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超声问答题1


问答题
1.将超声波直探头置于 IIW1 试块侧面上探测 100mm 距离的底波,如下图所示在第一次底波 与第二次底波之间前两个迟到波各是什么波型? (前面为 L-L-L 波,后面为 L-S-L 波) 2.何谓超声波?它有哪些重要特性? 答:频率高于 20000Hz 的机械波称为超声波。重要特性:①超声波可定向发射,在介质中 沿直线传播且具有良好的指向性。 ②超声波的能

量高。 ③超声波在界面上能产生反射, 折射和波型转换。 ④超声波穿透能力强。 3.产生超声波的必要条件是什么? 答:①要有作超声振动的波源(如探头中的晶片) 。②要有能传播超声振动的弹性介质(如 受检工件或试块) 。 4.在棒材圆周面上进行超声探伤时,第一次底波与第二次底波之间可见到有两个迟到波,如下 图所示,请指出这两个迟到波各是什么波型? (前面为 L-L-L 波,后面为 L-S-L 波) 5.一个探头的标记为 5I 20SJ 20DJ,试说明其中数字和字母的含义? 答:5:频率 5MHZ;I:压电晶片材料碘酸锂单晶;20:圆晶片直径 20mm;SJ:水浸探头; 20DJ:点聚焦,水中焦距 20mm 6.画出下图中不同情况下声波的收敛或发散的情况: (答案从略) 7.在下图中画出超声纵波从钛合金中以 45°斜入射到钢中的反射与折射情况: C 钛 L=6150m/s C 钛 S=3150m/s C 钢 L=5850m/s C 钢 S=3200m/s(答案从略) 8.液体中为什么只能传播纵波,不能传播横波? 答:凡能承受拉伸或压缩应力的介质都能传播纵波,液体虽然不能承受拉伸应力,但能承受 压应力而产生容积变化,故液体介质可传播纵波。介质传播横波时,介质质点受到交变的剪 切应力作用,液体介质不能承受剪切应力,故横波不能在液体中传播。 9.简述影响超声波在介质中传播速度的因素有哪些?答:①超声波在介质中的传播速度与 介质的弹性模量和介质的密度有关。对一定的介质,弹性模量和密度为常数。不同介质,声 速不同。②超声波波型不同时,声速也不一样。同一介质,传播不同类型声波时,声速也不 相同。③介质尺寸大小及介质温度对声速也有一定影响。

10.简述波的叠加原理? 答: ①当几列波在同一介质中传播并相遇时, 相遇处质点的振动是各列波引起的分振动的合 成, 任一时刻该质点的位移是各列波引起的分位移的矢量和。 ②相遇后的各列波仍保持它们 各自原有的特性(频率、波长、振幅、振动方向等)不变,并按照各自原来的传播方向继续 前进。③波的叠加原理描述了波的独立性,及质点受到几个波同时作用时的振动的叠加性。 11.何谓超声波声场?超声波声场的特征量有哪些? 答:充满超声波的空间或超声振动所波及的部分介质,称为超声波声场。描述超声波声场的 物理量即特征量有声压、声强和声阻抗。 声压:超声波声场中某一点在某一瞬时所具有的压强 P 与没有超声波存在时同一点的静压 强 P 之差,称为该点的声压。 声强:单位时间内通过与超声波传播方向垂直的单位面积的声能,称为声强。常用 I 表示。 声阻抗:介质中某一点的声压 P 与该质点振动速度 V 之比,称为声阻抗,常用 Z 表示,声 阻抗在数值上等于介质的密度与介质中声速 C 的乘积。 12.什么是波型转换?波型转换的发生与哪些因素有关? 答:①超声波入射到异质界面时,除产生入射波同类型的反射和折射波外,还会产生与入射 波不同类型的反射或折射波, 这种现象称为波型转换。 ②波型转换只发生在倾斜入射的场合, 且与界面两侧介质的状态(液、固、气态)有关。 13.什么是超声波的衰减?引起超声衰减的主要原因有哪些? 答:超声波在介质中传播时,随着传播距离的增加,超声波的能量逐渐减弱的现象称为超声 波的衰减。衰减的主要原因: ①扩散衰减:由于声束的扩散,随着传播距离的增加,波束截面愈来愈大,从而使单位面积 上的能量逐渐减少。这种衰减叫扩散衰减。扩散衰减主要取决于波阵面的几何形状,与传播 介质的性质无关。 ②散射衰减: 超声波在传播过程中, 遇到由不同声阻抗介质组成的界面时, 发生散射(反射、折射或波型转换) ,使声波原传播方向上的能量减少。这种衰减称为散射 衰减。材料中晶粒粗大(和波长相比)是引起散射衰减的主要因素。③吸收衰减:超声波在 介质中传播时,由于介质质点间的内磨擦(粘滞性)和热传导等因素,使声能转换成其他能 量(热量) 。这种衰减称为吸收衰减,又称粘滞衰减。 散射衰减,吸收衰减与介质的性质有关,因此统称为材质衰减。 14.什么是压电晶体?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, 在晶体界面上出现电荷的现象称为正压电效应。 在电场的作用下,晶体产生弹性形变的现象,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:如硫酸锂、碘酸锂、铌酸锂等。多晶体:如钛酸 钡、钛酸铅、锆钛酸铝(PZT)等。 15.何谓压电材料的居里点?哪些情况要考虑它的影响? 答:①当压电材料的温度达到一定值后,压电效应会自行消失,称该温度值为材料的居里温 度或居里点,用表示。同一压电晶体有不同的上居里温度和下居里温度。不同的压电晶体, 居里温度也不一样。②对高温工件进行探伤时,应选用上居里点较高的压电晶片制作探头。 在寒冷地区探伤时,应选用下居里点较低的压电晶片作探头。

