7～1、43时,检测灵敏度最高。 18、衰减系数的计算 1、 薄板 α=(Bn-Bm-20lg n/m)/2x(m-n) α—衰减系数,dB/m(单程); )(m n B B -—两次底波分贝值之差,dB;δ为反射损失,每次反射损失约为(0、5~1)dB; X 为薄板的厚度 T :工件检测厚度,mm;N :单直探头近场区长度,mm;m 、n —底波反射次数 2、厚板或粗圆柱体 α=(Bn-Bm-6)/2x )(21B B -—两次底
超声波检测主要定律
超声波检测主要公式 1.物理基础部分: . ; 1 1.1 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 λ λ 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 π ω ω ω ω 2 . 2 2 . 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
超声波探伤常用计算公式
超声波探伤常用计算公 式 Document number：NOCG-YUNOO-BUYTT-UU986-1986UT
一、 1、示波屏上的波高与声压成正比。既：△=20lgP2/P1=20lgH2/H1(1NP== 2、声压反射率r和投射率t分别为： r=P r /P O =Z 2 -Z 1 /Z 2 +Z 1 t=P t /P O =2Z 2 /Z 2 +Z 1 3、声强反射率R和投射率T分别为： R=r2=(Z 2-Z 1 /Z 2 +Z 1 )2T=4Z 1 Z/(Z 2 +Z 1 )2由以上几式得：t-r=1T+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 =4Z 1 Z/(Z 2 +Z 1 )2 5、反射、折射定律： sinα L /C L1 =sinα1 L /C L1 =sinα1 S /C S1 =sinβ L /C L2 =sinβ S /C S2 6、第一临界角。α Ⅰ=arcsinC L1/C L2 第二临界角。α Ⅱ=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/δ)/2x。 对于1次波、3次波；α=(20lgB1/δ)/4x。 二 1、近场区长度：N=D2 S /4λ=R2 S /λ=F S /πλ=F S /Cλ 2、圆盘源辐射的纵波声场的第一零值发散角； θ =λ/Ds≈70λ/Ds 3、波束未扩散区与扩散区：b= 4、矩形波源的近场区长度N=Fs/πλ，未扩散区b=， 半扩散角θ =arcsinλ/2a≈57λ/2a， 5、近场区在两种介质中的分布；公式N=D2 S /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=N 2-LC 1 /C 2 =D2 S /4λ-LC 1 /C 2 ，
超声波无损检测基础原理
第1章绪论 1.1超声检测的定义和作用 指使超声波与试件相互作用，就反射、透射和散射的波进行研究，对试件进行宏观缺陷检测、几何特性测量、组织结构和力学性能变化的检测和表征，并进而对其特定应用性进行评价的技术。 