超声波探伤常用计算公式.docx

常用计算公式

1、周期(T):T=1f

2、波长(λ)、频率(f)、波长(λ)之间的关系式:λ=

3、近场区长度：直探头的近场区长度：N=D2-λ24λ≈D

4、声束指向角：圆盘声源声束指向角θ

式中D————为晶片的直径；λ————为超声波波长。

方晶片声束指向角计算式：θ

5、分贝差:Δ

6、声压反射率(r):r=PrP0=Z2

7、反射定律：入射角的正弦与反射角的正弦之比等于声速之比

sinα

折射定律：入射角的正弦与折射角的正弦之比等于声速之比

sin

8、材质的衰减系数：α=Vm

9声压反射率及当量：

(1)大平底:Δ

(2)平底孔:Δ

当量：Φ

(3)长横孔:

Δ

Φf=

Φ

当量：

(4)短橫孔:Δ

图LA

图LA2X

(5)球孔:ΔdB=20lgPdPA=

当量：d

(短横孔、球孔在钢轨探伤中较少运用)

例题：

1.一个垂直性好的探伤仪，荧光屏上波幅为80%，衰减24dB后波幅为多少?

解：由公式dB

24

答:衰减24dB后波幅有5%。

2.一台仪器的工作频率是2.5MHz，在探测钢工件时，纵波和横波的波长各是多少?(钢C?=5900m/s,钢(C

解:根据公式λ=c/f,则

λ

λ

答:纵波波长为2.36mm,横波波长为1.28mm。

3.计算直径为22mm、频率为1.25MHz的直探头在钢中的近场长度和半扩散角(钢(C?

解：根据公式θ?=

λ

N

θ=70λ/D=70×4.72/22=15°

答:近场长度为25.6mm,半扩散角为15°。

4.求折射角为37°斜探头在钢中的近场区长度(已知λ=1.6mm、α=30°、晶片尺寸为10mm×13mm)。

解：根据公式N=

N

答:近场区长度为23.86mm。

5一台钢轨探伤仪器的重复频率为400Hz，求多长时间通过探头发射一次超声波?

解：根据公式T=1/f，将已知数代入该式计算得：

T=1/f

=1/400

答：该探伤仪的探头每0.0025s发射一次超声波。

6.某工件厚为100mm，不允许存在φ2平底孔当量及以上的缺陷，如何利用工件底面校正探伤灵敏度(已知λ=2.36mm)?(大平底)

解：根据公式Δd

Δ

答：将工件底面回波调到80%时，再把灵敏度提高31.5dB即为调好。

7.有一钢锻件，厚度为350mm，用2MHz直探头发现在距探测面200mm处有一缺陷回波，比底波低24dB，求此缺陷相当于多大当量直径的平底孔(钢(C?=5900m/s)?(平底孔-大平底)

解：由题意可知λ

φ

答：此缺陷相当于3.9mm当量的平底孔。

8.用频率为2.5MH?,φ20直探头,探测厚度300mm的锻件,要求直径≥φ3的缺陷不漏检,试求利用工件大平底，如何调节探伤灵敏度?若改用材料与工件相同的200mm，深φ2mm，平底孔试块，如何调节探伤灵敏度?(不计表面耦合差)

解1:(平底孔-大平底)已知.Xφ=

Δ

调整时将工件底面回波为基准高度后，再增益34dB，即达到要求。

解2：(平底孔-平底孔)已知XA=

Δ

这表示200/φ?与300/φ?的灵敏度一样调节时,只要将试块上深200mm,φ2mm的平底孔反射波调至基准高度，即满足要求。

9.有一伤损在140mm声程处,比CS-1-5试块上φ2×200mm的平底孔幅度高12dB,求该伤损

陷它们的声压(或声压反射率)相等，所以：

π

φ

此缺陷相当于1.8mm直径的长横孔，同时表明，在上述条件下5mm平底孔与1.8mm长横孔的反射声压相等。

13.有一个8mm×10mm方晶片制作的纵波直探头，其近场区长度为10.8mm，求该探头的频率(已知钢(C

解:根据公式N=A/π×λ可知名λ=A/π×N得

λ=A/π×N=8×10/3.14×10.8=2.36mm

则频率为：f

答:该探头的频率为2.5MHz。

14.用PZT-5锆酞酸铅材料制作的探头晶片振动频率为2.5MHz，求晶片的厚度。(已知PZT-5锆酞酸铅的频率常数为Nt=2)

解：根据公式T=N；/f计算并将已知数代入该式得：

T=N?/f

=2/2.5

=0.8mm

答：该晶片的厚度为0.8mm

15.试计算声波在水/钢界面的声压反射率和声压透过率[Z水

解：根据公式

γ

t

答:声