16.探头保护膜的作用是什么?对它有哪些要求? 答:①保护膜加于探头压电晶片的前面,作用是保护压电晶片和电极,防止其磨损和碰坏。 ②对保护膜的要求是:耐磨性好,强度高,材质衰减小,透声性好,厚度合适。 17.声束聚焦有什么优点?简述聚焦探头的聚焦方法和聚焦形式? 答:①聚焦的声束,声能更为集中,中心轴线上的声压增强,同时可改善声束指向性,对提 高探伤灵敏度、分辩力和信噪比均为有利。②聚焦方法:凹曲面晶片直接聚焦 采用声透镜 片聚焦。③聚焦形式:点聚焦和线聚焦。 18.超声场分为几个区域?各个区域的主要特征是什么?用示意图注明简述之 [提示]超声场是由声源发射超声振动的空间而形成特殊场,它可以根据超声在空间各部位声 压大小不同,形象地用图示方法表示出来(如下图 a) :超声场分为近场和远场两大部份, 其中主声束以锥体形状(犹如鲜花主瓣) ,近场区内主声束以外的称为副瓣。主声束的扩散 角按零阶贝塞尔函数计算出其主瓣的锥角范围,即 J1(X)=J1(kasinθ ),J1(X)有很多根,其中 最小的根为 X0=3.83, sinθ 0=3.83/ka=(3.83/2π )(λ /a)=(3.83/π )(λ /2a) sinθ =1.22(λ /D) 则 [D=2a--晶片直径,a 为半径],求出θ 0 值即为主瓣的扩散角(θ 0) ,当用 J2(X)、J3(X)?? 分别求出第一副瓣、 第二副瓣??的扩散角θ 1、 2??等 θ (如下图 b) 同样由 sinθ =1.22(λ , /D)求出,当 S=b=1.64(D2/4λ )=1.64N 时,主声束由晶片中心扩散到晶片边缘的距离(也可 用二项式展开证明) (注:也有资料以 1.67N 为主声束由晶片中心扩散到晶片边缘的距离) 19.画图说明超声波声场分为哪几个区域? 答:超声波声场可分为: ① 主声束和副瓣--声源正前方,声能最集中的锥形区域即为主声束。主声束的范围最大, 声源发射的声能主要集中在主声束中。探头的频率指的是主声束的频率。声束副瓣(即副声 束)通常出现在邻近探头晶片的一个区域内,旁侧于主波束。其轴线倾斜于晶片表面,能量 微弱,截面较小。晶片尺寸和波长之比不同,副声束的能量和辐射方向也不相同。 ② 近场--指主声束中心轴线上最后一个声压最大值处至晶片表面这一区域。 近场区长度用 N 表示,它取决于晶片的直径 D(或面积 As)和波长λ ,用公式 N=D2/4λ =As/π λ 表示。近 场区邻近压电晶片,声压分布最不均匀,这是由于此区域内声波干涉现象最严重。近场区也 称为干涉区,干涉现象对探伤有很大影响,探伤时要尽量避免。 ③ 远场--近场以外的区域称为远场。远场中各子波传播的距离已经很长,相位几乎相等, 各量可简单相加。声压值随距离增加单调下降。远场区的大小由晶片尺寸、波长、介质的声 学特性及激励晶片的电压决定。 ④ 未扩散区--主声束截面与声源直径相同之点至近场与远场分界点的一段区域,称为未扩 散区。未扩散区分界点至晶片表面的距离约为近场区长度的 1.6 倍,该区域内的平均声压可 以看做常数,自此点开始主声束扩散,形成锥体。 20.什么叫压电效应? 答:在某些物体上施加压力时,在其表面上产生电荷聚集的现象,称为正压电效应。反之, 当把这种物体放在电场中,它自身产生形变,称为逆 (或负) 压电效应。 压电效应是可逆的。 21.超声波检测利用超声波的哪些特性? 答:①超声波有良好的指向性,在超声波检测中,声源的尺寸一般都大于波长数倍以上,声 束能集中在特定方向上, 因此可按几何光学的原理判定缺陷位置。 ②超声波在异质介面上将

产生反射、折射、波型转换、利用这些特性,可以获得从缺陷等异质界面反射回来的反射波 及不同波型,从而达到探伤的目的。③超声波检测中,由于频率较高,固体中质点的振动是 难以察觉的。因为声强与频率的平方成正比,所以超声波的能量比声波的能量大得多。④超 声波在固体中容易传播。 在固体中超声波的散射程度取决于晶粒度与波长之比, 当晶粒小于 波长时,几乎没有散射。在固体中,超声波传输损失小,探测深度大。 22.什么叫 AVG 曲线? 答:根据反射体的反射面积大小,离声源的距离,反射信号的幅度三者之间的关系绘制的曲 线,叫做 AVG 曲线 23.如果要求检查对接焊缝中的未熔合和小气孔,应采用什么无损检测方法检查? 答:超声波和射线二种方法。 24.试比较射线检测与超声波检测两种方法的适用范围和局限性 [提示]:应从两种方法的灵敏度高低、检测厚度范围、易发现的缺陷形状以及安全防护和经 济性等方面进行比较 25.指出下列四种情况下因为探头斜楔磨损而导致折射声束轴线方向变化的情况(实线为原 始斜楔面,虚线为磨损後的斜楔面) 折射角:a.变大,b.变小,折射声轴线:c.偏左,d.偏右

