無損檢測超聲檢測公式匯總

1、:Cs : CR：1：4.聲壓：P=PiPo帕斯卡(Pa)微帕斯卡(卩Pa)1Pa=1N/mi1Pa=106卩P6.聲阻抗:Z=p/u=cu/u=c單位為克/厘米2秒(g/cm2s)或千克/米2秒(kg/m2s)tr =14Z1Z213.聲壓往復(fù)透射率；T往=(Z石產(chǎn)sinLsinLsinssinLsinS14.縱波斜入射：cL1=cL1=cs1=cL2=cs2CL1、CS第一介質(zhì)中的縱波、橫波波速；CL2、Cs2第二介質(zhì)中的縱波、橫波波速；aL、a，L縱波入射角、反射角；BL、BS縱波、橫波折射角；a-s橫波反射角。cL1cL115.縱波入射時：第一臨界角a : BL=90。時a1= arc

2、sin %第二臨界角a：Bs=90。時a“=arcsin6216.有機(jī)玻璃橫波探頭aL=。，有機(jī)玻璃表面波探頭aL水鋼界面 橫波OOaL=cS117.橫波入射：第三臨界角：當(dāng)aL=90時aM =arcsi ncL1=當(dāng)口S時，鋼中橫波全反射。有機(jī)玻璃橫波入射角a S(等于橫波探頭的折射角B S)=3555,即K=tg B S=時，檢測靈敏度最高。20 lg Bm/ Bn18.衰減系數(shù)的計算1.薄板：2(n m)xa =(Bn-Bm-20lg n/m)/2x(m-n)衰減系數(shù)，dB/m(單程)；(BnBm)兩次底波分貝值之差，dB; S為反射損失，每次反射損失約為(1)dB;X為薄板的厚度超聲檢

3、測公式1.周期和頻率的關(guān)系，二者互為倒數(shù):T=1/f2.波速、波長和頻率的關(guān)系：C=fc或入=f7.聲強(qiáng);I=2 Zu2=2 Z單位；瓦/厘米2(W/cn2)或 焦耳/厘米2秒(J/cm2s) =lgI2/I1 =10lgI2/I18.聲強(qiáng)級貝爾(BeL)。9.聲強(qiáng)級即分貝(dB)10.儀器示波屏上的波高與回波聲壓成正比:11.聲壓反射率、透射率：r=Pr / P0(BeL)=20lgP2/P1(dB)20lgP2/Pp 20lgH2/H1(dB)t=Pt / P01 r tPr(1 r)/Z1t/Z2r=P0乙一第一種介質(zhì)的聲阻抗；PL2乙t = PZ2乙Z2第二種介質(zhì)的聲阻抗乙乙Z2乙12

4、.聲強(qiáng)反射率：R=Ior2Z2ZjZ2Z!聲強(qiáng)透射率:4Z1Z2Z2Z12T+R=12T：工件檢測厚度，mmN:單直探頭近場區(qū)長度，mmm、n底波反射次數(shù)20 lg Bt/ B262、厚板或粗圓柱體：2xa =(B n-Bm-6)/2x(B1B2)兩次底波分貝值之差，dB；19.圓盤波源輻射的縱波聲場聲壓為P0RsPFsxx2 2D；R2N 20.近場區(qū)的長度：4Fs21.圓晶片輻射的聲束半擴(kuò)散角為:0700/D22.波束未擴(kuò)散區(qū)：b 1-64N23.矩形波源輻射的縱波聲場：波束軸線上的聲壓:x3N時,PoF /F N 24.矩形波源的近場區(qū)的長度為：25.矩形波源的半擴(kuò)散角0:X方向的半擴(kuò)散

5、角為:05702a方向的半擴(kuò)散角為:26.近場區(qū)在兩種介質(zhì)中的分布：1基于鋼中的近場區(qū)D42L宜C22、基于水中的近場區(qū)2介質(zhì)U鋼中波長N2只有介質(zhì)U時,鋼中近場長度；C1介質(zhì)I水中波速；6 介質(zhì)U鋼中波速KFScos27.橫波軸線上的聲壓；線上某點(diǎn)至假想波源的距離s2cOsK系數(shù);FS波源的面積;s2第二介質(zhì)中橫波波長；X軸28.橫波聲場近場區(qū)長度為:FScoss2cos29.橫波聲場中，第二介質(zhì)中的近場區(qū)長度N為：NN L2積；FScoss2x costanL1tanFS波源的面s2第二介質(zhì)中橫波波長;L1入射點(diǎn)至波源的距離L2入射點(diǎn)至假想波源的距離arcsin 1.2230.橫波半擴(kuò)散角