作用：质量控制、节约原材料、改进工艺、提高劳动生产率 1.2超声检测的发展简史和现状 利用声响来检测物体的好坏 利用超声波来探查水中物体1910‘ 利用超声波来对固体内部进行无损检测 1929年，前苏联Sokolov 穿透法 1940年，美国的Firestone 脉冲反射法 20世纪60年代电子技术大发展 20世纪70年代，TOFD 20世纪80年代以来，数字、自动超声、超声成像 我国始于20世纪50年代初范围 专业队伍理论及基础研究标准超声仪器 差距 1.3超声检测的基础知识 次声波、声波和超声波 声波：频率在20～20000Hz之间次声波、超声波 对钢等金属材料的检测，常用的频率为0.5～10MHz 超声波特点： 方向性好 能量高 能在界面上产生反射、折射、衍射和波型转换 穿透能力强 超声检测工作原理 主要是基于超声波在试件中的传播特性 声源产生超声波，采用一定的方式使超声波进入试件； 超声波在试件中传播并与试件材料以及其中的缺陷相互作用，使其传播方向或特征被改变； 改变后的超声波通过检测设备被接收，并可对其进行处理和分析； 根据接收的超声波的特征，评估试件本身及其内部是否存在缺陷及缺陷的特性。 超声检测工作原理 脉冲反射法： 声源产生的脉冲波进入到试件中——超声波在试件中以一定方向和速度向前传播——遇到两侧声阻抗有差异的界面时部分声波被反射——检测设备接收和显示——分析声波幅度和位置等信息，评估缺陷是否存在或存在缺陷的大小、位置等。 通常用来发现和对缺陷进行评估的基本信息为： 1、是否存在来自缺陷的超声波信号及其幅度； 2、入射声波与接收声波之间的传播时间； 3、超声波通过材料以后能量的衰减。 超声检测的分类 原理：脉冲反射、衍射时差法、穿透、共振法 显示方式：A 、超声成像（B C D P） 波型：纵波、横波、表面波、板波
超声检测计算公式及习题
超声检测公式及计算题
* 铝（Al ）的纵波声速为6300m/s ，横波声速为3100m/s 。试计算2MHz 声波在铝中的纵、横波波长。 f c λλf c = →= 解： * 甘油的密度为1270kg/m 3，纵波声速为1900m/s ，计算其声阻抗。 c z ρ= 解： 5P20×10K2探头，楔块中声速C L1=2700m/s ，钢中声速C L2=5900m/s ，C S2=3200m/s ，求探头入射角为多少度 s 2l 1C sinβC sinαtgβK = --= 解： 已知钢中C S 钢=3200m/s ，某硬质合金中，C S 硬=4000m/s ，铝中C S 铝=3080m/s ，求用探测钢的横波斜探头探测硬质合金和铝时的实际K 值为多少 ） （） （mm f C mm f C S S L L 55.110 210310015.310 21063006363 =??===??==λλs m kg c Z ??≈?==26/104.219001270ρ0 12 112101149)4.63sin 3200 2700 (sin sin sin sin sin 4.632≈?=?=→====----）（βαβαβS L S L C C C C tg K tg
s 2l 1C sinβ C sinα= 解： * 示波屏上有A 、B 、C 三个波，其中A 波高为满刻度的80%，B 波为50%，C 波为20%。 ①、设A 波为基准（0dB ），则B 、C 波各为多少dB ②、设B 波为基准（10dB ），则A 、C 波各为多少dB ③、设C 波为基准（-8dB ），则A 、B 波各为多少dB 铝 铝 硬硬钢钢有钢有在钢中，，楔块中声速为设入射角为S S 01-1-L sin C sin sin sin 451.0tg K C C C C tg S L βββαβα======0.9 42.442.4)45sin 32303080(sin sin C (sin sin C sin sin sin 8 .11.611.61)45sin 3230 4000 ( sin sin C ( sin 00 01S 1S S 00 01S 1====?=?========?=?=----tg tg K C C C C tg tg K C S S L S 铝铝钢钢铝铝铝 铝 硬硬钢钢有硬硬钢钢 硬 硬））ββββββαβββ2 1H H 20lg Δ=
超声检测计算公式及习题.