26.简述超声波检测仪中,同步电路的主要作用? 答: 同步电路又称触发电路, 它每秒钟产生数十至数千个触发脉冲, 触发探伤仪的扫描电路, 发射电路等, 使之步调一致, 有条不紊地工作, 因此, 同步电路是整个探伤仪的指挥 “中枢” 。 27.超声波检测仪发射电路中的阻尼电阻有什么作用? 答:改变阻尼电阻的阻值可改变发射强度,阻值大发射强度高,发射的声能多,阻尼电阻阻 值小,则发射强度低。但改变阻值也会改变探头电阻尼大小,影响分辨力。 28.超声波检测仪的接收电路主要由哪几部分组成? 答:接收电路由衰减器,射频放大器,检波器和视频放大器等几部分组成。 29.超声波检测仪的“抑制”旋钮有什么作用?答:调节“抑制旋钮”可使低于某一电平的 信号在荧光屏上不予显示,从而减少荧光屏上杂波。 但使用“抑制”时,仪器的垂直线性 和动态范围均会下降。 30.超声波检测仪的主要性能指标有哪些? 答: 超声波检测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, 是指检测仪扫描线上显示的反向波距离与反射体距 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, 是指检测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:是检测仪荧光屏上反射波高从满幅(垂直刻度 100%)降至 消失时(最小可辩认值)仪器衰减器的变化范围。以仪器的衰减器调节量(dB 数)表示。

31.简述超声波检测系统的主要性能指标有哪些? 答:系统性能是仪器,电缆、探头特性的综合反映,即检测仪和探头的组合性能,主要有信 噪比,灵敏度余量,始波宽度,盲区和分辩力:①信噪比:是检测仪荧光屏上界面反向波幅 与最大杂波幅度之比。以 dB 数表示。②灵敏度余量:也称综合灵敏度。是指探测一定深度 和尺寸的反射体,当其反射波高调到荧光屏指定高度时,检测仪剩余的放大能力。以此时衰 减器的读数(dB)表示。③始波宽度:也称始波占宽,它是指发射脉冲的持续时间,通常 以一定灵敏度条件下,荧光屏水平“0”刻度至始波后沿与垂直刻度 20%线交点间的距离所 相当的声波在材料中传播距离来表示。④盲区:是探测面附近不能探出缺陷的区域。以探测 面到能够探出缺陷的最小距离表示。 ⑤分辨力: 是在检测仪荧光屏上能够把两个相邻缺陷作 为两个反射信号区别出来的能力。 分辩力可分为纵向分辩力和横向分辩力。 通常所说的分辩 力是指纵向分辩力。一般以相距 6mm 或 9mm 的两个反射面反射波幅相等时,波峰与波谷 比值的 dB 数表示。 32.什么是底面多次回波法?该法主要用于哪些场合? 答:依据底面回波次数,判断试件有无缺陷和缺陷严重程度的探伤法称为底面多次回波法。 主要用于:①缺陷回波法不便实施,要求检出灵敏度较低的场合。②工件厚度不大,形状简 单,探测面与底面平行的场合。③有时作为辅助手段,配合缺陷回波法或底面回波高度法判 定缺陷情况。 33.什么叫探伤灵敏度?常用的调节探伤灵敏度的方法有几种? 答: 探伤灵敏度是指在确定的探测范围的最大声程处发现规定大小缺陷的能力。 有时也称为 起始灵敏度或评定灵敏度。通常以标准反射体的当量尺寸表示。实际探伤中,常常将灵敏度 适当提高, 后者则称为扫查灵敏度或探测灵敏度。 调节探伤灵敏度常用的方法有试块调节法 和工件底波调节法。 试块调节法包括以试块上人工标准反射体调节和水试块底波调节两种方 式。工件底波调节法包括计算法,AVG 曲线法,底面回波高度法等多种方式。 34.焊缝斜角探伤中,定位参数包括哪些主要内容? 答:缺陷位置的记录应包括下列各项:①缺陷位置的纵坐标:沿焊缝方向缺陷位置到焊缝探 伤原点或检验分段标记点的距离。记录时应规定出正方向。②缺陷深度:缺陷到探测面的垂 直距离。③缺陷水平距离:缺陷在探测面上的投影点到探头入射点的距离,也称作探头缺陷 距离。有时以简化水平距离代之,即缺陷在探测面上投影点到探头前沿的距离,亦称缺陷前 沿距离。④探头焊缝距离:探头入射点到焊缝中心线的距离。⑤缺陷位置的横坐标:缺陷在 探测面上投影点到焊缝中心线的距离,记录时应规定的正方向。其数值可以从③、④两参数 之差求得。实际探伤中,由于焊缝结构形式不同,缺陷定位时,可依据标准或检验规程的要 求,记录以上全部或部分参数。 35.何谓缺陷定量?简述缺陷定量方法有几种? 答:超声波探伤中,确定工件中缺陷的大小和数量,称为缺陷定量。缺陷的大小包括缺陷的 面积和长度。缺陷的定量方法很多,常用的有当量法,底波高度法和测长法。 36.什么是当量尺寸?缺陷的当量定量法有几种? 答: 将工件中自然缺陷的回波与同声程的某种标准反射体的回波进行比较, 两者的回波等高 时,标准反射体的尺寸就是该自然缺陷的当量尺寸。当量仅表示对声波的反射能力相当,并 非尺寸相等。当量法包括:①试块比较法:将缺陷回波与试块上人工缺陷回波作比较对缺陷

