无损检测超声检测公式汇总doc.docx
- 文档编号:5308394
- 上传时间:2022-12-15
- 格式:DOCX
- 页数:32
- 大小:35.54KB
无损检测超声检测公式汇总doc.docx
《无损检测超声检测公式汇总doc.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《无损检测超声检测公式汇总doc.docx(32页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
无损检测超声检测公式汇总doc
超声检测公式
1.周期和频率的关系,二者互为倒数:
T=1/f
c
2.波速、波长和频率的关系:
C=f
或λ=f
3.CL∶Cs∶CR≈1.8∶1∶0.9
帕斯卡(Pa)微帕斯卡(μPa)1Pa=1N/m2
4.
声压:
P=P1-P0
1Pa=106μP
6.
声阻抗:
Z=p/u=
cu/u=
c单位为克/厘米2·秒(g/cm2·s)或千克/米2·秒(kg/m2·s)
1
P2
7.
声强;I=2Zu2=2Z
单位;
2
2
2
2
·s)
瓦/厘米
(W/cm)或焦耳/厘米
·秒(J/cm
8.
声强级贝尔(BeL)。
△=lgI2/I1
(BeL)
9.
声强级即分贝(dB)
△=10lgI2/I1
=20lgP2/P1
(dB)
10.仪器示波屏上的波高与回波声压成正比:
△20lgP2/P1=20lgH2/H1(dB)
11.声压反射率、透射率:
r=Pr/P0
t=Pt/P0
1rt
Pr
Z2
Z1
Pt
2Z2
(1r)/Z1t/Z2
r=
P
Z
2
Z
1
PZ
Z
0
t=0
21
Z1—第一种介质的声阻抗;
Z
2—第二种介质的声阻抗
2
Ir
r2
Z2
Z1
12.声强反射率:
R=I0
Z2
Z1
4Z1Z2
声强透射率:
T
Z2Z1
2
T+R=1
t-r=1
4Z1Z2
13.
声压往复透射率;T往=
(Z2
Z1)2
sinL
sin
LsinS
sinL
sinS
14.
纵波斜入射:
cL1
=cL1
=cS1
=cL2
=cS2
CL1、CS1—第一介质中的纵波、横波波速;
CL2、
CS2—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。
cL1
cL1
15.
纵波入射时:
第一临界角α:
β
L
=90°时α
=
arcsin
cL2
第二临界角α:
β=90°时α
=
arcsincS2
Ⅰ
S
Ⅱ
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°
cS1
17.横波入射:
第三临界角:
当α′L=90°时αⅢ=arcsincL1=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=tgβS=0.7~1.43时,检测灵敏度最高。
20lgBm/Bn
18.衰减系数的计算1.薄板:
2(nm)x
α=(Bn-Bm-20lgn/m)/2x(m-n)
—衰减系数,dB/m(单程);(BnBm)—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
20
lgB1/B26
2、厚板或粗圆柱体:
2x
α=(Bn-Bm-6)/2x(B1B2)—两次底
波分贝值之差,dB;
P
R
2
P
F
s
P
0
s
0
19.
圆盘波源辐射的纵波声场声压为
:
x
x
Ds2
Rs2
Fs
20.
N
近场区的长度:
4
21.
圆晶片辐射的声束半扩散角为:
0700
/D
22.波束未扩散区:
b1.64N
23.
矩形波源辐射的纵波声场:
波束轴线上的声压
:
x≥3N时,P
P0F/
x
N
F
24.
矩形波源的近场区的长度为:
25.
矩形波源的半扩散角
0:
X方向的半扩散角为:
0
570
Y
0
570
2a
方向的半扩散角为:
2b
2
Lc1
N
Ds
26.
近场区在两种介质中的分布:
1
基于钢中的近场区
42
c2
2
、基于水中的近场区
2—介
质Ⅱ钢中波长
N2—只有介质Ⅱ时,钢中近场长度;
c1—介质Ⅰ水中波速;
c2—介质Ⅱ钢中波速
N
(
Ds2
c1
)
41
L
c2
KFScos
P
FS—波源的面积;
27.
