超声检测二级常用计算公式

一、

1、示波屏上的波高与声压成正比。

既：△=20lgP2/P1=20lgH2/H1 /2a=57λS2/2a 三

1、计算垂直线性误差D=（∣d 1∣+∣d 2∣）% 。d 1 —S2

1dB=0.115NP)

2、声压反射率r 和投射率t 分别为：

r=Pr / PO =Z2-Z 1/Z2+Z1 t=Pt / PO =2Z2/Z2+Z1 3、声强反射率R 和投射率T 分别为：

R=r2 =(Z22

2-Z 1/Z2+Z1) T=4Z1Z /(Z2+Z1) 由以上几式得：t-r=1 T+R=1

4、声压往复透射率T 往：探头接收到的回波声压P a 与

入射波声压P 2

O 之比。既：T 往=Pa /PO =4Z1Z /(Z2+Z1) 5、反射、折射定律：

sin αL /CL1=sinα¹L /CL1= sinα¹S /CS1=sinβL /CL2=sinβS /CS2

6、第一临界角。αⅠ=arcsinCL1/CL2 第二临界角。αⅡ=arcsinCL1/CS2

第三临界角：αⅢ=arcsinCS1/CL1 7、（1）薄板工件的衰减系数测定：α=(20lgBm/Bn-δ)/2x(n-m)

对于多次反射：α=[20lgBm/Bn-δ(n-m)]/2x(n-m) （2）厚板工件的衰减系数测定：α=(20lgB1/B2-6-δ)/2x

对于2次波、3次波；α=(20lgB2/B3-3.5-δ)/2x。 对于1次波、3次波；α=(20lgB1/B3-9.5-δ)/4x。 二

1、近场区长度：N=D22

S /4λ= RS /λ= FS /πλ= FS ƒ/Cλ

2、圆盘源辐射的纵波声场的第一零值发散角； θ0=arcsin1.22λ/Ds≈70λ/Ds 3、波束未扩散区与扩散区：b=1.64N

4、矩形波源的近场区长度N=Fs/πλ，未扩散区b=1.64N，

半扩散角θ0=arcsinλ/2a≈57λ/2a，

5、近场区在两种介质中的分布；公式N=D2

S /4λ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=N-LC 2

21/C2= DS /4λ- LC1/C2，

6、横波近场区长度；方形 N=FS /πλs2*cosβ/cosα

圆形 N=D2

/4λs2*cosβ/cos

α

横波声场中，第二介质中的近场区长度：

N`=N-L2= FS /πλs2*cosβ/cosα-L 1tg α/tgβ

F S -波源面积 λs2-介质Ⅱ中横波波 L1-入射点至波源的距离 L2-入射点至假想波源的距离

半扩散角；对于圆片形声源：Ø0=arcsin1.22λS2/DS =70λS2/DS

对于矩形正方形声源：Ø0=arcsinλ实测值与理想值的最大正偏差；d 2—实测值与理想值的最大负偏差。

2、计算水平线性误差； δ=∣αmax ∣/0.8b*100% αmax —α2、α3、α4中最大者；b —示波屏水平刻度值（一般为10）。

3、斜探头K 值和折射角βs ：K= tgβs=L+L0-35/反射体中心厚度

（分别为B=70、C=30、D=15mm）。 4、信噪比；△=20lgH信/H噪。 四 1、（1）按声程调节扫描速度时：一次波探伤时（τ∫

≤T ），缺陷至入射点的声程x ∫=nτ∫，则缺陷在工件中的水平距离为：l ∫=x∫sin β= nτ∫sin β 、深度为：d ∫= x∫cos β= nτ∫cos β。二次波探伤T ＜τ∫≤2T 时，则缺陷在工件中的水平距离为：l ∫=x∫sin β= nτ∫sin β 、