定量的方法。 ②计算法: 利用规则反射体的理论回波声压公式进行计算来确定缺陷当量尺寸 的宣方法。③AVG 曲线法:利用通用 AVG 曲线或实用 AVG 曲线确定缺陷当量尺寸的方法。 37.什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和绝对灵敏度法两大类。 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,以缺陷波辐降低一定的 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。 38.什么是缺陷定量的底波高度法?常用的方法有几种? 答: 底波高度法是利用缺陷波与底波之比来衡量缺陷相对大小的方法, 也称作底波百分比法。 底波高度法常用两种方法表示缺陷相对大小:F/B 法和 F/BG 法:①F/B 法:是在一定灵敏 度条件下, 以缺陷波高 F 与缺陷处底波高 B 之比来衡量缺陷的相对大小的方法。 ②F/BG 法: 是在一定灵敏度条件下, 以缺陷波高 F 与无缺陷处底波高 BG 之比来衡量缺陷相对大小的方 法。底波高度法只能比较缺陷的相对大小,不能给出缺陷的当量尺寸。 39.何谓钢板探伤的多次重合法? 答:钢板水浸(或局部水浸)探伤时,为避免水层界面多次回波与钢板多次底波相互干扰, 调整水层厚度,使水层界面回波与某次钢板底波复合,这种方法就称为多次重合法。当界面 回波与钢板第二或三、四次底波重合时,则分别称为二次或三、四次重合法。 40.为什么钢板探伤的多次重合法一般不推荐采用一次重合法? 答:一次重合法时,界面各次回波分别与钢板底波一一重合。此时,由于钢板底波的位置经 常有水层界面波存在,探伤过程中,难以观察到钢板底波的衰减或消失情况,因而无法根据 底波衰减或消失情况来判定缺陷情况,所以一般不采用一次重合法探伤。 41.简要说明钢板探伤中,引起底波消失的几种可能情况? 答:①表面氧化皮与钢板结合不好;②近表面有大面积的缺陷;③钢板中有吸收性缺陷(如 疏松或密集小夹层) ;④钢板中有倾斜的大缺陷。 42.锻件探伤中,利用锻件底波调节探伤灵敏度有什么好处?对锻件有何要求? 答:优点:①可不考虑探伤面耦合差补偿。②可不考虑材质衰减差补偿。③可不使用试块。 要求:①工件厚度应大于 3N。②工件底面应与探伤面平行,如为曲面应进行修面。③工件 底面应光滑平整,且不得与其他透声物质接触。 43.焊缝检验中, “一次波法”与“直射法”是否为同一概念? 答:是同一概念。 “一次波法”是指在斜角探伤中,超声束不经工件底面反射而直接对准缺 陷的探测方法,亦称为直射法。探头的移动范围一般为跨距,焊缝实际扫查中,往往从焊缝 边缘起移动到超过跨距一定距离。 44.有人说,焊缝检验中的“一次波法”与“一次反射法”是一回事。这种说法对吗? 答:不对。 “一次反射法”又称“二次波法” ,是指在斜角探伤中,超声波在工件底面只反射 一次而对准缺陷的探测方法。探头移动范围一般为跨距。实际检验中厚板焊缝时,往往一、 二次波法联合使用,故探头应从焊缝边缘起移动到超过 1 跨距一定距离。

45. “前沿距离”这一术语是否表示缺陷前沿距离? 答:不是。 “前沿距离”表示从斜探头入射点到探头底面前端的距离。是斜探头的参数之一。 “缺陷前沿距离”表示从斜探头前端到缺陷在探伤面上投影点的距离。有时它可代替“水平 距离”作为缺陷的一个位置参数,在国内也常称其为“简化水平距离” 。 46. “水平距离”与“探头焊缝距离”在数值上相等吗? 答:除非缺陷定位在焊缝中心线上, 否则一般两者在数值上并不相同。 “水平距离” 亦称“探 头缺陷距离” ,表示从斜探头入射点到缺陷在探伤面投影点的距离。它是缺陷的位置参数之 一。 “探头焊缝距离”表示在探伤面上从斜探头入射点到焊缝中心线的距离。比较两者的数 值,可以得出缺陷相对于焊缝中心线的位置,有助于对缺陷的识别。 47.简述焊缝探伤中,选择探头折射角应依据哪些原则? 答:探头折射角的选择应从以下三个方面考虑:①能使声束扫查到整个焊缝截面。②能使声 束中心线尽量与焊缝中主要缺陷垂直。③保证有足够的探伤灵敏度。 48.焊缝探伤时,斜探头的基本扫查方式有哪些?各有什么主要作用? 答:锯齿形扫查:是前后、左右、转角扫查同时并用,探头作锯齿形移动的扫查方法,可检 查焊缝中有无缺陷。左右扫查:探头沿焊缝方向平行移动的扫查方法,可推断焊缝纵向缺陷 长度。前后扫查:推断缺陷深度和自身高度。转角扫查:判定缺陷方向性。前后、左右、转 角扫查同时进行,可找到缺陷最大回波,进而判定缺陷位置。环绕扫查:推断缺陷形状。平 行、斜平行扫查及交叉扫查:探测焊缝及热影响区横向缺陷。串列式扫查:探测垂直于探伤 面的平面状缺陷。 49.超声波探伤报告的主要内容有哪些? 答:被检产品的基本状况、探伤方法、探伤条件、验收标准、探伤结论、操作者、审核人、 探伤日期 50.正确的选用耦合剂应注意哪些问题? 答: 正确地选用耦合剂, 应注意以下几点: ①耦合剂的声阻抗尽量与被检材料的声阻抗相近; ②无气泡和固体微粒;③无腐蚀和无毒;④有一定粘度和流动性 51.超声波检测仪主要由哪几部分组成? 答:主要由:同步电路、发射电路、接收电路、水平扫描电路、显示器和电源等部分组成。 52.简述 A 型超声波检测仪的工作过程 答:仪器的工作过程是:仪器的同步电路产生方波,同时触发发射电路、扫描电路和定位电 路。发射电路被触发后,激发探头产生一个衰减很快的超声脉冲,这脉冲经耦合传送到工件 内,遇到不同介质的界面时,产生回波。回波反射到探头后,被转换成电信号,仪器的接收 电路对这些信号进行放大,并通过显示电路在荧光屏上显示出来。 53.发射电路的主要作用是什么? 答:由同步电路输入的同步脉冲信号触发发射电路工作,产生高频电脉冲信号,激励晶片产 生高频机械振动,并在介质内产生超声波。

