超声波探伤常用计算公式

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1、1、示波屏上的波高与声压成正比。既： =20lgP/Pi=20lgH/Hi(1NP= 1dB=2、声压反射率r和投射率t分别为：r=Pr/ Po=Z2-Zi/Z2+Zit=Pt/ Po =2Z2/Z2+Zi3、声强反射率R和投射率T分别为：R=P =(Z2-Zi/Z2+Z) 计算垂直线性误差D= (I di I + I d2 I ) %_。di 实测值与理想值的最大正偏差；d2实测值 与理想值的最大负偏差。 计算水平线性误差 ；S = Ia max I /*i00% a max a 2、a 3、a 4 中最大者；b示波屏水平刻 度值(一般为i0)。 斜探头K值和折射角B s： K= tgB s

2、=L+L-35/反射体中心厚度 (分别为 B=70 C=30 D=i5mm)。 信噪比； =20lgH信/H 噪。四i、( i)按声程调节扫描速度时：一次波探伤时(T / < T)，缺陷至入射点的声程x/=nT/，则缺陷 在工件中的水平距离为：1/ =x/sinB = nT/sinB、深度为：d/= x/cosB = nT/cosB。二次波探伤 Tvt /W 2T时，则缺陷在工件中的水平距离为：l/=x/ sinB = nT/sinB、深度为：d/ = 2T-为cosB = 2T-nr /cosB。(2)按水平调节扫描速度时： 一次波探伤(t /<T)时，T=4ZZ/(Z2+Zi)

3、2 由以上几式得：t-r=1T+R=14、声压往复透射率T往:探头接收到的回波声压Pa与入射波声压Po之比。既:T往=Fa/Po=4ZiZ/(Z2+Zi)25、反射、折射定律：sin a L/CLi=sinalL/Ci_i= sinals/Csi=sinB l/Cl2=sinB s/Cs26、第一临界角。a ±=arcsinC/CL2 第二临界角。a =arcsinQj/Cs2 第三临界角：a m =arcsin(Si/CLi7、(i)薄板工件的衰减系数测定：a =(20lgBm/Bn-S )/2x(n-m)对于多次反射：a =20lgBm/Bn- S (n-m)/2x(n-m)(2

4、)厚板工件的衰减系数测定：a =(20lgBiB2-6- S )/2x对于 2 次波、3 次波；a =(20lgB2 S )/2x。对于 i 次波、3 次波；a =(20lgBi S )/4x。1、 近场区长度：N=&S4入=RW入=FS/ n入=FF?/C入2、圆盘源辐射的纵波声场的第一零值发散角；0 0=入 /Ds 70 入 /Ds3、 波束未扩散区与扩散区：b=4、矩形波源的近场区长度 N=Fs/n入，未扩散区b=,半扩散角 0 0=arcsin 入/2a 57 入 /2a,5、近场区在两种介质中的分布；公式 N=D4入只适用均匀介质。在水、钢两种介质中，当水层厚 度较小时，进场

5、区就会分布在水、钢两种介质中，设水层厚度为L,则钢中剩余进场区长度N为： N=N2-LC_/C2= DW4 入-LQ/C2，6、 横波近场区长度；方形N=FS/ n入s2*cos B /cos a圆形 N=D/4 入 s2*COS B /cos a横波声场中，第二介质中的近场区长度：N'=N-L2= FS/ n 入 s2*cos B /cos a -Litg a /tg BFs波源面积入s2-介质U中横波波Li-入射点至波源的距离匕-入射点至假想波源的距离 半扩散角；对于圆片形声源：？0=入s2/Ds=70入s/Ds对于矩形正方形声源：？0=arcsin入s，2a=57入s2/2a则缺

6、陷在工件中的水平距离：I/= nT/ 深度：dj = 1/K= nt/K。二次波探伤TVt/W 2T时，则缺陷在工件中的水平距离：I/= nT /深度：d/=2T- lK=2T- nr j/K。(3)按深度调节扫描速度时： 一次波探伤(r /< T)时， 则缺陷在工件中的水平距离为：I/ = Knj 深度为：d=nr/。二次波探伤(TVt / w 2T时，则缺陷在工件中的水平距离为：I/ = Knz / 、深度为：d/=2T- nr /。2、 ( 1)外圆周向探测时，缺陷位置由深度H和弧长L来确定则：H=R-(Kd2+(R-d；2°.5L=RttB /180= R冗 /180*

7、tg-1Kd/R-d。结论：当探头从圆柱曲面外壁作周向探测时，弧长 L总比水平距离I值大，但深度H却总比平板 工件中的缺陷深度d小。(2)内圆周向探测时，缺陷位置由深度 h和弧长I来确定则：h=(Kd)2+(r+d)2l=r n9 /180= r n /180*tg-1 Kd/r+d结论：当探头从圆柱曲面内壁作周向探测时，弧长I总比水平距离I值小，但深度h却总比平板工件中的缺陷深度d值大。(注意，如缺陷深度h大于壁厚，则为焊缝杂波)3、最大探测壁厚；Tm/DW 1/2(1-sinB ) < 1/2(1-K/(1+K2)一般把筒体可探测的内外半径范围定位 r/R > 80%4、不同距