6、1.對于圓片形聲源：S270。_02DS2Ds2.對于矩形正方形聲源： S2.- 0 02arcs in 572a2a31.規(guī)則反射體的反射波聲壓公式：1.平底孔回波聲壓;PfPxFfPFsFfx任意兩個距離和直徑不同的平底孔反射波聲壓之比為：Pf1Df 1X21220吭40f122.長橫孔回波聲壓;PfPFSDf2 x ，- 2x任意兩個距離、直徑不同的長橫孔回波分貝差為：Pf 1Df1X21220 lg 10一3pDX3f 2f 213.短橫孔回波聲壓；Fflf2 x xPoFsDf任意兩個距離、長度和直徑不同的短橫孔回波分貝差為:1220 Ig $Pf 210 Ig fDf2丨；24空4

7、X14球孔回波聲壓：PfPFsDf2 x 2x任意兩個距離度和直徑不同的球孔回波分貝差為：1220lgpfFf2220lgX2X15.大平底面或?qū)嵭膱A柱體回波聲壓：PBPoFs兩個不同距離的大平底回波分貝差為：1220磴20lgfPoFsdPoFsD1.外柱面徑向檢測空心圓柱體:PB2 xD2.內(nèi)孔檢測圓柱體:6.空心圓柱體注意：以上各種規(guī)則反射體的反射波聲壓公式均未考慮介質(zhì)衰減，如果考慮介質(zhì)衰減，則所有公式均應(yīng)2ax增加e8682P。：波源的起始聲壓；FS:探頭波源的面積，F(xiàn)sDs/4:x:反射體至波源的距離。Ff:平底孔缺陷的面FfD2/4積，圓柱體內(nèi)徑:波長,Df:長橫孔的直徑,Lf:短

8、橫孔長度D:空心圓柱體外經(jīng)d:空心:介質(zhì)單程衰減系數(shù)，dB/mmFB2 x20lgB2蟲貸32.同距離的大平底與平底孔反射波dB差：FfDf33.當(dāng)用平底面的和實(shí)心圓柱體曲底面調(diào)節(jié)靈敏度時，不同距離處的大平底與平底孔回波分貝差為:c2FB2 XfBf20lg20lg廠2 (XfXB)PfDfXBXf：平底孔缺陷至檢測面的距離；XB:鍛件底面至檢測面的距離：材質(zhì)衰減系數(shù)；入：波長；Df:平底孔缺陷的當(dāng)量直徑；Bf:底波與平底孔缺陷的反射波分貝差34.不同平底孔回波分貝差為:FfDf1x212 %40L2 (X2幼Df2Xi22FB2 XfdBf20lgB20lg廠10lg 2 (XfXB)FfD

9、fXBD孔徑向探測，外圓凹柱面反射；Bf圓柱曲底面與平底孔缺陷的回波分貝差H = n 36水浸法波型分析，水層厚度437.管材周向檢測純橫波檢測條件：CL有.sinCL鋼CL有CS鋼t1CS2r.CL有r-(1廠）sinsin38.純橫波到達(dá)內(nèi)壁條件：D V2CL22.橫波檢測到管材內(nèi)壁RCS鋼RGrC2FX0.251R 0.458r39.水浸法：聲透鏡:11偏心距：22(XS管中橫波聲程）焦距：F HR2X2F2.2 r40.采用一次反射法檢測時,探頭移動區(qū)應(yīng)大于或等于（即）:1）采用直射法時，探頭移動區(qū)應(yīng)大于或等于（即）。P=2KT或P=2TtanB式中：P:跨距，mm T:母材厚度，mm