54.发射电路中的闸流管(或可控硅)起什么作用?如果用普通电子管(或硅整流管)代替 行不行? 答:发射电路中的闸流管(或可控硅)起电子开关作用,它产生激励晶片的电脉冲信号。不 能用普通电子管(或硅整流管)代替。 55.同步信号发生器主要起什么作用?它主要控制哪两部分电路工作? 答:同步电路产生脉冲信号,用以触发仪器各部分电路同时协调工作。它主要控制同步发射 和同步扫描两部分电路。 56.超声波探头起什么作用?探头晶片是由哪些材料制成的? 答:探头在超声波探伤中起能量转换作用,是将电能、声能相互转换的器件。探头晶片材料 用压电陶瓷[如钛酸钡(BaTiO3) 、锆钛酸铅(PbTiO3)]和压电单晶[如石英(SiO2) 、碘酸 锂(LiIO3) 、铌酸锂(LiNbO3)]制作。 57.使用横孔作为标准反射体有哪些优点? 答:①加工方便;②适用于各种角度和类型的探头。 58.画出斜探头的结构示意图,并标出主要部件名称。 (标准图略,主要部件应包括:压电晶 片、压电晶片接地环或接地极、高频引线、外壳、接插口、吸收块、斜楔、斜楔上的消声槽 等) 59.脉冲反射探伤法对探头晶片有什么要求? 答:①转换效率要高,尽可能降低转换损失,以获得较高的灵敏度,宜选用 Kt(机电耦合 系数)大的晶片。②脉冲持续时间尽可能短,即在激励晶片后能迅速回复到静止状态,以获 得较高的纵向分辩力和较小的盲区。 ③要有好的波形, 以获得好的频谱包迹。 ④声阻抗适当, 晶片与被检材料的声阻抗尽量接近,水浸法探伤时,晶片应尽量与水的声阻抗相近,以获得 较高的灵敏度。⑤高温探伤时,居里点温度要高。⑥制造大尺寸(直径)探头时,应选择介 电常数小的晶片。⑦探头实际中心频率与名义频率之间误差小,频谱包络无双峰。 60.钢板探伤中,底波消失,可能是由于什么原因造成的? 答:①近表面大缺陷;②吸收性缺陷(或疏松和密集小夹层) ;③倾斜大缺陷;④氧化皮与 钢板结合不好 61.钢板的超声波检测为什么通常都要采用直探头? 答:由于板材为轧制而成,板材中的缺陷大都是平行于板面,而且呈扁平状。因此,在板厚 方向进行垂直探伤最有利于发现缺陷。 62.试述薄板焊缝表面声能损失差的测定方法。 答:①做一个与工件材料相似、厚度相同,光洁度为▽7 平板试块;②用同型号的两个斜探 头沿探伤方向置于工件上作一发一收测试, 使其最大反射波幅的高度为荧光屏上 3 格高; ③ 用上述条件探测平板试块,得出的穿透波幅的高度与工件上反射波幅的高度差的 dB 值,就 是薄板焊缝的表面声能损失差。

