超声波试卷复习卷

1， 选择题

1、下列材料中声速最低的是（A） A.空气 B.水 C.铝 D.不锈钢2、一般来说，在频率一定的情况下，在给定的材料中，横波探测缺陷要比纵波灵敏，这是因为（A）

A.横波比纵波的波长短 B.在材料中横波不易扩散 C.横波质点振动的方向比缺陷更为灵敏 D.横波比纵波的波长长3. 超声纵波又称为（ B ）

A．兰姆波 B. 疏密波 C. 切变波 D. 瑞利波

5．质点振动方向垂直于波的传播方向的波是（ B ） A．纵波 B. 横波 C. 表面波 D. 兰姆波

6．超声纵波、横波和表面波速度主要取决于（ C ） A．频率 B. 传声介质的几何尺寸

C．传声材料的弹性模量和质量 D. 以上都不全面

7．钢中纵波声速为5850m/s,则2.5MHz超声纵波在钢中波长为（ B ） A. 1.29mm B. 2.34mm C. 0.234mm D. 0.52mm

8．材料的声速与密度的乘积称为声阻抗，它将影响超声波（ B ） A．在传播时的材质衰减

B．从一个介质传播到另一个介质时在界面上的反射和透射 C．在传播时的散射 D. 扩散角大小

9．超声波在传播过程中，遇到尺寸与波长相当的障碍物时，将发生（

B ）

A．只绕射无反射 B. 即反射有绕射 C．只反射无绕射 D. 以上都有

可能

10．A型显示探伤仪，从荧光屏上可获得的信息是（ C ）

A．缺陷的取向 B. 缺陷指示的长度 C．缺陷幅度和传播时间 D. 以

上全部

11．超声波检验中，当探伤面比较粗糙时，宜选用（ D ）

A．较低频率的探头 B. 较粘的耦合剂C．软保护膜探头 D. 以上都

对

12．探伤时采用较高的探测频率，可有利于（ D ）

A．发现较小的缺陷 B. 区分开相邻的缺陷C．改善声束指向性 D.

以上都对

13．缺陷反射声能的大小，取决于（D ） A．缺陷的尺寸 B. 缺陷的类型 C．缺陷的形状和取向 D. 以上全部

14．下列直探头，在钢中指向性最好的是（ C ） A. 2.5P20Z B.3P14Z C.4P20N D.5P14Z 15．当温度升高时，水的声阻抗将（B ） A．不变 B. 增大 C. 变小 D. 无规律变化16、超声波在介质中的传播速度就是（A）：

A.声能的传播速度 B.脉冲的重复频率 C.脉冲恢复速度 D.物质迁移速度

17、横波探伤最常用于（A）：A.焊缝、管材 B.测定金属材料的弹性特性

C.探测厚板的分层缺陷 D.薄板测厚

18、金属中粗大的晶粒在超声波检测中会引起(d)

a.底面回波降低或消失 b.信噪比降低 c.穿透能力下降 d.以上都是19、被检材料表面过分粗糙会导致(d)

a.来自内部缺陷的反射幅度下降 b.使声束指向性变差 c.使前表面回波的宽度增大 d.以上都是

20、检查焊缝中横向裂纹的最好方法是（d）

a.探头在前后移动的同时兼作10-15°的摆动 b.选用折射角较小的探头

c.应使用转动式扫查 d.把焊缝打磨平，在焊缝上作平行于焊缝的扫查21、 A型扫描显示，“盲区”是指：( C ) A.近场区 B.声束扩散角以外区域

C.始脉冲宽度和仪器阻塞恢复时间 D.以上均是22、探头上标的2.5MHz是指：( B ) A.重复频率 B.工作频率

C.触发脉冲频率 D.以上都不对

23、目前工业超声波探伤使用较多的压电材料是：( C ) A.石英 B.钛酸钡

C.锆钛酸铅 D.硫酸锂

24、 超声探伤系统区别相邻两缺陷的能力称为：( D ) A.检测灵敏度 B.时基线性 C.垂直线性 D.分辨力

25、对超声探伤试块的基本要求是：( D )

A.其声速与被探工件声速基本一致

B.材料中没有超过Φ2mm平底孔当量的缺陷 C.材料衰减不太大且均匀 D.以上都是26、 用斜探头检测厚焊缝时，为提高缺陷定位精度可采取措施是：( D )

A.提高探头声束指向性 B.校准仪器扫描线性 C.提高探头前沿长度和K值测定精度 D.以上都对27、 当量大的缺陷实际尺寸：( A ) A.一定大 B.不一定大

C.一定不大 D.等于当量尺寸

28、 钢板缺陷的主要分布方向是：( A )

