超声波检测主要公式.docx
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超声波检测主要公式
超声波检测主要公式
L物理基础部分:
1」
/=-
T
/一频率;单位时间内质点撮动的欠数;
r-周期;质点完成一次完全振动所需时间1.2
A=—f
久-波长,波在一个周期内所传撇路程;
c-波速•波在单位时间内所传郦距离
Ya
波动方程推导用图
设B为波线上任意一点,距原点0的距离为X•因为振动从0点传播到B点所需的时间为x/c,所以B点处质点在时间t的位移等于0点上质点在时间(t-x/c)的位移,I!
卩:
1.3
y=Aco3G)(t-x/c)=Acos(期一k心
e-圆频率即1秒钟内变化的弧度畑=2疳=耳
1.4
i=ji
2Z
/-声强•在垂直声波传播方向上单位面积上在单位时间^通过的平均声能
P-声压.弹性质点在传播声时相邻质点所受到的附加12力
Z-声阻抗其能直接表示介质的舞性质.数值-hz=pc
L5
△〃B=2Olg0>=2Olg邑
PlH2
H和卩2-两个比较声压分母中的必为基准声压
H^H,-两个比较的反射回波幅叟.分母中的//?
为基准反射回波幅度
L6
声速2和
E-介质的杨氏弹性模量等于介质承受的拉应;//7S与相对伸3/厶之比.即心竺
AL/L
p-介质的密度等于介质的质翩与其体积卩之比,即p=M/W
k-与介质的泊松比b有关的常数
<7-介质的泊松比等于介质横向相对缩烁]=&//〃与纵向相对伸a=AL/厶之比,即<7=£]/£
1.7
在钢中q/C/a1・82;Cf®0・92q1.8
反射折射定律
sina_sina]_sina】_sinQ_sin0
5C"5Cf2Cj2
gq一分别是笫一介质的纵波入射角,纵波反射角•横波反射角
分别是第一介质纵波速岂横波速度第二介质纵波速度横波速度
久伏一分别是第二介质纵波删角”横波折射角
L9
第一临界角:
纵波斜入射时,第二介质折射纵波的#W角等于90“时的纵波入射角为第一临界龟
勺=sin"乞;有机玻璃/钢:
勺=27・2";水/钢:
勺=14・7°
勺2
第二临界角;纵波斜入射时,第二介质折射横波的扌JW角等于90"时的纵波入射角为笫二临界龟
a〃=sin」2;有机玻璃/钢:
如=56了;水/钢:
a“=27.7°
%
第三临界角;横波斜入射至固/气界面,第一介质纵波反射角等十90"时的横波入射角为第三临界龟
%=sin-'乞;钢/空气:
勺〃=33.2°
1・10垂直入射时的反射率和1过率
声压反射率:
反射声JtE扎与入射声川9之比.r-Pa_Z?
-Z,
r
PP乙+乙
声压透过率:
透过声川。
与入射声』仿之比
PP乙+ZJ
故:
l+rp=fp
声强反射率:
反射声强/“与入射声强/之比.
R十口
声强透过率:
透过声强A与入射声强f之比.
D十I;
故:
R+D=l
声压往复透过率:
探头接收的返回声丿初与入射声H9之比r=圧=上.丛=『q=1_衣故r在数值上等于D
PP几
1.11
超声波垂直入射平面獅的四种常见情况:
46-15
⑴乙>Z\如超声波从水入射至时:
G=]5+46=0・973;0=1+q=1.973m<乙如超声波从钢入射至zl冲:
G=扛:
;=-0.937;fp=1+G=0.063⑶乙<<Zj如超声波入射到钢试件岳面;探头直接置于空气中:
0.0004-46,.C
r=®_1;仁=1+几=0
P46+0,0004P"
⑷乙衬Z?
如超声波入射至普通瞒钢焊缝金属与母材金属界面:
因两者声阻抗仅差约%,故r=2£l=O.5%;f"=l+ri
"1.99PP
1.12
多层平面上垂直入射的艮射率与透过率悄况:
"均匀介质中的异质薄凰Z严Z3HZJ
—/»sin"
声压反射率:
r=
4VW丿
m
"1丿
•*2必sm"
声压透过率:
r=
msin*
m)Aq
〃2-异质薄层片度
人-异质薄层中的波氏
7
川-两种介质声阻抗之如危山上述公式可知:
(“)•当妁=“・级?