63.声透镜线聚焦的内半扩散角的选择,过大和过小对探伤有什么影响? 答:θ 角不能选得过大,θ 角越大,则α 与α 1、α 2 相差越大,这是探伤中所不希望的。 因为在探伤中,θ 角过大,由于管子跳动,会使声束内外侧的入射点位置发生变化,入射角 偏移出影响范围,使检测条件不稳定。同时入射角又不能过小,过小的θ 角在相同的晶片宽 度时,焦距增大,水层加厚,使探头发射的超声波能量产生不必要的损失。同时要求探头旋 转腔的内径相应增大,旋转机构外径加大,稳定性变坏。 64.饼形大锻件探伤,如果用底波调节探伤起始灵敏度,对工件底面有何要求? 答:①底面必须平行于探伤面;② 底面必须平整,且有一定的光洁度 65.T 型焊缝和角焊缝在超声波检测方法上与对接焊缝有什么不同? 答:对接焊缝主要用横波斜探头探伤,而 T 型焊缝和角焊缝除了用横波斜探头探伤外,还 要用直探头纵波进行探伤。 66.锻件的超声波检测对仪器性能有哪些要求? 答:①仪器至少应具备 1.25、2.5、5 兆周三种频率和连续可调的 50dB 以上的衰减器。②在 探测 200mm 厚的工件时,使用Φ 2 平底孔的灵敏度,仪器盲区应小于 10mm。分辨力大于 7mm。③水平线性误差应小于 2%。④仪器衰减器的精度在任一 12dB 衰减时,误差不超过 0.5dB。⑤仪器在探测深度为 500mm 的Φ 2 直径的平底孔时,衰减器上应有 20dB 的余量, 反射波高应在满幅的 75%以上。并且动态范围在 10dB 以上时,不允许有杂波出现。⑥探伤 的指向性好,要求无双峰,无歪斜,发射颇率误差不超过标定值的 10%。 67.大锻件为什么通常采用直探头进行超声波检测?答:主要原因是:①锻造缺陷一般与锻 造纤维方向平行;②探测面通常选择在与锻造纤维方向平行的面;③锻件尺寸大,纵波探伤 穿透力强。 68.选择焊缝超声波检测用斜探头的折射角有哪几条原则? 答:①声束能扫查到整个焊缝截面;②声束尽量垂直于主要缺陷;③有足够的灵敏度 69.锅炉受热面管子的对接焊缝,超声波检测时,采用的探头参数是什么? 答:主要参数是①频率为 5MHZ,②tgβ 取 2.5~3,③探头前沿 b—般为 7mm,最大不超过 10mm。 70.管子对接焊缝进行探伤,对试样和有探头何要求? 答:①试样与工件的曲率半径相同,②探头接触面与工件相吻合。 71.什么是半波高度法?若发现一缺陷有多个波峰,该缺陷的长度应如何测定? 答:半波高度法是指用缺陷最大反射波高度降低一半(-6dB)作为缺陷边缘的指示缺陷长度 的方法。有多个波峰的缺陷,其长度用端点半波高度法测定。 72.什么是端点半波高度法? 答: 端点半波高度法是缺陷端部最大反射波高度降低一半 (-6dB) 测量缺陷指示长度的方法, 适用于有多个波峰(即粗细不均匀)的长条形缺陷。 73.什么是缺陷指示长度?

答:缺陷指示长度是指按规定测量方法确定的缺陷长度 74.右图为用于焊缝超声波检测时制作距离-波幅曲线、调整检测灵敏度使用的短横孔试块, 为什么要在试块侧面铣一园弧槽,然后才在该圆弧中心钻制Φ 1x6mm 的短横孔? 答:为了消除试块的边界影响,此槽对克服试块的侧面和端面反射有一定益处。 75.焊缝探伤时,为缺陷定位,仪器时间扫描线的调整有哪几种方法? 答:有水平定位,垂直定位(也叫深度定位) ,声程定位三种方法。 76.时间扫描线比例的调整,若是不正确,有什么害处? 答:时间扫描线比例的调整正确与否,直接影响缺陷定位的精度,若是不正确,可能发生误 判和漏检。 77.什么叫钢板的重合波探伤法? 答:若超声波在板中的传播时间 tB 为在水中传播时间 t 的整数倍,界面波将与底面波重合, 利用该种方法进行探伤就称为重合波探伤法。 78.焊缝超声波检测中,干扰回波产生的原因是什么?我们怎样判别干扰回波? 答:焊缝超声波检测中,由于焊缝几何形状复杂,由形状产生干扰回波,另一方面是由于超 声波的扩散、 波型转换和改变传播方向等引起干扰回波。 判别干扰回波的主要方法是用计算 和分析的方法寻找各种回波的发生源, 从而得知哪些是由于形状和超声波本身的变化引起的 假信号, 通常用手指沾耦合剂敲打干扰回波发生源、 作为验证焊缝形状引起假信号的辅助手 段。 79.焊缝超声波检测中,有哪些主要的干扰回波? 答:焊缝超声波检测中,主要有以下 8 种干扰回波:①加强层干扰回波。②焊缝内部未焊透 反射引起的干扰回波。③单面焊衬板引起的干扰回波。④焊缝错边引起的干扰回波。⑤焊瘤 引起的干扰回波。⑥焊偏引起的干扰回波。⑦焊缝表面沟槽引起的干扰回波。⑧油层引起的 干扰回波。 80.超声波检测报告记录有哪几种形式? 答:超声波检测报告记录有以下三种形式:①直接写在工件上。②现场探伤记录。③正式的 探伤报告。 81.为什么要加强超声波检测的记录和报告工作? 答:任何工件经过超声波检测后,都必须出具检验报告,以作为该工件质量好坏的凭证,一 份正确的探伤报告, 除建立于可靠的探测方法和结果外, 很大程度上取决于原始记录的好坏, 所以加强现场的记录和最后的出具探伤报告是非常重要的, 如果我们检查了工件, 不作记录, 也不出报告,那么探伤检查就毫无意义。 82.焊缝超声波检测中,把焊缝中的缺陷分几类?怎样进行分类? 答:在焊缝超声波检测中,我们一般把焊缝中的缺陷分成三类:①点状缺陷。②线状缺陷。 ③面状缺陷。在分类中把长度小于 10mm 的缺陷叫点状缺陷,一般不测长,小于 10mm 的 缺陷以 5mm 计。把大于等于 10mm 的缺陷叫线状缺陷。把长度大于等于 10mm,高度大于