10、K:探頭K值；B-探頭折射角，（o）LOa b41.為保證直射波與一次反射波能掃查到焊縫整個截面，K值應(yīng)滿足下式：KTdf2T xfcos 2T nfcosXf:缺陷的橫波聲程；f:缺陷波前沿所對的刻度值；缺陷至檢測面的深度。43.按水平調(diào)節(jié)掃描速度時：當(dāng)儀器按水35.當(dāng)用空心圓柱體內(nèi)孔或外圓曲底面調(diào)節(jié)平底孔靈敏度時:d空心圓柱體的內(nèi)徑；D空心圓柱體的外徑;“+” 一外圓徑向探測，內(nèi)孔凸柱面反射;“-”一內(nèi)對于單面焊、上述b可以忽略不計，貝42按聲程調(diào)節(jié)掃描速度時：當(dāng)儀器接聲程LoaKT用直射法（一次波）檢測發(fā)現(xiàn)缺陷時：1:n調(diào)節(jié)掃描速度時，應(yīng)采用聲程定位法來確定缺陷的位置。lfxfsin n

11、fsindfxfcosnfcos用一次反射法（二次波）發(fā)現(xiàn)缺陷時lfXfsinnfsin:探頭的折射角；T:板厚；lf:缺陷的水平距離；df:儀器按水平1:1調(diào)節(jié)掃描速度時，那么顯示屏上缺陷波前沿所對應(yīng)的水平刻度值用直射法（一次波）檢測發(fā)現(xiàn)缺陷時：lfnflfdfK一次反射法（二次波）檢測發(fā)現(xiàn)缺陷時lfnfdf2TlfK2平1:n調(diào)節(jié)掃描速度時，應(yīng)采用水平定位法來確定缺陷的位置。若f就是缺陷的水平距離lf:式中K:探頭的K值，K=tg44、按深度調(diào)節(jié)掃描速度時：當(dāng)儀器按深度1:n調(diào)節(jié)掃描速度時，應(yīng)采用深度定位法來確定缺陷的位置。若儀器按深度1：1調(diào)節(jié)掃描速度時，那么顯示屏上缺陷波前沿所對應(yīng)的水

12、平刻度值f就是缺陷的深度df11、 選擇檢測儀器1、對于定位要求高的情況，應(yīng)選擇水平線性誤差小的儀器。2、對于定量要求高的情況，應(yīng)選擇垂直線性好，衰減器精度高的儀器。3、對于大型零件的檢測，應(yīng)選擇靈敏度余量高、信噪比高、功率 大的儀器。4、為了有效的發(fā)現(xiàn)近表面缺陷和區(qū)分相鄰缺陷，應(yīng)選擇盲區(qū)小、分辨率好的儀器。5、對于室外現(xiàn)場檢測，應(yīng)選擇重量輕，示波屏亮度好，抗干擾能力強(qiáng)便攜式儀器。6、對于重要工件應(yīng)選用可記錄式探傷儀。12、 橫波斜探頭K值（或折射角）的選擇：當(dāng)工件厚度較小時，應(yīng)選用較大的K值，以便增加一次波的聲程，避免近場區(qū)檢測。當(dāng)工件厚度較大時，應(yīng)選用較小的K值，以減少聲程過大引起的衰減，

13、便于發(fā)現(xiàn)深度較大處的缺陷。在焊縫檢測中，還要保證主聲束能掃查整個焊縫截面。對于單面焊根部未焊透，還要考慮端角反 射問題，應(yīng)使K=，因?yàn)镵,端角反射率很低，容易引起漏檢。13、焊縫檢測時探頭K值的選擇應(yīng)遵循以下三方面原則1.使聲束能掃查到整個焊縫截面；2.使聲束中心線盡 量與主要缺陷垂直；3.保證有足夠的靈敏度14、 探頭頻率的選擇的因素：1、提高頻率，有利于發(fā)現(xiàn)更小的缺陷；2頻率高，脈沖寬度小，分辨力高；3、 頻率高，波長短，則半擴(kuò)散角小，聲束指向性好，能量集中；4、頻率高，近場區(qū)長度大，對檢測不利。5、頻率增加，衰減越大；6、對面積狀缺陷，頻率高會形成反射指向性，檢出率降低。15、探頭晶片尺