A.平行于或基本平行于钢板表面 B.垂直于钢板表面 C.分布方向无倾向性 D.以上都可能

29、 钢板超声波探伤主要应采用：( A ) A.纵波直探头 B.表面波探头 C.横波直探头 D.聚焦探头

30、饼类锻件最主要探测方向是：( A ) A.直探头端面探伤 B.直探头侧面探伤 C.斜探头端面探伤 D.斜探头侧面探伤31、锻件超声波探伤时机应选择在( B )

A.热处理前孔,槽、台阶加工前 B.热处理后,孔、槽、台阶加工前 C.热处理前,孔、槽、台阶加工后 D.热处理后,孔、槽、台阶加工后

二、填空题

1、.超声波在介质中的传播过程，是（能量）传播过程，没有（物质）的迁移；

2、超声波在介质中传播时，其波长与（声速）成正比，与（频率）成反比；

3、横波是波的传播方向与质点振动方向（垂直）的一种波动类型，它只能在（固体）介质中传播；

4、超声波探头中的波源近似（活塞）振动，在各向同性的介质中辐射的波称为（活塞）波。当距探头的距离足够远时，它类似于（球面波）；

5、超声波探伤中广泛采用的是脉冲波，脉冲波是波源振动（持续时

间）很短，（间歇）辐射的波；

6、超声波探头中的吸收块所起的作用是（抑制不需要的振动）和（吸收杂波），常用（环氧树脂粉加钨粉）制成；

8、在焊缝的超声波检测中，一般都尽可能避免使用折射角为（60°）的斜探头，因为使用这种探头在遇到（垂直于底面）的缺陷时，其回波声压甚低；三、问答题

2、 什么是压电晶体?举例说明压电晶体分为几类?

答：（1）某些晶体受到拉力或压力产生变形时，产生交变电场的效应称为正压电效应。在电场的作用下，晶体发生弹性形变的现象，称为逆压电效应。正、逆压电 效应统称为压电效应。能够产生压电效应的材料称为压电材料。由于它们多为非金属电介质晶体结构，故又称为压电晶体。

（2）压电晶体分为：

单晶体：如石英、硫酸锂、铌酸锂等。

多晶体：如钛酸钡、钛酸铅，锆钛酸铅(PZT)等。3、 超声波探伤仪主要性能指标有哪些?

答：探伤仪性能是指仅与仪器有关的性能，主要有水平线性、垂直线性和动态范围等。

（1）水平线性：也称时基线性或扫描线性，是指探伤仪扫描线上显示的反射波距离与反射体距离成正比的程度。水平线性的好坏以水平线性误差表示。

（2）垂直线性：也称放大线性或幅度线性，是指探伤仪荧光屏上反射波高度与接收信号电压成正比的程度。垂直线性的好坏以垂直线性误差表示。

（3）动态范围：是探伤仪荧光屏上反射波高从满幅(垂直刻度100%)降至消失时(最小可辨认值)仪器衰减器的变化范围。以仪器的衰减器调节量(dB数)表示。

4、超声波斜探头的技术指标有哪些?

答：除了频率、晶片材料、晶片尺寸等影响声场性能的指标外，超声波斜探头还有以下技术指标：

（1）斜探头的入射点和前沿长度：是指其主声束轴线与探测面的交点，入射点至探头前沿的距离称为探头前沿长度，测定入射点和前沿长度是为了便于对缺陷定位和测定探头的K值。

（2）斜探头K值和折射角βs：斜探头K值是指被探工件中横波折射角βs的正切值，K=tgβs。（3）探头主声束偏离：是指探头实际主声束与其理论几何中心轴线的偏离程度，常用偏离角来表示。

5、什么是缺陷的指示长度?测定缺陷指示长度的方法分为哪两大类?答：按规定的灵敏度基准，根据探头移动距离测定的缺陷长度称为缺陷的指示长度。测定缺陷指示长度的方法分为相对灵敏度法、绝对灵敏度法和端点峰值法。

（1）相对灵敏度法：是以缺陷最高回波为相对基准，沿缺陷长度方向移动探头，以缺陷波幅降低一定的dB值的探头位置作为缺陷边界来测定缺陷长度的方法。

（2）绝对灵敏度法：是沿缺陷长度方向移动探头，以缺陷波幅降到规定的测长灵敏度的探头位置作为缺陷边界来测定长度的方法。

（3）端点峰值法：是缺陷反射波峰起伏变化,有多个高点时,以缺陷两端反射波极大值处的探头位置作为缺陷边界来测定长度的方法。6、怎样选择超声波探伤的探头?