超声检测公式及计算题 武玉林 二O一一年5月
*1.1 铝（Al ）的纵波声速为6300m/s ，横波声速为3100m/s 。试计算2MHz 声波在铝中的纵、横波波长。 f c λλf c = →= 解： *1.2 甘油的密度为1270kg/m 3，纵波声速为1900m/s ，计算其声阻抗。 c z ρ= 解： 1.4 5P20×10K2探头，楔块中声速C L1=2700m/s ，钢中声速C L2=5900m/s ，C S2=3200m/s ，求探头入射角为多少度？ == l1s2 sin αsin βK tg β C C 解： 1.8 已知钢中C S 钢=3200m/s ，某硬质合金中，C S 硬=4000m/s ，铝中C S 铝=3080m/s ，求用探测钢的K1.0横波斜探头探测硬质合金和铝时的实际K 值为多少？ ） （） （mm f C mm f C S S L L 55.110 210310015.310210630063 63=??===??==λλs m kg c Z ??≈?==26/104.219001270ρ0 12 112101149)4.63sin 3200 2700 (sin sin sin sin sin 4.632≈?=?=→====----）（βαβαβS L S L C C C C tg K tg
s2l 1C sinβ C sinα= 解： *1.10 示波屏上有A 、B 、C 三个波，其中A 波高为满刻度的80%，B 波为50%，C 波为20%。 ①、设A 波为基准（0dB ），则B 、C 波各为多少dB ？ ②、设B 波为基准（10dB ），则A 、C 波各为多少dB ？ ③、设C 波为基准（-8dB ），则A 、B 波各为多少dB ？ 铝 铝 硬硬钢钢有钢有在钢中，，楔块中声速为设入射角为S S 01-1-L sin C sin sin sin 451.0tg K C C C C tg S L βββαβα======0.9 42.442.4)45sin 32303080(sin sin C (sin sin C sin sin sin 8 .11.611.61)45sin 3230 4000 ( sin sin C ( sin 00 01S 1S S 00 01S 1====?=?========?=?=----tg tg K C C C C tg tg K C S S L S 铝铝钢钢铝铝铝 铝 硬硬钢钢有硬硬钢钢 硬 硬））ββββββαβββ2 1H H 20lg Δ=
超声波检测原始记录样本
济南东方特检 工程检测有限公司超声波检测原始记录 JNDFTJ04-02 委托单编号：见委托单 指导书编号：DF-UTK-16JGLG45-01 记录编号：DF-UTJ-16JGLG45-01 工程名称炼钢厂45t转炉区无损检测单元名称天车吊具检件名称天车吊具轴体检件编号JGTC 检测时机在役 检测对象吊具垂直轴体检测面轴体A（B）端面技术等级/ 表面质量合格表面补偿4dB 扫描调节声程1：1 执行标准NB/T47013.3-2015 检测比例每轴30% 合格级别Ⅰ级 仪器型号PXUT-260B+ 仪器编号DFTJ-UT-01 扫查方式垂直于A（B）方向平行扫查 探头型号 2.5P20Z 探头K值/ 探头前沿L0= / mm 试块类型CS-2/大平底耦合剂化学浆糊检测灵敏度最大检测距离处Φ2平底孔当量 检件/部位（编号）检件 规格 缺陷记录 质量 评级 检测 日期 备注编 号 指示长度 （面积） 埋藏深 度mm 缺陷最高 波幅(dB) 所在 区域 副跨3#天车 JGTC主卷筒轴Φ160×L870Ⅰ2016.7.5 1点JGTC龙门钩销轴Φ150×L485Ⅰ2016.7.5 2点JGTC龙门钩销轴Φ120×L340Ⅰ2016.7.5 2点JGTC龙门钩竖轴M180×L1520Ⅰ2016.7.5 1点JGTC滑轮组横轴Φ160×L190 Ⅰ2016.7.5 1点 主跨3#天车 JGTC主卷筒轴Φ110×L3770 Ⅰ2016.7.61点JGTC龙门钩销轴Φ120×L340 Ⅰ2016.7.62点JGTC龙门钩竖轴T180×L1520 Ⅰ2016.7.61点JGTC龙门钩销轴Φ150×L490 Ⅰ2016.7.62点JGTC龙门钩横轴Φ160×L190 Ⅰ2016.7.62点 项目主管梁志广检测人员