14、寸的選擇的影響因素：1、晶片尺寸增加，半擴(kuò)散角減少，波束指向性變好，超聲波能量集中，對檢測有利。2、晶片尺寸增加，近場區(qū)長度迅速增加，對檢測不利。3、晶片尺寸大，輻射的超聲波能量大，探頭未擴(kuò)散區(qū)掃查范圍大，遠(yuǎn)距離掃查范圍相對變小，發(fā)現(xiàn)遠(yuǎn)距離缺陷能力增強(qiáng)。16、 影響聲耦合的因素主要有：1.耦合層的厚度，2.偶合劑的聲阻抗，3.工件表面粗糙度、4.工件表面形狀。17、影響缺陷定位的主要因素；1.儀器的影響2.探頭的影響3.工件的影響4.操作人員的影響5、試 塊的影響18、影響缺陷定量的主要因素（1）.儀器及探頭性能的影響1.頻率的影響2.衰減器精度和垂直線性的影響3.晶片尺寸的影響4、探頭K值的

15、影響用直射法（一次波）檢測發(fā)現(xiàn)缺陷時：dfnfIfKhfKnfdf2T nfIfKnf用一次反射法（二次波）檢測發(fā)現(xiàn)缺陷時1、 超聲波的特點(diǎn)：1.方向性好2.能量高穿透能力強(qiáng)2、超聲波檢測：使超聲波與工件相互作用，就反射、投射和散射的波進(jìn)行研究，對工件進(jìn)行宏觀缺陷檢測、幾何特征測量、組織結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能變化的檢測和表征，并進(jìn)而對其特定應(yīng)用性進(jìn)行評價的技術(shù)。3、 超聲波檢測的優(yōu)點(diǎn)：1適用于金屬、非金屬和復(fù)合材料等多種制件的無損檢測；2穿透能力強(qiáng)，可對較大 厚度范圍內(nèi)的工件內(nèi)部缺陷進(jìn)行檢測；3、缺陷定位較準(zhǔn)確；4對面積型缺陷的檢出率較高；5靈敏度高， 可檢測工件內(nèi)部很小的缺陷；6檢測成本低、速度快，

16、設(shè)備輕便，對人體及環(huán)境無害，現(xiàn)場使用方便等缺點(diǎn)：1）對缺陷的定性、定量仍需要作進(jìn)一步研究；2）對具有復(fù)雜形狀或不規(guī)則外型的工件進(jìn)行超聲波檢測有困難；3）缺陷的取向、位置和形狀對檢測結(jié)果有影響；4）工件材質(zhì)、晶粒度對檢測有較大影響，5）A型脈沖反射法檢測結(jié)果是波形顯示，不直觀，檢測結(jié)果無直接見證記錄。5、機(jī)械波必須具備以下兩個條件6、 衰減的原因擴(kuò)散衰減、擴(kuò)散衰減。7、雙晶探頭具有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）范圍可調(diào)3.能在界面上產(chǎn)生反射、折射、衍射和波型轉(zhuǎn)換4.:1、要有作機(jī)械振動的波源；2、能傳播機(jī)械振動的彈性介質(zhì)。散射衰減、吸收衰減介質(zhì)衰減通常是指吸收衰減和散射衰減，而不包括&超聲波探頭對晶片

17、的要求:（1）機(jī)電耦合系數(shù)K較大，以便獲得較高的轉(zhuǎn)換效率。（2）機(jī)械品質(zhì)因子B m靈敏度高（2）雜波少盲區(qū)?。?）工件中近場區(qū)長度?。?）探測較小，以便獲得較高分辨力和較小的盲區(qū)。（3）壓電應(yīng)變常數(shù)d33和壓電電壓常數(shù)g33較大，以便獲得較高 的發(fā)射靈敏度和接收靈敏度。（4）頻率常數(shù)Nt較大，介電常數(shù)&較小，以便獲得較高的頻率。（5）居里溫度Tc較高，聲阻抗Z適當(dāng)。9、 儀器和探頭的綜合性能：1.靈敏度.2盲區(qū)與始脈沖寬度3.分辨力4信噪比5.頻率10、 雙探頭法又可根據(jù)兩個探頭排列方式：并列法、交叉法、V型串列法、K型串列法、前后串列法等。（2）.耦合與衰減的影響1、耦合的影響2、衰

