超聲波探傷常用計(jì)算公式

常用計(jì)算公式周期（T）：?jiǎn)挝粸槊耄ǎ螅?、波長(zhǎng)（λ）、頻率（ｆ）、波長(zhǎng)（λ）之間的關(guān)系式：C=λ·fλ=C/ff=C/λ波速大，波長(zhǎng)大,C↑λ↑；頻率小，波長(zhǎng)越長(zhǎng)，f↓λ↓。3、近場(chǎng)區(qū)長(zhǎng)度：直探頭的近場(chǎng)區(qū)長(zhǎng)度：式中D——為圓形壓電晶片的直徑；λ——為超聲波波長(zhǎng)；A——方晶片（或矩形晶片）面積。斜探頭的近場(chǎng)區(qū)長(zhǎng)度：式中A0——晶片折射后的有效面積；λ——為超聲波波長(zhǎng)；A——晶片面積；β、α——折射角、入射角。非擴(kuò)散的區(qū)域?yàn)榻鼒?chǎng)長(zhǎng)度（N）的1.67倍，大于1.67N為擴(kuò)散區(qū)。4、聲束指向角：圓盤(pán)聲源聲束指向角式中D——為晶片的直徑；λ——為超聲波波長(zhǎng)。方晶片聲束指向角計(jì)算式：5、分貝差：（dB）6、聲壓反射率（r）：；聲壓透射率（t）：；聲壓往復(fù)透射率（ＴP）：7、反射定律：入射角的正弦與反射角的正弦之比等于聲速之比折射定律：入射角的正弦與折射角的正弦之比等于聲速之比8、材質(zhì)的衰減系數(shù)：（單位：dB/mm）9聲壓反射率及當(dāng)量：（1）大平底：、(2)平底孔：當(dāng)量：(3)長(zhǎng)橫孔：當(dāng)量：（4）短橫孔：當(dāng)量：（5）球孔：當(dāng)量：（短橫孔、球孔在鋼軌探傷中較少運(yùn)用）例題：1.一個(gè)垂直性好的探傷儀，熒光屏上波幅為80％，衰減24dB后波幅為多少？解：由公式得P2＝5答：衰減24dB后波幅有5％。2.一臺(tái)儀器的工作頻率是2.5MHz，在探測(cè)鋼工件時(shí)，縱波和橫波的波長(zhǎng)各是多少？(鋼C1＝5900m/s，鋼CS＝3200m/s)解：根據(jù)公式＝c／f，則1＝5900×103／2.5×106＝2.36mmS＝3200×103／2.5×106＝1.28mm答：縱波波長(zhǎng)為2.36mm，橫波波長(zhǎng)為1.28mm。3.計(jì)算直徑為22mm、頻率為1.25MHz的直探頭在鋼中的近場(chǎng)長(zhǎng)度和半擴(kuò)散角(鋼C1＝5900m/s)解：根據(jù)公式＝70／D，N＝D2／4，＝c／f，則＝c／f＝5900×103／1.25×106＝4.72mmN＝D2／4＝25.6mm＝70／D＝70×4.72／22＝15°答：近場(chǎng)長(zhǎng)度為25.6mm，半擴(kuò)散角為15°。4.求折射角為37°斜探頭在鋼中的近場(chǎng)區(qū)長(zhǎng)度(已知＝1.6mm、＝30°、晶片尺寸為10mm×13mm)。解：根據(jù)公式得答：近場(chǎng)區(qū)長(zhǎng)度為23.86mm。5一臺(tái)鋼軌探傷儀器的重復(fù)頻率為400Hz，求多長(zhǎng)時(shí)間通過(guò)探頭發(fā)射一次超聲波？解：根據(jù)公式T=1/f，將已知數(shù)代入該式計(jì)算得：T=1/f=1/400=0.0025s答：該探傷儀的探頭每0.0025s發(fā)射一次超聲波。6.某工件厚為100mm，不允許存在2平底孔當(dāng)量及以上的缺陷，如何利用工件底面校正探傷靈敏度(已知＝2.36mm)？（大平底）解：根據(jù)公式得答：將工件底面回波調(diào)到80%時(shí)，再把靈敏度提高31.5dB即為調(diào)好。7.