超声波探伤常用计算公式
1、示波屏上的波高与声压成正比。 既：△=20lgP2/P i=20lgH2/H i (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-Z l/Z2+Z l t=P t/ P o =2Z2/Z2+Z l 3、声强反射率R和投射率T分别为： R=r2 =(Z2-Z1/Z2+Z1)2T=4Z1Z/(Z2+Z1)2由以上几式得：t-r=1 T+R=1 4 5 6 7 T 往=P a/P O=4Z1Z 4、矩形波源的近场区长度 N=Fs/ n入，未扩散区b=1.64N , 半扩散角0 o=arcsin "2a 冷7 12a , 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: /(Z2+Z1)2 5反射、折射定律： sin a L/C\1=sin a 1C L1= sin a §/C s〔=sin n 供/C§2 6第一临界角。a =arcsinC L1/C L2 第二临界角°a ff=arcsinC L1/C S2 第三临界角：a m=arcsinC S1/C L1 6、横波近场区长度；方形N=F s/n "*cos "cos a 圆形N=D2/4 1s2*cos "cos a 横波声场中，第二介质中的近场区长度： N'=N-L 2= F s/n s2*cos "cos a-L i tg o/tg " F S-波源面积应-介质U中横波波L i-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：?0=arcsin1.22 "S2/D S=70尼2/D s 对于矩形正方形声源：？0=arcsin "S2/2a=57 "S2/2a
超声检测公式
单位；瓦/厘米2 (W/cm 2)或 焦耳/厘米2 ?秒(J/cm 2 ? s ) -r =1 14.纵波斜入射： Sin _ = _ =Sin ￡ =Sin _ = _S C L 1、C S ,—第一介质中的纵波、横波波速； C L2、C S2—第二介质中的纵波、横波波速; c L1 c L1 c S1 c L2 c S2 a L 、a‘L —纵波入射角、反射角； B L 、B S —纵波、横波折射角；a' S —横波反射角。 15. 纵波入射时：第一临界角a : B L =90°时a 1 = arcsin 91 第二临界角a ：B s =9o°时a ■=arcsin c L 2 C s2 16. 有机玻璃横波探头a L =27.6 °?57.7 °,有机玻璃表面波探头a L >57.7° 水钢界面 横波a L =14.5 °?27.27° C SI 17. 横波入射：第三临界角：当a' L =90°时a 』=arcsin —=33.2°当a S >33.2°时，钢中横波全反射。 C LI 有机玻璃横波入射角a S (等于横波探头的折射角B S ) =35。?55°,即K=tg B S =0.7?1.43时，检测灵敏度最高。 20 lg B m_/ B n _______ 18. 衰减系数的计算 1. 薄板： 2 (n m)x a =(Bn-Bm-20lg n/m)/2x(m-n) —衰减系数，dB/m(单程)； (B n B m )—两次底波分贝值之差，dB ；S 为反射损失，每次反射损失约为(0.5?1)dB ； X 为薄板的厚度 T :工件检测厚度，mm N : 单直探头近场区长度， mm m 、n —底波反射次数 20 lg B , / B 2 6 2、厚板或粗圆柱体： 2 x a =(Bn-Bm-6)/2x (B , B 2)—两次底波分贝值之差，dB ； 19.