18、減的影響(3).工件幾何形狀和尺寸的影響(4).缺陷的影響1、缺陷形狀的影響2、缺陷方位的影響3、缺陷波的指向性4、缺陷表面粗糙度的影響5、 缺陷性質(zhì)的影響6、缺陷位置19、試塊的作用：1、確定檢測靈敏度2、測試儀器和探頭的性能3、調(diào)整掃描速度4、評判缺陷的大小20.鑄件的特點(diǎn)：1、組織不均勻2、組織不致密3、表面粗糙，形狀復(fù)雜4、缺陷的種類和形狀復(fù)雜21.鑄件超聲波檢測的特點(diǎn)：1超聲波透聲性差2干擾雜波嚴(yán)重3缺陷檢測要求較低22、檢測靈敏度：在確定的聲程范圍內(nèi)發(fā)現(xiàn)規(guī)定大小缺陷的能力。23、調(diào)整檢測靈敏度的目的：在于發(fā)現(xiàn)工件中規(guī)定大小的缺陷，并對缺陷進(jìn)行定位24.檢測靈敏度的調(diào)節(jié)方法：1、試塊

19、調(diào)整法2、工件底波調(diào)整法25、 超聲探傷儀的幾個主要指標(biāo)，1、水平線性2、垂直線性3、動態(tài)范圍4.衰減器精度。 例1:示波屏上一波高為80%另一波高為20%問前者比后者高多少dB解：=20lgH2/H1=20lg80/20=12(dB)答：前者比后者高12dB。例2,縱波傾斜入射到有機(jī)玻璃/鋼界面時,有機(jī)玻璃中：CL1=2730m/s鋼中CL2=5900m/s CS2=3230m/s則第一、二臨界角分別為：例3:計算縱波直探頭探測鋼工件時的近場區(qū)長度N、半擴(kuò)散角B 0和未擴(kuò)散區(qū)長度bo解：由題意f=,Ds=20mm,CL=5900m/s且入=CL/fcL1oaI =arcsin eCL1an

20、=arcsincs2=N近場區(qū)長度：2 2DsDsf44 5900 10342.4(mm)半擴(kuò)散角:070Ds70DsLf705900 103-68.26未擴(kuò)散區(qū)長度:b 1.64 N1.6442.469.5(mm)例4:用，直徑14mm波聲速1480m/s，求鋼中近場區(qū)長度N解：鋼中縱波波長：縱波直探頭水浸探傷鋼板，已知水層厚度為20mm，鋼中縱波聲速5900m/s，水中縱鋼中近場區(qū)長度:5 .92 .52.36，亦4例5,試計算、10X 12mm方晶片橫波探頭, 區(qū)長度。(鋼中解：1414201480( mr)15 .7y2 .365900CS2=3230m/sCs2s2f3230101

21、.29 ( mmab coss2COS10一120.68120.583.141 .29例6:用單斜探頭直接接觸法檢測 已知：D0=325mmD0R-T=40mm求:R 3252-L巫1tg325 X 40mm無縫鋼管，求探頭的最大最大K值13(mm)162.5r 162.540122.5sin滿足檢測鋼管內(nèi)壁的最大折射角:答:探頭的最大K值為。例7，用探頭徑向檢測 解：由題意得：Cfarcsin122 .5arcsinarcsin 0.7548 .92500mm的實(shí)心圓柱體鍛件,5 .91062.36 (mm )CL=5900m/s問如何利用底波調(diào)節(jié)500/2靈敏度計算：500mn處底波與2平

22、底孔反射波分貝差為:20lg空20lg2 2.36號00455(dB)3.14 22調(diào)節(jié)：探頭對準(zhǔn)工件完好區(qū)圓柱底面，找出反射最高回波，調(diào)“增益或衰減器”使底波 然后用“衰減器”增益46dB,這時2靈敏度就調(diào)節(jié)好了。例8,用探頭徑向檢測外徑為1000mm內(nèi)徑為100mm勺空心圓柱體鍛件，CL=5900m/s問如何利用內(nèi)孔回 波調(diào)節(jié)450/2靈敏度2調(diào)節(jié)：探頭對準(zhǔn)完好的內(nèi)孔表面，找出最高反射波，調(diào)“增益”使底波B1達(dá)基準(zhǔn)50%高，然后用“衰減 器”增益35dB作為檢測靈敏度，此時，450/2的檢測靈敏度的調(diào)節(jié)就完成了。必要時再增益6dB作為掃查 靈敏度。例9,用探頭檢測厚度為50mm勺小鍛件，采