3mm 的缺陷叫面状缺陷。 83.何谓耦合剂?简述影响耦合的因素有哪些? 答:在探头与工件表面之间施加的一层透声介质,称为耦合剂。影响声耦合的主要因素有: ①耦合层厚度:厚度为λ /4 的奇数倍时,透声效果差。厚度为λ /2 的整数倍或很薄时,透 声效果好。 ②表面粗糙度:一般要求表面粗糙度不大于 6.3μ m。表面粗糙耦合效果差,表面光洁耦合 效果好。 ③耦合剂声阻抗:耦合剂声阻抗大,耦合效果好。 ④工件表面形状:平面耦合效果最好,凸曲面次之,凹曲面最差。不同曲率半径耦合效果也 不相同,曲率半径大,耦合效果好。 84.简述钢板探伤中“叠加效应”形成的原因及回波变化特征? 答: “叠加效应”多出现在板厚较薄,缺陷较小且位于板中心附近时。缺陷回波变化特征是: 钢板各次底波前的缺陷多次回波 F1、F2、F3、F4、F5...起始几次回波的波高逐渐升高,到 某次回波后, 波高又逐渐降低。 这种效应的出现是由于不同反射路径的声波互相叠加的结果, 随着缺陷回波次数的增加,回波路径逐渐增多,如 F2 比 F1 多 3 条路径,F3 比 F1 多 5 条路 径...路径多,叠加能量多,故缺陷回波逐渐升高。但路径进一步增加时,反射损失及衰减也 增加,增加到一定程度后,损失和衰减的声能将超过叠加效应。因此缺陷波升高到一定程度 后又逐渐降低。 85.小口径钢管水浸探伤时,如何调节声束入射角度? 答:小口径钢管水浸探伤时,是依靠调节偏心距来调整声束入射角的。偏心距是指探头声束 轴线与管子中心轴线间的距离,常用 X 表示。X 与入射角α 的关系是 sinα =X/R,因此调节 X 值即能改变声束入射角,为满足纯横波探伤,同时声束又能探测到管子内壁,X 的调节必 须满足下列条件:(CL1/CL2)·R≤X≤(CL1/CS2)·r,式中:CL1-水中声速;CL2、CS2-钢中 纵横波声速;r、R-管子的内外半径。 86. 小口径管水浸聚焦法探伤时, 为什么一般要求声束在水中的焦点要落在管子的中心轴线 上? 答: 当聚焦声束在水中的焦点落在与声束轴线相垂直的管子中心轴线上时, 能使声束外边缘 声线在钢管曲面上有相等的入射角, 从而可减小声束复盖面上各点的入射角差别, 获得最佳 入射条件。为获得这个最佳入射条件,应根据探头焦距(F) ,管半径(R)和偏心距(X) 的数值,调节最佳水声程来实现。最佳水声程等于:H=F-(R2-X2)1/2 87.锻件探伤时,什么情况下用当量法定量?当量法有几种? 答: 锻件探伤中, 对于尺寸小于声束截面的缺陷一般用当量法定量。 当量法分为试块比较法, 计算法和 AVG 曲线法。 当缺陷位于 X<3N 区域内, 可用试块比较法或当量 A.V.G 曲线法定 量。当缺陷位于 X≥3N 区域,可用当量计算法或当量 A.V.G 曲线法定量。 88.何谓绕射?绕射现象的发生与哪些因素有关? 答: 波在传播过程中遇到障碍物时, 能绕过障碍物的边缘继续前进的现象, 称为波的绕射 (衍 射) 。绕射的产生与障碍物的尺寸 Df 和波长λ 的相对大小有关,Df《λ 时,几乎只绕射, 无反射。Df》λ 时,几乎只反射,无绕射。Df 与λ 相当时,既反射又绕射。

89.超声波垂直入射到两侧介质不同(Z1≠Z3)的异质薄层(Z2)时, (如探头保护膜) , 什么情况下声压往复透过率最高?答:①当薄层厚度等于λ 2/4 的奇数倍,薄层介质声阻抗 为其两侧介质声阻抗几何平均值时, Z2=(Z1Z3)1/2, 即 声压往复透过率等于 1, 声波全透射。 ②当薄层厚度<λ 2/4 时,薄层愈薄,声压往复透过率愈大。 90.什么是端角反射?它有什么特征? 答: ①超声波在工件 (或试样) 的两个互相垂直的平面构成的直角内的反向, 称为端角反射。 ②端角反射中,同类型的反射波和入射波总是互相平行方向相反。端角反射中,产生波型转 换,不同类型的反射波和入射波互相不平行。纵波入射时,端角反射率在很大范围内很低。 横波入射时,入射角在 30°及 60°附近,端角反射率最低。入射角在 35°-55°时,端角 反射率最高。 91.何谓主声束?什么是声束的指向性? 答:①声源正前方声能集中的锥形区域称为主声束。②声源辐射的超声波定向,集中辐射的 性质称为声束指向性。指向性的优劣常用指向角表示,指向角即为主声束的半扩散角,通常 用第一零辐射角表示,即声压为零的主声束边缘线与声束轴线间的夹角。指向角θ 0 与波长 和晶片直径的比值(λ /D)有关,D 愈大,λ 愈短θ 0 愈小,声束指向性愈好。