有一鋼鍛件，厚度為350mm，用2MHz直探頭發(fā)現(xiàn)在距探測(cè)面200mm處有一缺陷回波，比底波低24dB，求此缺陷相當(dāng)于多大當(dāng)量直徑的平底孔(鋼C1＝5900m/s)？（平底孔-大平底）解：由題意可知＝c／f＝5900×103／2×106＝2.95mm答：此缺陷相當(dāng)于3.9mm當(dāng)量的平底孔。8.用頻率為2.5MHZ，直探頭，探測(cè)厚度300mm的鍛件，要求直徑的缺陷不漏檢，試求利用工件大平底，如何調(diào)節(jié)探傷靈敏度？若改用材料與工件相同的200mm，深，平底孔試塊，如何調(diào)節(jié)探傷靈敏度？（不計(jì)表面耦合差）解1：（平底孔-大平底）已知所以利用工件底面調(diào)節(jié)靈敏度的變化量為：調(diào)整時(shí)將工件底面回波為基準(zhǔn)高度后，再增益34dB，即達(dá)到要求。解2：（平底孔-平底孔）已知此時(shí)靈敏度調(diào)節(jié)量為：這表示200/φ2與300/φ3的靈敏度一樣調(diào)節(jié)時(shí)，只要將試塊上深200mm，φ2mm的平底孔反射波調(diào)至基準(zhǔn)高度，即滿足要求。9.有一傷損在140mm聲程處，比CS-1-5試塊上2×200mm的平底孔幅度高12dB，求該傷損的當(dāng)量直徑。（平底孔-平底孔）解：根據(jù)公式得答：該缺陷的平底孔當(dāng)量為2.8mm。10.已知基準(zhǔn)長(zhǎng)橫孔的直徑和聲程分別為3mm和50mm，測(cè)得缺陷的聲程為200mm，缺陷的波高比基準(zhǔn)孔波高低15dB，求缺陷當(dāng)量橫孔直徑。（長(zhǎng)橫孔-長(zhǎng)橫孔）解：設(shè)缺陷聲程Xf＝200mm，基準(zhǔn)聲程Xa＝50mm，基準(zhǔn)當(dāng)量da＝3mm，缺陷比基準(zhǔn)波高N＝－15dB。根據(jù)公式得答：此缺陷的橫孔直徑為6.1mm。11.已知鋼工件厚度為50mm，第5次底波比第3次底波低8dB，求工件材質(zhì)的衰減系數(shù)。解：根據(jù)公式得答：材質(zhì)衰減系數(shù)為0.018dB/mm。12.缺陷當(dāng)量計(jì)算和孔型換算例題：用2MHZ、直探頭探測(cè)厚度為350mm鍛件，發(fā)現(xiàn)距探測(cè)面200mm處有一缺陷，其回波高度比標(biāo)準(zhǔn)試塊深150mm處平底孔回波高11dB，求缺陷的平底孔當(dāng)量；該缺陷相當(dāng)于多大的長(zhǎng)橫孔直徑？解：（1）已知缺陷聲程（2）此缺陷的平底孔當(dāng)量為5mm，若換算成長(zhǎng)橫孔，雖然孔型不同，但對(duì)于同一個(gè)缺陷它們的聲壓（或聲壓反射率）相等，所以：此缺陷相當(dāng)于1.8mm直徑的長(zhǎng)橫孔，同時(shí)表明，在上述條件下5mm平底孔與1.8mm長(zhǎng)橫孔的反射聲壓相等。13.有一個(gè)8mm×10mm方晶片制作的縱波直探頭，其近場(chǎng)區(qū)長(zhǎng)度為10.8mm，求該探頭的頻率（已知鋼C1＝5900m/s）。解：根據(jù)公式N＝A／×可知名＝A／×N得＝A／×N＝8×10／3.14×10.8＝2.36mm則頻率為：f＝C／＝5.9×106／2.36＝2.5MHz答：該探頭的頻率為2.5MHz。14.用PZT-5鋯酞酸鉛材料制作的探頭晶片振動(dòng)頻率為2.5MHz，求晶片的厚度。(已知PZT-5鋯酞酸鉛的頻率常數(shù)為Nt=2)解：根據(jù)公式T=Nt/f計(jì)算并將已知數(shù)代入該式得：T