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无损检测(第2版)课后习题答案
第一章超声检测
1.试述超声波的特点和适用范围。
超声波特点:
(1)超声波的方向性好。超声波具有像光波一样良好的方向性,经过专门的设计可以
定向发射,犹如手电筒的灯光可以在黑暗中帮助人的眼睛探寻物体一样,利用超声波可在被
检对象中进行有效的探测。
(2)超声波的穿透能力强。对于大多数介质而言,它具有较强的穿透能力。例如在一
些金属材料中,其穿透能力可达数米。
(3)超声波的能量高。超声检测的工作频率远高于声波的频率,超声波的能量远大于
声波的能量。研究表明,材料的声速、声衰减、声阻抗等特性携带有丰富的信息,并且成为
广泛应用超声波的基础。
(4)遇有界面时,超声波将产生反射、折射和波型转换。人们利用超声波在介质中传
播时的这些物理现象,经过巧妙的设计,使超声检测工作的灵活性、精确度得以大幅度提高,
这也是超声检测得以迅速发展的原因。
(5)对人体无害。
适用范围:工业超声检测常用的工作频率为0.510MHz。较高的频率主要用于细晶材
料和高灵敏度检测,而较低的频率则常用于衰减较大和粗晶材料的检测。有些特殊要求的检
测工作,往往首先对超声波的频率作出选择,如粗晶材料的超声检测常选用1MHz以下的
工作频率,金属陶瓷等超细晶材料的检测,其频率选择可达10200MHz,甚至更高。
2.简述超声波有哪些基本波型和分类方法?
以介质质点的振动方向与波的传播方向之间的关系分类可分为以下四种:
(1)纵波L:介质中质点的振动方向与波的传播方向相同的波叫纵波。
(2)横波S(T):介质中质点的振动方向与波的传播方向垂直的波叫横波。
(3)表面波R:当超声波在固体介质中传播时,对于有限介质而言,有一种沿介质表面
传播的波叫表面波。介质表面的质点作椭圆运动,椭圆的长轴垂直于波的传播方向,短轴平
行于波的传播方向,介质质点的椭圆振动可视为纵波与横波的合成。
(4)板波:在板厚和波长相当的弹性薄板中传播的超声波叫板波(或兰姆波)。板波传
1
无损检测(第2版)课后习题答案
播时薄板的两表面和板中间的质点都在振动,声场遍及整个板的厚度。薄板两表面质点的振
动为纵波和横波的组合。
除此之外,超声波还可根据频率范围分为:低频超声波(20kHz至100kHz)、中频超
声波(100kHz至1MHz)、高频超声波(1MHz以上)。按产生方式分为:连续型超声波和
脉冲型超声波。
3.何谓超声场,它有哪些基本参量?
充满超声波的空间,或在介质中超声振动所波及的质点占据的范围叫超声场。描述超声
波声场常用的物理量包括声压、声强、声阻抗、质点振动位移和质点振动速度等。
4.试分述介质声参量的物理意义和数学表达式。
(1)声阻抗:超声波在介质中传播时,任一点的声压p与该点速度振幅V之比叫声阻抗,
常用Z表示。单位:g⁄(cm2·s);kg⁄(cm2·s)。=,声阻抗表示声场中介质对质点振动
的阻碍作用。在同一声压下,介质的声阻抗愈大,质点的振动速度就愈小。
(2)声速:声波在介质中传播的速度称为声速,常用c表示。在同一种介质中,超声波
的波型不同,其传播速度亦各不相同,超声波的声速还取决于介质的密度、弹性模量等。例
如无限固体介质中的纵波声速:L=√(1−)。
()
1+(1−2)
(3)声衰减系数:超声波在介质中传播时,随传播距离的增加能量逐渐减弱的现象叫做
超声波的衰减。在传声介质中,单位距离内某一频率下声波能量的衰减值叫做该频率下介质
的衰减系数,常用表示。单位为dB/m或dB/cm。
5.简述超声波垂直入射时的r、t、R、T及界面两侧必须满足的边界条件。
r
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