圆盘波源辐射的纵波声场声压为 :P P o R s 2 P o F s x x 2 20.近场区的长度：N D s 4 R i F s 21.圆晶片辐射的声束半扩散角为: o 70° /D 22.波束未扩散区：b 1.64N 超声检测公式 1.周期和频率的关系，二者互为倒数: T=1/f 2.波速、波长和频率的关系： C= f 或入=_! f 3.C L : C s : C R ~ 1.8 : 1 :0.9 4.声压： P = P 1 — P o 6.声阻抗:Z =p/u = 帕斯卡( cu/u Pa )微帕斯卡 5 Pa ) 1Pa = 1N/m 2 1Pa = 106口 P 单位为克/厘米2 ?秒(g/cm 2 ? s )或千克/米2 ?秒(kg/m 2 ? s ) 13.声压往复透射率；T 往= 4Z/2 (Z7 ZTT 7.声强；I = -I ZU 2 2 8.声强级贝尔( BeL )。 △ = lgI 2/I 1 (BeL ) 9.声强级即分贝 (dB) △ = 10lgl 2/I 1 = 20lgP 2/P 1 (dB) 10.仪器示波屏上的波高与回波声压成正比: 20lgP 2/P 1 = 20lgH 2/H 1 (dB) 11.声压反射率、透射率: r=P r / P o t =P t / P 。 (1 r)/Z 1 t/Z 2 r =PL P o 乙一第一种介质的声阻抗; Z 2 —第二种介质的声阻抗 12.声强反射率：R= 1 r T7 2 Z 2 Z ! Z 2 Z 1 声强透射率：T 4Z 1Z 2 2 Z 2 Z 1 T+R=1
超声波检测技术的实验原理和方法
实验超声波检测 一、实验目的 1、了解超声波检测的基本原理和方法； 2、了解超声波检测的特点和适用范围； 3、掌握斜探头横波探伤的距离－波幅（DAC）曲线制作方法。 二、实验设备器材 1、ZXUD-40E型智能超声波探伤仪 ZXUD-40E型数字式超声波探伤仪是小型化的便携式超声波探伤仪器，特别适用于材料缺陷的评估和定位、壁厚测量等，适合各种大型工件和高分辨率测量的要求。
⑴仪器外观如图9-1所示：
图9-1 仪器外观 当连接仅带有一个超声晶片的探头（自发自收）时，可以任意插入一个仪器上的探头连接器。 当连接带有双超声晶片的探头（一个为发射晶片，一个为接收晶片）或连接两个探头（一个发射探头，一个接收探头）时，必须注意：发射的一端接入左边一个探头连接器插孔，接收的一端接入右边一个探头连接器插孔，如图9-1所示。 ⑶键盘及其功能 图9-2ZXUD-40E的薄膜键盘按键排列 仪器包含27个按键。这些按键分成5大类：电源键、方向键、功能菜单键、子菜单键和功能热键。关于各按键的具体功能概述，参见表9-1。 表9-1各按键的具体功能概述
⑷参数设置规程 参数设置可通过以下两种规程来完成。 有些参数设置仅遵照“方向键增减调节规程”，比如：探头类型、声程跨距等；有些参数设置又仅遵照“直接数字输入规程”，比如：探头频率、探头规格等；还有些参数设置可遵照两种规程，比如：检测范围、零位偏移等。 ⑸方向键增减调节规程 可按下或
来增减参数设置。 ⑹直接数字输入规程 对于垂直菜单探伤通道设置，按下进入探伤通道设置状态，再次按下则进入直接数字输入状态；对于水平菜单，按下子菜单键选中子菜单项，再次按下子菜单键则也进入直接数字输入状态。 一旦进入直接数字输入状态，将在菜单项上出现闪烁光标，等待用户直接输入数字。在输入的过程中，若发现先前输入的数字错误，可按下 使得光标回退，删除刚才输入的错误数字。输入完成之后，用户可按下来接受输入，也可按下
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 ββαααββαααt r t l c c c c 92.0;82.1/7 .1≈≈在钢中