为正整数两宀0心1、超声波全透过儿乎无反射,常称为半波透声层
(b)当J,=(2zz+l).i(«为正整数M即异质薄层厚度等于丄波长的奇数倍时』最低『最高."44
伐腐层两侧介质不同的面(乙HZ?
HZs)
如晶片-保护膜-工件,其声强透过率为:
T=4%
(Z+ZjcoJ詈
山上式可知:
(“)/="去■(“为正整数时:
7=妬乙若薄层疗度等于半波b:
的整数倍,
2(Z]+ZJ
则通过薄层的声强透J#?
'与薄层的性质无关好象不存在薄层一样
⑹心=⑵?
+1)令S为正整数),且Z2=阿石时:
T=—AZ]a=1;超声波全透射
这对直探头保护膜设计很重要
(C)检测中对探头施加较大压九血TO,sin迅T(VT0,fTl,回波幅度提高
故现场检测要保持压力尽可能稳定
1.13
衰减系数的测楚和计算
(1)试件厚度:
2N a=dB/nun 2(n-m}T a-试件的单程衰减系数 V„,_„-试件加次与"次底波的差 20Ig--底波的声扩散仏值 m 5-底波的反射损先/B值 (2)试件厚度>200mm a=上7—L(IB/mm 2T (3)薄试件(试件中多次底波的声程在未扩散区内) g=匕dB/mm 2(n-nt)T Wl-rt L14 声压公式 (1)活塞波声压公式p=2几sin 卩-离声源距离S处的声压 几-声源的起始声压 £>-声源直径 (2)球面波声压公式 (3)近场区公式2D'A Na—=— 4A戒 N-近场区长度声轴线上最后一个声H赧大值点至声源的距离 A-晶片的面积 (a)第二介质剩余近场区长度W 0一心 4/^25 4-第一介质卑度勺和q-第一和第二介质声速 /l2-第二介质声波波长 (b)横波在第二介质中的近场区长度f N、_恥os"ftga 况,cosa'tg/3 F*-晶片面积 人2-第二介质中的横波波长厶-入射点至晶片距离 纵波入射角 /? -横波折射角 (c)非扩散区长度bai・64N (4)指向角公式 1 ⑺圆晶片指向角0=70"^(方)正方晶片(aX“)指向角: q=57^ a (c)长方形晶片SXZ? )指向角: 0: =57- a心吟 h (5)大平底而回波公式 於1 內"几4/比2 两个不同距离大平底面回波的dB差: △dB=201g如=20眶仏;即大平底回波声程差一倍,声压差6dB. Pb2Sgi (6)平底孔回波公式 两个不同距离和不同孑l^金平底孔回波声压的/B差; MB=20Ig加=40Ig醛 “02Ml 同孔径,声程差一倍,平底孔回波声压弟2dB; 同声程,孔径差一倍平底孔回波声压均2dB・ (7)长横孔回波公式 _/Zf>21I0 几*_化4/%瓦 两个不同距离不同孔径长横孔的回波声H討B差: MB=201g-^=I01g-^ P,i曹s; 同孔径,声程差一倍,长横孔回波声压務刃5; 同声程孔径差一倍,长横孔回波声压碧dB. (8)短横孔回波公式 »=»於.4应 '短儿4/15短2S短VQ 两个不同孔径不同距离的短横孔回波声压dB差.• MB=20Ig如=1Olg? ""哝 P短2丸2$短為2 同孔径,声程差一倍,短横孔回波声压追2dB; 同声程,孔径差一倍,短横孔回波声压差WB. (9)球孔回波公式卩"=几亦45, 两个不同孔径不同距删球孔回波声I⑷差: MB=20Ig如=20le坐孕 Pdi〜心s》 同孔径,声程差一倍,球孔回波声压追2dB; 同声程,孔径差一倍球孔回波声压箔肝. (10)圆柱曲底而回波公式 @)实心圆柱体径向检测时其圆柱曲底面回波声压为: 卩实=几空丄;即实心圆柱体径向检S的底波声压与大平底回皮声压相同4XSB2 (b)空心圆柱体从外圆面彳令句检测其圆柱曲底面回波声圧为: 