答：超声波探头种类很多，性能各异，应根据检测对象，合理选择探头。

（1） 频率选择：对大厚工件、粗晶材料或探测表面粗糙的工件，应选择较低频率；对薄工件、细晶粒材料或对小缺陷检出要求高时，应选择较高频率。应注意的是：裂纹 等面状缺陷，有显著的反射指向性，如果超声波不是近似于垂直入射，在探头方向上就不会产生足够大的回波，频率越高，这种现象越显著，所以应避免使用不必要 的高频。一般来说，频率上限由衰减和草状回波信噪比决定，下限由检出灵敏度、脉冲宽度和指向性决定。

（2）晶片尺寸选择：晶片尺寸大，发射能量大，扩散角小，远距离探测灵敏度高，适用于大型工件探伤；晶片尺寸小，近距离范围声束窄，有利于缺陷定位，对凹凸度大曲率半径小的工件，宜采用尺寸较小的探头。

（3）探头角度选择：角度选择原则是，尽量使声束相对于缺陷垂直入射。钢板、锻件内缺陷多平行于表面，常选用直探头。焊缝中危险性缺陷多垂直于表面，常选用斜探头。（4）特殊探头选择：

a.探测平行于探测面的近表面缺陷用双晶直探头。b.探测薄壁管焊缝根部缺陷用双晶斜探头。c.探测管材、棒材用水浸聚焦探头。d.探测薄板(δ＜6mm)用板波探头。

e.用延时法检测表面裂纹深度用表面波探头。f.探测奥氏体不锈钢焊缝用纵波斜探头。

g.探测角焊缝近表面缺陷和层状撕裂用爬波探头。

h.为实现声能集中，有利于缺陷定位，用点聚焦或线聚焦探头。

8、焊缝超声波探伤中，为什么常采用横波探伤?

答：焊缝中的气孔、夹渣是立体型缺陷，危害性较小。而裂纹、未焊透、未溶合是平面型缺陷，危害性大。在焊缝探伤中由于加强高的影响及焊缝中裂纹、未焊透、未熔合等危险性大的缺陷往往与探测面垂直或成一定的角度，因此一般采用横波探伤。9、为什么测定探头的K值必须在2N以外进行?

答：超声场近场区与远场区各横截面上的声压分布是不同的，在x＜N的近场区内，存在中心轴线上声压为0的截面。在x＞N的远场区内，截面中心声压最高，偏 离中心声压逐渐降低。实际探伤中，测定探头波束轴线的偏离和横波斜探头的K值时，规定要在2N以外进行就是这个原因。

10、 焊缝探伤中，如何选择探头的频率、晶片尺寸和耦合剂?

答：焊缝探伤中，探 头的频率选择应依据所探测对象的材质来确定。对碳钢和铝，由于晶粒比较细小，可选用较高的频率探伤，一般为2.5～5.0MHz。对于板厚较小的焊缝，可 采用较高的频率，对于板厚较大，衰减明显的焊缝，应选用较低的频率。铝焊缝要用专用探头，一般频率为5.0MHz。对奥氏体不锈钢，频率对衰减的影响较 大。频率愈高，衰减愈大，穿透力愈低，且焊缝晶粒粗大，宜选用较低的探伤频率，通常为0.5～2.5MHz。

探头的晶片尺寸，对于容器筒体或接管表面为曲面时为保证耦合，探头的晶片尺寸不宜过大。但对于奥氏体不锈钢焊缝，由于大晶片探头的信噪比优于小晶片探头，且大晶片探头波束指向性好，波束宽度小，可以减少产生晶粒散射的面积，故应选用大晶片探头。

在焊缝探伤中，常用的耦合剂有机油、甘油、浆糊、润滑油脂和水等。从耦合效果看，浆糊同机油差别不大。不过浆糊有一定的粘性，可用于任意姿势的探伤操作，并且有较好的水洗性，用于垂直面或顶面探伤较适宜。

四、计算题

1. 已知有机玻璃中纵波速度CL=2730m/s,钢中纵波速度CL=5900m/s,钢中横波速度

C=3230m/s.求纵波倾斜入射到有机玻璃/钢界面时的第一临界角α和第二临界角α解:

答:第一临界角为27.6°,第二临界角为57.7°

2. 用单探头接触法横波探伤外径为300mm厚60mm的大口径钢管时,应选用折射角为多少的

探头?