UT超声检测法
无损检测 ——UT 超声检测一、超声检测的定义： 通过超声波与试件相互作用，就反射、透射和散射的波进行研究，对试件进行宏观缺陷检测、几何特性测量、组织结构和力学性能变化的检测和表征，并进而对其特定应用性进行评价的技术。 二、超声检测的基本原理： 超声波探伤仪的种类繁多,但在实际的探伤过程,脉冲反射式超声波探伤仪应用 的最为广泛.一般在均匀的材料中,缺陷的存在将造成材料的不连续,这种不连续往往又造成声阻抗的不一致,由反射定理我们知道,超声波在两种不同声阻抗的介质的交 界面上将会发生反射,反射回来的能量的大小与交界面两边介质声阻抗的差异和交界面的取向、大小有关.脉冲反射式超声波探伤仪就是根据这个原理设计的. 目前便携式的脉冲反射式超声波探伤仪大部分是A扫描方式的,所谓A扫描显示方式即显示器的横坐标是超声波在被检测材料中的传播时间或者传播距离,纵坐标是超声波反射波的幅值.譬如,在一个钢工件中存在一个缺陷,由于这个缺陷的存在,造 成了缺陷和钢材料之间形成了一个不同介质之间的交界面,交界面之间的声阻抗不同,当发射的超声波遇到这个界面之后,就会发生反射,反射回来的能量又被探头接受到,在显示屏幕中横坐标的一定的位臵就会显示出来一个反射波的波形,横坐标的这个位臵就是缺陷在被检测材料中的深度.这个反射波的高度和形状因不同的缺陷而不同, 反映了缺陷的性质. 三、超声检测的优点： a.适用于金属、非金属和复合材料等多种制件的无损检测； b.穿透能力强，可对较大厚度范围内的试件内部缺陷进行检测。如对金属材料，可检测厚度为1～2mm的薄壁管材和板材，也可检测几米长的钢锻件； c.缺陷定位较准确； d.对面积型缺陷的检出率较高； e.灵敏度高，可检测试件内部尺寸很小的缺陷； f.检测成本低、速度快，设备轻便，对人体及环境无害，现场使用较方便。 四、超声检测的局限性： a.对试件中的缺陷进行精确的定性、定量仍须作深入研究；
GB 超声波探伤标准
GB/T4730-2005承压设备用钢锻件超声检测和质量分级 承压设备用钢锻件超声检测和质量分级 4.2.1范围 本条适用于承压设备用碳钢和低合金钢锻件的超声检测和质量分级。 本条不适用于奥氏体钢等粗晶材料锻件的超声检测，也不适用于内外半径之比小于80%的环形和筒形锻件的周向横波检测。 4.2.2探头 双晶直探头的公称频率应选用5MHz。探头晶片面积不小于150mm2；单晶直探头的公称频率应选用2MHz～5MHz，探头晶片一般为φ14mm～φ25mm。 4.2.3试块 应符合的规定。 4.2.3.1单直探头标准试块 采用CSI试块，其形状和尺寸应符合图4和表4的规定。如确有需要也可采用其他对比试块。 图4 CSI标准试块 表4 CSI标准试块尺寸 mm 试块序号CSI-1 CSI-2 CSI-3 CSI-4 L 50 100 150 200 D 50 60 80 80 4.2.3.2双晶直探头试块 a) 工件检测距离小于45mm时，应采用CSⅡ标准试块。
b) CS Ⅱ试块的形状和尺寸应符合图5和表5的规定。 图5 CS Ⅱ标准试块 表5 CS Ⅱ标准试块尺寸 mm 试块序号 孔径 检测距离L 1 2 3 4 5 6 7 8 9 CSII-1 φ2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 CSII-2 φ3 CSII-3 φ4 CSII-4 φ6 4.2.3.3 检测面是曲面时，应采用CS Ⅲ标准试块来测定由于曲率不同而引起的声能损失，其形状和尺寸按图6所示。 图6 CSIII 标准试块 4.2.4 检测时机 检测原则上应安排在热处理后，孔、台等结构机加工前进行，检测面的表面粗糙度R α≤μm 。
超声波检测考核题及答案