述1[d "外=几两三{万 £>-空心圆柱体外圆直径 “-空心圆柱体内孔直径 (C)空心圆柱体从内孔面徭旬检测丄其圆柱曲底面回波声压勿: 也.21[D (11)不同距离处的大平底与平底孔回波声压dB差: Pr2ZS; &/B=201g厶=201gR^ Pf旳Qb (12)考虑衰减系数时,不同距离处的大平底与平底孔回波声压dB差(即与探伤仪实测情况对应): 几2/15 &/B=20IgU=201g=#+2a(S/-SB) Pf旳;Sb (13)考虑衰减系数时,不同距离不同孔径两平底孔回波声压dB差(即与探伤仪实测情况对应): MB=201g虫=401g蛉+2a(S2—5,) 1、202® 2.缺陷位置 2.1平面检测 2.1.1声程定位 (a)缺陷水平距离 I,=5,--sin0=«r•sin0=件 J1+£2 一次波: =S/i•cos0=nr门•cos0=f= kJl+Zr 二次波: 〃/2=2T_Sf2Cos0=2T_公 fi 三次波: e3=S/3Cos0-2T=¥-2T 'k 四次波: 〃“=4T-S“cos0=4T-十 K 2.1.2水平定位 (a)缺陷水平距离 (b)缺陷深度 11X £.=二(当缺陷分别是二次波、三次波或四次波发现时,按2.1.1方法il算缺陷深度)k 2.1.3深度定位(J缺陷水平距离 (b)缺陷深度 =,汀/(当缺陷分別是二次波、三次波或四次波发现时,按2.1.1方法计算缺陷深度) 2.2曲而检测 2.2.1圆柱曲面外圆检测 (a)缺陷深度 H=R-J(kd)2+(R-dy R-试件外半径; k-探头k值: d-平板试件中的缺陷深度 (b)缺陷水平弧长 7汰Tkxl I=—tgI 180R-cl 2.2.2圆柱曲面内孔检测 (8)缺陷深度h=^(kdf+(r+)"-r r-试件内半径. (b)缺陷水平弧长 7耐-1kd I=——堆] 180r+J 2.2.3横波外圆周向探测圆柱形筒体试件时的最大探测厚度K 务詁(50胡一 3.迟到波、三角形回波和61°波 3.1纵波迟到波在钢中迟到距离 Ara0.76J 〃-试件在品片直径方向宽度 3.2圆柱体试件径向检测时的三角形回波 3.2.1纵波-纵波-纵波的三角形回波声程 3 X=—dcos30"a1.3d I2 圆柱体试件的直径 3.2.2纵波-横波-纵波的三角形回波声程 %.=Jcos35,6"+--^^Jcoslal・67d -23230 3.361°反射波(在IIW试块上的声程) V=70-25・cos6r+(35-25・sin6r)^^a82 \丿3230 3.445°反射波(在IIW试块上的声程) 心=70-25・cos45°+35-25・sin45°a70 4钢板水浸检测 水层厚度公式 l=nT^ /-水层疗度 "-重合次数r-钢板片度 C水-水的纵波速度伽-钢的纵波速度 5小径管水浸检测 5.1偏心距X 偏心距平均值X=°公"+°・458厂 R-小径管外半径r-小径管内半径5.2焦距F F=H+ylR--x- H-水层厚度 5.3声透镜的曲率半径 F=2・2尸 E|Jr'=0.455F尸-声透镜曲率半径 6复合层检测 6.1复合良好时,底面回波打复合界而回波的dB差(底而与空气接触,超声波在底而全反射)r-复合界面声压反射率『=仝迢 Zj+Z? 6.2复合良好时,底而回波与复合界面回波的dB差(超声在底而不是全反射,底而反射率为r') (注: 本资料素材和资料部分来自网络,仅供参考。 请预览后才下载,期待您的好评与关注t)
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