解:

答:应选用折射角为36.9°

1.用2MHz,φ24直探头,测定厚度为70㎜的钢铸件的材质衰减系数,已知B2波为100%示波屏高度,B4波为10%波高,每次反射损失为1dB,求此铸件的衰减系数(单程).解:

答:此铸件的衰减系数为0.043dB/mm.

1. 用纵波探头检测厚度为100㎜和400㎜的平底锻件,若后者检测面粗糙,与前者耦合差2

dB,材质衰减均为0.02 dB/㎜(双程),今将前者底面回波调至满幅(100%)高,则后者底面回波应多高?

解:声程差:ΔdB1=20lg(400/100)=12dB; 耦合差: ΔdB2=2dB;

材质衰减差: ΔdB3=α(B2-B1)=0.02 dB/㎜(400-100)=6dB

故 400/B波幅 = 100/B波幅-ΔdB1-ΔdB2-ΔdB3=100/B波幅-12dB -2dB-6dB = 100/B波幅-20dB

答:后者底面回波为满幅的10%.

1. 已知有机玻璃中纵波声速C1＝2730m/s，钢中纵波声速CL＝5900m/s，钢中横波声速CS＝3230m/s，求第一和第二临界角？（5分）解：

答：第一临界角为27.6°；第二临界角为57.7°

2. 用4P20直探头检测厚度为350㎜的锻钢件，要求≥φ3的当量缺陷不漏检，利用工件底面如何校正检测灵敏度？解：

答:(1)在工件完好部位将底波调整至基准波高度（如满屏的80%） （2）再增益31.3dB,则探测灵敏度校正符合要求。

1 按照JB4730.3-2005标准的规定，用K=2.0的斜探头，采用一次反射法探测厚度16mm的对接焊缝，探头移动区宽度应为多少毫米？

答：P=2KT=mm，探头移动区宽度L≥1.25P=80mm

2 用2.5P20Z（2.5MHz，Φ20mm）直探头检验厚度为350mm饼形钢锻件（CL=5900m/s），用底波调节仪器灵敏度，要求能发现Φ2的当量缺陷，灵敏度应如何调节？探伤中发现一缺陷，深200mm，波幅比基准波高高出29dB，求此缺陷当量？解：xB = xf =350mm，λ= CL /2.5MHz=2.36mm

用底波调节仪器灵敏度：平底孔对大平底△=20lg（π·Φ2·xB/2·λ·xf2） =42dB两个不同声程、不同直径的平底孔回波声压比：Δ= 40lg（Φ1x2/Φ2x1）（dB）

29dB=40log（2·200/Φ2·350） 得到Φ2≈4.65mm，即此缺陷当量为Φ4.65mm平底孔3 外径250毫米、壁厚20毫米的钢管需要检验内外壁纵向缺陷，用单斜探头接触法探伤，求此探头允许的最大K值为多少？

解：为保证发现内外壁纵向缺陷，声束应满足声轴线与内壁相切的条件，即折射角应满足βs=sin-1（r/R），R=250/2=125，r=125-20=105，代入：βs=sin-1（105/125）=57°，K=tgβs=tg57°=1. 实际应用中可取K值为1.5的斜探头

11、水浸聚焦法探测Φ40*4mm钢管，焦距f=80mm，问折射角为多少（以最小偏量求）？水层距离为多 已知：Φ=40mm f=80mm 求：①折射角β=？

解：据题意:R=20mm C1水=1.48*103m/s C2钢=5.9*103m/s CS钢=3.23*10 据公式：

据公式： ②水层距离L=？据公式： mm

答：折射角为33°，水层距离为61mm。

15、在斜探头探伤中，已知钢中的横波折射角是30°，试求钢中的纵波折射角为多少？ 已知：βs=30° CL=5900m/s CS=3230m/s

求：βL=？

解：据折射定律：

答：钢中的纵波折射角为66°。

16、用2.5MHz、Ф14的直探头水浸法探测钢板，已知水层厚度为20mm,钢中CL2=5900m/s，

=1480m/s

求钢中近场区长度？

已知：CL2=5900m/s CL1=1480m/s f=2.5MHz D=14 mm L=20 mm 求：N=?

解：据公式： mm 据公式： mm

答：钢中近场区长度为15.7mm。

17、板厚为20mm对接焊缝，内外表面焊缝宽度分别为24mm和30mm，选用2.5MHz,K2、探头前沿距离为16mm

的斜探头探伤，问：声束中心能扫查到整个焊缝吗？

已知：T=20 mm a=30/2=15 mm b=24/2=12 mm L=16 mm求：K=？

解：据题意：

答：选用K2斜探头，声束中心不能扫查到整个焊缝。