8、离处的大平底与平底孔回波分贝差为；印=20lgP/P?=20lg2入x 2?/畀D2?x B+2a (x ?-x b) a材质衰减系数；x ?探测面至缺陷的距 离；x B探测面至底面的距离(工件的厚度) 不同平底孔、距离的回波分贝差为； 12=20lgR1/P?2=40lg6 x 2/D?2 x 1R1人工缺陷；P?2 工件缺陷5、避免侧壁干涉的条件侧壁反射波束与直接传播波束的声程差大于4入(既：2W-a >4入)就可以避免侧壁干涉。(1 )探头轴线上缺陷反射时避免侧壁干涉的最小距离dmin为：dmin>(2a入)对于钢：dmin>(2a 入)=(a/?)(2)底面反射时避免

9、侧壁干涉的最小距离 dmin为：dmin>2(X入) 对于钢 >2 (入)=5 (a/?)6、 偏心距X的选择：偏心距一是指探头声束轴线与管材中心线之间的水平距离，用X表示。入 射角a随偏心距X的距离增大而增大，控制偏心距X即可控制入射角a。满足纯横波探测内壁的 条件为：Q_1/Cl2X RW XW CL1/CL2X r对于水浸探伤钢管wXW取平均值X=02 (+)水层厚度的选择：要求水层厚度 H大于钢管中 横波全声程的1/2 (即H>Xs),这是因为水/钢界面的第二次回波 9将位于管子的缺陷波F内(一次 波)F外(二次波)之后，这样，有利于对缺陷判别。 焦距的选择：F=H+

10、 ( R-X2) 声透镜的曲率半径r'由FM r'=也可有 r'=Ci-C2/C1*F C1-声透镜的纵波声速C2-水中的纵波声速五、1、水浸重合波探伤钢板，根据钢和水中的声速，可得各次重合波水层厚度H与钢板厚度S的关系为：H=n C水/C钢S =n /4n重合波次数2、复合材料超声波探伤，当不考虑介质衰减和扩散衰减，且底面全反射时，底波B1与复合界面反射波S (复合良好)的dB差值为： Bs=20lg | B1/S| =20lg | T/r| =20lg | 1-r2/r| 式中 r复合界面声压反射率，r=Z2-Z1Z2+Z1 T 复合界面声压往复透射率T=1-F当底

11、面不是全反射，其反射率为r,则这时底波B1与复合界面反射波S(复合良好)的dB差值为： BS=20lg | B1S =20lg | Tr7r| =20lg | (1-r2)r7r|式中r 底面声压反射率，r '=Z3-Z2Z3+Z2六当量计算法对于同距离平底面或实心圆柱体曲底面与平底孔回波分贝差； =20lgp/Pf=20lg2入 X/D2fn对于不同距离平底面或实心圆柱体曲底面与平底孔回波分贝差； =20lgP/Pf=20lg2入 XfD2fn Xb对于空心圆柱体同距离处圆柱曲底面与平底孔回波分贝差； =20lgPB/Pf=20lg2入 X/D2fn 土 10lgd/D 外圆探伤用

12、+',内圆探伤用-'当试块厚度、平底孔直径与所调节的工件厚度和要求© 2平底孔不同时：=20lgFB/Pf=40lgDiXi/Df2X2(一般设被利用的试块平底孔回波声压为 Pb,所要得到的工件© 2平底孔回波声压为Pf) 当量计算法：当用平底面或实心圆柱体曲底面调节探伤灵敏度时，当量计算公式为；Bf=20lgPB/Pf=20lg2 入 Wf/D2f n Xb+2X(X-Xb)当用空心圆柱体内孔或外圆曲面调节探伤灵敏度时，当量计算公式为； Bf=20lgFB/Pf=20lg2入 Wf/D2f n Xb± 10lgd/D +2X(X-Xb)七1、 焊

13、缝两侧探测面的修整宽度 P, 般根据母材厚度来确定；厚度为 8-46mm的焊缝采用二次波 探伤，探测面修整宽度为：P>2KT+50 mm；厚度大于46mm的焊缝采用一次波探伤，探测面修 整宽度为：P> KT+50 mm2、缺陷位置的测定方法有几种缺陷定位方法有；声程、水平、深度定位法。 声程定位法：当仪器按声程1: n调节时；一次波探伤：lf=n t fsin Bdf= n t fcos B二次波探伤：lf=n t fsin Bdf= 2T-ni fcos B 水平定位法：当仪器按水平1： n调节时；一次波探伤：f=n t fdf= n t f/K二次波探伤：f=n t fdf= 2T- nr f/K 深度定位法：当仪器按深度1： n调节时；一次波探伤：df= n t flf=n t f K二次波探伤：df= 2T- nr flf=n t f K