名词解释
垂直线性:超声波探伤仪的接收信号与荧光屏所显示的反射波幅度之间能按比例方式显示
的能力

分辨力 :超声探伤系统能够区分横向或深度方向相距最近的两个相邻缺陷的能力 抑制 :在超声波探伤仪中,使某一高度以下的反射波或噪声不被显示的方法 阻塞:接收器在接收到发射脉冲或强信号后的瞬间引起的灵敏度降低现象 信噪比:超声信号幅度与最大背景噪声幅度之比 盲区:在正常探伤灵敏度下,从探伤表面到最近可探缺陷的距离 动态范围:在增益不变时,超声探伤仪荧光屏上能分辨的最大反射面积与最小反射面积波
幅高度之比,通常以分贝表示

灵敏度:超声探伤系统所具有的探测最小缺陷的能力 吸收:由于部分超声能量转变为热能而引起的衰减 远场:近场以远的声场,在远场中,声波以一定的指向角传播,而且声压随距离的增大而
单调地衰减

重复频率:单位时间(秒)内产生的发射脉冲的次数 频率常数:晶片共振频率与其厚度的乘积 声场的指向性:波源发出的超声波集中在一定区域内,并且以束状向前传播的现象 半波高度法:把最大反射波高降低一半(-6dB)用以测量缺陷指示长度的方法 临界角:超声束的某个入射角,超过此角时某种特定的折射波型就不再产生 阻尼:用电的或机械的方法来减少探头的振动持续时间 距离幅度校准(距离幅度补偿、深度补偿) :用电子学方法改变放大量,使位于不同
深度的相同反射体能够产生同样回波幅度的方法

迟到回波:来自同一来源的回波,因所经的路径不同或在中途发生波型变换以致延迟到达
的回波

界面波:由声阻抗不同的两种介质的交界面产生的回波

111.什么叫超声场?反映超声场特征的主要参数是什么? 答:充满超声波能量的空间叫做超声场,反映超声场特征的重要物理量有声强、声压、声阻 抗、声束扩散角、近场和远场区 112.超声探伤仪最重要的性能指标是什么? 答:超声探伤仪最重要的性能指标有:①分辨力;②动态范围;③水平线性;④垂直线性; ⑤灵敏度;⑥信噪比 113.超声波探伤试块的作用是什么? 答:试块的作用是:①检验仪器和探头的组合性能;②确定灵敏度;③标定探测距离;④确 定缺陷位置,评价缺陷大小 114.用 CSK-1A 试块可测定仪器和探头的哪些组合性能指标? 答:可测定的组合性能指标包括:①水平线性;②垂直线性;③灵敏度;④分辨力;⑤盲区; ⑥声程;⑦入射点;⑧折射角 115.焊缝探伤时, 用某 K 值探头的二次波发现一缺陷, 当用水平距离 1:1 调节仪器的扫描时, 怎样确定缺陷的埋藏深度? 答:采用下式确定缺陷的埋藏深度:h=2T-(水平距离/K),式中:h-缺陷的埋藏深度;T-工件 厚度;K-斜探头折射角的正切值 116.超声波探伤仪按显示方式可分几种? 答:可分三种:①A 型显示-示波屏横坐标代表超声波传播时间(或距离) ,纵坐标代表反射 回波的高度; ②B 型显示-示波屏横坐标代表探头移动距离, 纵坐标代表超声波传播时间 (或 距离) ,这类显示得到的是探头扫查深度方向的断面图;③C 型显示-仪器示波屏代表被检工 件的投影面,这种显示能绘出缺陷的水平投影位置,但不能给出缺陷的埋藏深度 117.开机后出现扫描基线,但无始波,基线能上下移动,这种情况该如何检修? 答: 故障出现在发射或接收系统, 首先检查电源电压是否正常, 然后确定发射部分是否正常; 检查衰减器有无短路和断线,将仪器置“双” ,将衰减器置“零” ,用手指碰触接收端,如果 荧光屏出现杂波,说明故障在发射部分。常见的原因有:可控硅管损坏,触发讯号太低,发 射部分线路板接触不良。如故障出现在放大器,则分别测量各级波形是否正常 118.当缺陷长度大于声场直径时,其指示长度怎样测量? 答:测长方法有两种:①采用相对灵敏度法,即 6 分贝测长法和端点 6 分贝法;②采用绝对 灵敏度法 119.画出方框图说明直探头检测技术的典型原理图 答: 直探头检测技术的典型原理如右图所示, 同步信号发生器同时向发射电路和扫描电路发 出工作指令, 扫描电路输给水平偏转板一组对称的锯齿波电压, 因而在荧光屏上形成扫描基 线,发射电路发出的高频电脉冲经高频同轴电缆传给探头的压电晶片,激励晶片产生振动, 将电信号转换为声信号传入被检工件, 如果在超声波传播的路径上遇到缺陷或底面, 超声波 返回时被探头接收并转换为电信号, 经放大后输送到示波管的垂直偏转板上, 在荧光屏上显 示出各种脉冲反射信号。 120.影响缺陷反射波高度的因素有哪些? 答: 影响缺陷反射波高度的因素有以下五个方面: ①仪器和探头的因素, 有仪器的发射功率、 频率、放大系数和电缆长度以及探头的晶片尺寸、晶片材料、固有频率、阻抗等;②对被检 工件来说,有探测面形状、厚度、粗糙度、晶粒结构、声速、衰减等;③从缺陷角度看,有 缺陷的深度、形状、方向、大小、内部介质等;④耦合剂的衰减、声速、厚度等能影响反射 波高度;⑤声束的方向、扩散角、能量等也影响反射波高度。


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