深度为：d ∫= 2T-x∫cos β= 2T-nτ∫

cos β。

（2）按水平调节扫描速度时： 一次波探伤（τ∫≤T ）时，

则缺陷在工件中的水平距离：l ∫= nτ∫ 深度：d ∫= l ∫/K= nτ∫/K。

二次波探伤T ＜τ∫≤2T 时，

则缺陷在工件中的水平距离：l ∫= nτ∫ 深度：d ∫=2T- l∫/K=2T- nτ∫/K。

（3）按深度调节扫描速度时： 一次波探伤（τ∫≤T ）时，

则缺陷在工件中的水平距离为：l ∫= Kn τ∫ 深度为：d=nτ∫。

二次波探伤（T ＜τ∫≤2T 时，

则缺陷在工件中的水平距离为：l ∫= Knτ∫ 、深度为：d ∫=2T- nτ∫。 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-[(Kd)2+(R-d)2]0.5

L=Rπθ/180= R π

/180*tg-1

Kd/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l 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l 来确定则：

h=[(Kd)2+(r+d)2]0.5

-r l=rπθ/180= r π/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 l总比水平距离l 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/D≤1/2(1-sinβ) ≤

1/2(1-K/(1+K2) 0.5

一般把筒体可探测的内外半径范围定位r/R≥80% 4、不同距离处的大平底与平底孔回波分贝差为；

△λχ22

B ƒ=20lgPB /Pƒ=20lg2ƒ/лD ƒχB +2α(χƒ-χB ) α—材质衰减系数；χƒ—探测面至缺陷的距离；χВ—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=20lgPƒ1/Pƒ2=40lgDƒ1χ2/Dƒ2χ1 Pƒ1—人工缺陷；P ƒ2—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4λ（既：2W-α>4λ）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

d 为：d 0.5

min min >(2αλ)

对于钢：d >(2αλ) 0. 5=3.5（α/ƒ）

0. 5

min （2）底面反射时避免侧壁干涉的最小距离d min 为：d min >2

(αλ) 0. 5

对于钢：d 0. 5=5（α/ƒ）0. 5

min >2 (αλ)

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：

△=20lg︱B1/S︳=20lg︱T/r︳=20lg︱1-r 2

BS /r︳式中 r—复合界面声压反射率，r=Z2-Z1/Z2+Z1 T—复

合界面声压往复透射率T=1-r2

当底面不是全反射，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︱B1/S︳=20lg︱Tr ’/r︳=20lg︱

(1-r2

)r ’/r︳

式中 r’—底面声压反射率，r ’=Z3-Z2/Z3+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；

△=20lgP2

B /Pf =20lg2λX f /Df π

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/P2/D2

B f =20lg2λX f f πX B

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；

△=20lgP2

B /Pf =20lg2λX f /Df π±10lgd/D 外圆探伤用‘+’，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φ2平底孔不同时：△=20lgPB /Pf =40lgDf1X 1/Df2X 2

（一般设被利用的试块平底孔回波声压为P B ，所要得到的工件φ2平底孔回波声压为P f ）

6、①偏心距X 的选择：偏心距—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α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α。满足纯横波探测内壁的条件为：

C L1/CL

2×R ≤X ≤C L1/CL2×r

对于水浸探伤钢管0.251R ≤X ≤0.458r 取平均值X=1/2（0.251R+0.458r） ②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S 2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。

③焦距的选择：F=H+（R 2-X 2）0.5

④声透镜的曲率半径r` 由F=2.2r`得r`=0.46F 也可有 r`=C1-C 2/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δ的关系为：H=n·C 水/C钢δ=n·δ/4 n—重合波次数 ①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； △

22

Bf =20lgPB /Pf =20lg2λX f /Df πX B +2X(Xf -X B )

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；

△22

Bf =20lgPB /Pf =20lg2λX f /Df πX B ±10lgd/D +2X(Xf -X B ) 七

1、焊缝两侧探测面的修整宽度P ，一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 mm ；

2、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。 ①声程定位法：当仪器按声程1：n 调节时；

一次波探伤：l f =nτf sin β df = nτf cos β 二次波探伤：l f =nτf sin β df = 2T-nτf cos β ②水平定位法：当仪器按水平1：n 调节时； 一次波探伤：l f =nτf df = nτf /K

二次波探伤：l f =nτf df = 2T- nτf /K ③深度定位法：当仪器按深度1：n 调节时； 一次波探伤： df = nτf lf =nτf K 二次波探伤： df = 2T- nτf lf =nτf K