超声波检测现场考核参考题 1、灌注桩成桩质量通常存在哪两方面的问题？ 2、总结声波透射法的优缺点。 3、简述声波透射法检测混凝土缺陷的基本依据。 4、声波检测仪应符合那些技术性能？ 5、声波透射法所用检测仪器及换能器有哪些主要技术指标？各在什么范围？ 6、简述径向换能系统延时的来源及其标定方法。 7、采用声波透射法检测基桩时，预埋检测管应注意哪些问题？ 8、声测管埋设应注意哪些要点？ 9、为什么大直径灌注桩不宜选用塑料管做声测管？ 10、对于桩径小0.6m的灌注桩，声波透射法不适用，为什么？ 11、某桩径为0.8m的灌注桩，埋设3根声测管，声测管在桩中的位置，基本等分桩的圆周。请问：声波透射法检测时有没有“盲区”？ 12、声波透射法测桩时，如何选择换能器的工作频率、发射电压、埋管数量、测点点距等技术参数？ 13、声波透射法有哪几种检测方法？简述不同方法的特点、用途。 14、简述声波透射法检测前的准备工作。 15、声波透射法检测中，要求声测管中应注满清水，请说明原因。如果是泥桨，有何影响？ 16、声波透射法测桩质量，可用于判别混凝土缺陷的基本物理参量有哪些？说明其相关关系？
17、常见缺陷在超声波测试信号中的特性有哪些？ 18、解释声波透射法的PSD判别法。 19、检测管不平行时，如何判断缺陷及其位置？ 20、PSD判据的优点是什么？ 21、PSD判据的基本原理是什么？为什么要对斜率加权？ 22、简要说明概率法存在哪些问题，在哪些情况下可能导致误判或漏判？如何解决？ 23、确定声速异常临界值判据中临界值的基本原理是什么？ 24、灌注桩某处离析，造成粗骨大量堆积。声波、幅值有何变化？为什么？ 25、什么叫衰减？产生衰减的原因是什么？ 26、什么叫超声波声场？反映超声波声场特征的重要物理量有哪几个？什么叫声压、声强、声阻抗？ 27、在同一根桩的检测中，不同剖面的检测，声波发射电压和仪器设置参数是否应保持不变？为什么？ 28、JGJ106-2003规范要求不同的桩径需埋设不是数量的声测管，具体的要求是什么？ 29、声波透视法检测中，发射和接收换能器以相同标高提升，每次提升间距为多少？ 30、超声波法检测的适用范围是什么？ 31、声测管及耦合水的声时修正值计算公式是什么？ 32、声波检测PSD判据的计算公式是什么？ 33、超声波在传播中衰减的主要3个类型是什么？
超声波检测原理
一、超声波检测原理： 超声波探伤是利用材料及其缺陷的声学性能差异对超声波传播波形反射情况和穿透时间的能量变化来检验材料内部缺陷的无损检测方法。 脉冲反射法在垂直探伤时用纵波，在斜射探伤时用横波。脉冲反射法有纵波探伤和横波探伤。在超声波仪器示波屏上，以横坐标代表声波的传播时间，以纵坐标表示回波信号幅度。对于同一均匀介质，脉冲波的传播时间与声程成正比。因此可由缺陷回波信号的出现判断缺陷的存在；又可由回波信号出现的位置来确定缺陷距探测面的距离，实现缺陷定位；通过回波幅度来判断缺陷的当量大小。 二、超声波检测步骤 1、检测前的准备 ①熟悉被捡工件（工件名称、材质、规格、坡口形式、焊接方法、热处理状态、工件表面状态、检测标准、合格级别、检测比例等）； ②选择仪器和探头（根据标准规定及现场情况，确定探伤仪、探头、试块、扫描比例、探测灵敏度、探测方式） ③仪器的校准（在仪器开始使用时，在对比试块或其他等效试块上对扫描线、灵敏度进行校验，对仪器的水平线性和垂直线性进行测定。） ④探头的校准（进行前沿、折射角、主声束偏离、灵敏度余量和分辨力校准。） ⑤仪器的调整（时基线刻度可按比例调节为代表脉冲回波的水平距离、深度或声程。） 2、检测操作
①母材的检验：检验前应测量管壁厚度，至少每隔90°测量一点，以便检验时参考。将无缺陷处二次底波调节到荧光屏满刻度做为检测灵敏度； ②焊接接头的检验：扫查灵敏度应不低于评定线（EL线）灵敏度，探头的扫查速度不应超过150mm/s，扫查时相邻两次探头移动间隔应保证至少有10%的重叠。 3、检验结果及评级：根据缺陷性质、幅度、指示长度依据相关标准评级。 4、出具检测报告 注：有超标缺陷的焊接接头，其返修部位及返修时受影响的区域，均应按原检验条件进行复检