横波轴线上的声压;
s2cos
K—系数;
s2—第二介质中横波波长;x—轴
线上某点至假想波源的距离
N
FScos
28.
cos
横波声场近场区长度为:
s2
FS
29.横波声场中,第二介质中的近场区长度
N为:
NNL2s2
积;
cos
L1
tan
FS—波源的面
xcos-
tan
s2—第二介质中横波波长;
L1—入射点至波源的距离
L2—入射点至假想波源的距离
arcsin1.22
S2
70002
30.横波半扩散角
1.对于圆片形声源:
DS2
DS
2.对于矩形正方形声源:
arcsinS2
570
02
2a
2a
31.规则反射体的反射波声压公式:
X≥3N
PxFf
P0FSFf
1.平底孔回波声压;
Pf
2x2
任意两个距离和直径不同的平底孔反射波声压之比为:
x
Pf1
Df1x2
12
20lg
40
Pf2
Df2x1
Pf
P0FS
Df
2.长横孔回波声压;
2x
2x
任意两个距离、直径不同的长横孔回波分贝差为:
Pf1
Df1x23
12
20lg
10
Pf2
Df2x13
Pf
P0FS
lfDf
2x
x
3.短横孔回波声压;
Pf1
D
12
20lg
10lg
任意两个距离、长度和直径不同的短横孔回波分贝差为:
Pf2
D
f1f2
l
l
2
x24
f1
2
4
f2
x1
P0FSDf
4.球孔回波声压:
Pf
任意两个距离度和直径不同的球孔回波分贝差为:
2x2x
Pf1
x22
Df1
12
20lg
20lg2
Df2
Pf2
x1
PB
P0FS
5.大平底面或实心圆柱体回波声压:
2x
两个不同距离的大平底回波分贝差为:
12
20lgPB1
20lgx2
PB2
x1
P0FS
d
P0FS
D
6.空心圆柱体
1.外柱面径向检测空心圆柱体:
PB2x
D
2.内孔检测圆柱体:
PB2x
d
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
2ax
增加e8.68
P0:
波源的起始声压;FS:
探头波源的面积,FSDS2
/4:
x:
反射体至波源的距离。
Ff:
平底孔缺陷的面
积,FfDf2/4
:
波长,Df:
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
:
介质单程衰减系数,dB/mm
20lgPB
20lg2x
32.同距离的大平底与平底孔反射波dB差:
Pf
Df2
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:
Bf20lgPB
2x2f
20lg2
2(xfxB)
Pf
Df
xB
xf:
平底孔缺陷至检测面的距离;
xB:
锻件底面至检测面的距离
:
材质衰减系数;
λ:
波长;Df:
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
12
20lgPf1
40lgDf1x2
2
(x2
x1)
34.
不同平底孔回波分贝差为:
Pf2
Df2x1
PB
2x2f
d
2(xf
xB)
Bf
20lg
20lg
10lg
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:
Pf
Df2xB
D
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
H=n
4
cL有
cL有
cL钢
sin
37.
管材周向检测纯横波检测条件:
cS钢
t
1
CS2
)
sin
r
sin
cL有r
(1
cS钢R
38.
纯横波到达内壁条件:
D<2
CL2
2.横波检测到管材内壁
R
r
C1
C2
F
X
0.251R
0.458r
39.
水浸法:
①声透镜:
C1
②偏心距:
2
0.251R≤X<
0.458r
1
③水层厚度:
H>2XS(XS-管中横波声程)
④焦距:
F
H
R2
X2
⑤F
2.2r
40.
采用一次反射法检测时,探头移动区应大于或等于
1.25P(即2.5KT):
1)采用直射法时,探头移动区应大于或等于
0.75P(即1.5KT)。
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)
LOa
b
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≥
T
LO
a
对于单面焊、上述b可以忽略不计,则:
K≥T
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:
lf
xfsin
n
fsin
df
xfcos
nf
cos
用一次反射法(二次波)检测发现缺陷时
lf
xfsin
nf
sin
df2Txfcos
2T
n
fcos
xf
:
缺陷的横波声程;
f
:
缺陷波前沿所对的刻度值;
:
探头的折射角;T:
板厚;
lf
:
缺陷的水平距离;
df
:
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就是缺陷的水平距离lf:
l
f
lf
nf
df
用直射法(一次波)检测发现缺陷时
:
K
lf
lf
nf
df2T
一次反射法(二次波)检测发现缺陷时
:
K
式中K:
探头的K值,K=tg
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就是缺陷的深度df
用直射法(一次波)检测发现缺陷时:
df
nf
lfKhfKn
f
用一次反射法(二次波)检测发现缺陷时
:
df2T
-
nf
lfKnf
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
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d33和压电电压常数g33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Nt较大,介电常数ε较小,以便获得较高的频率。
(5)居里温度Tc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=0.7~1.5,因为K<0.7或K>1.5,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
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 无损 检测 超声 公式 汇总 doc