23、用CSI系列試塊調(diào)節(jié)50/2靈敏度，試塊與鍛件表面耦合差3dB,問如何調(diào)節(jié)靈敏度解：利用CSI系列試塊調(diào)節(jié)靈敏度的方法如下：將探頭對準(zhǔn)CSI -1試塊2平底孔距離為50mm調(diào)“增益”使2回波達(dá)50%高， 然后再用“衰減器”增益3dB,這時50/2靈敏度就調(diào)節(jié)好了。例10,用探頭檢測底面粗糙，厚度為400mm勺鍛件，問如何利用100/4平底孔試塊調(diào)節(jié)400/2靈敏度試 塊與工件表面耦合差6dB。解：計算：100/4與400/2回波分貝差： 調(diào)節(jié)：探頭對準(zhǔn)100/4平底孔，找到最高回波后，然后用“衰減器”增益42dB,這時400/2靈敏度就調(diào)節(jié)好了。這時工件上400/2平底孔缺陷反射波正好達(dá)基準(zhǔn)高

24、50%。例11，用探頭檢測600的實(shí)心圓柱體鍛件，CL=5900m/s,a =mm利用鍛件底波調(diào)節(jié)600/2靈敏度，底 波達(dá)基準(zhǔn)高時衰減讀數(shù)為50dB,檢測中在400mn處發(fā)現(xiàn)一缺陷，缺陷波達(dá)基準(zhǔn)高時衰減器讀數(shù)為30dB,求此 缺陷的當(dāng)量平底孔直徑為多少、，2 2解：由題意得：乞5.9 1062 36 (mm ),N=D /4入=20/4 X =(mm)f 2?5滬.(B1達(dá)基準(zhǔn)80%高,解：由題意得:5 .91062 .52 . 36 ( mm )計算450mm處內(nèi)孔反射波與2平底孔反射波分貝差為20 lgD220 lg2 2.36 4501003.14 2210ig 100034.5(dB

25、)23N= 3X =127(mm)400(mm),可進(jìn)行計算;Bf2 x220 lg2DfXB2 (XfXB)xB600 mm , xf400 mm ,Bf503020 dB ,0.005 dB / mm, 代入公式得:2ig2 Xf一22DffxB202X：22.364002XB1011.3.14600101.1答： 此缺陷的當(dāng)量平底孔直徑為 例12,用探頭沿外圓徑向檢測外徑為a=mm檢測中在200mm處發(fā)現(xiàn)一缺陷 解：由題意得：匕5.9 10f 2.5106mm。1000mm內(nèi)徑為100mm勺空心圓柱體鍛件，G=5900m/s,其反射波比內(nèi)孔反射波低12dB,求此缺陷的當(dāng)量大小2.36 (

26、mm )，=D/4入=20/4X=(mm)3=3 X =127(mm)200(mm),可進(jìn)行計算;D 1000 mm , d 100 mm , xD_ _1000_450 mmxf200 mm ,0.005 dB / mm ,Bf12 dB；2 2 代入公式得：24 .52lg2 Xf=202DfXB2 xf=101225DfXB5.6(mm )DfXBDf2 x2=10答：此缺陷的當(dāng)量平底孔直徑為mm o例13，用探頭檢測400mn厚的鋼鍛件，鋼中CL=5900m/s,衰減系數(shù)a =mm檢測靈敏度為400mn處4為OdB。 檢測中在250mn處發(fā)現(xiàn)一缺陷，其波高比基準(zhǔn)波高20dB,求250mn處4當(dāng)量的dB值。并試根據(jù)JB/2005標(biāo)準(zhǔn)評定該鍛件的質(zhì)量級別。解：條件判別L5.9 1062 36 (mm)N D：/4202/(4 2.36) 42.4(mm);f 2.5103N 3 42.4 127250mm符合當(dāng)量計算的條件。求250mn處4當(dāng)量的dB值 求該缺陷的當(dāng)量并評級缺陷當(dāng)量：4+()dB =4+缺陷評級：該鍛件評為川級。例14:用=40o的探頭檢測T=30mn的對接焊縫，儀器接聲程1：1調(diào)節(jié)掃描速度，檢測中在示波屏水平刻度60處出現(xiàn)一缺陷波，求此缺陷在焊縫中的位置解：由已知得一、二次波的聲