? 解： ? ? C ? 5,9 ? 2.36mm
***d. 如将钛底面浸在水中，问此时的界面回波与底面回波差多少dB？
解： r= Z 钛 -Z 钢 = 27.4-4.6 = －0.25
Z 钛 +Z 钢 27.4+4.6
T=1-r 2=1-0.252=0.9375
Δ=20lg r =20lg 0.25 ≈-11.46(dB)
T
0.9375
r'=
Z -Z 水钛Leabharlann 32、 声阻抗Z ? ? ?C
4
例题2 甘油的密度为1270kg/m3，纵波 声速为1900m/s，试计算其声阻抗？ 解：已知C L=1900m/s＝1.9 × 103 m/s, ρ=1270kg/m3 =1.27× 103kg/m3 Z= ρ C=1.9 × 103 × 1.27× 103
=2.4× 106kg/m2s
C L2
CS2
sin ? ? sin ?
C1
C2
12
例题：（7.7）
采用钢焊缝探伤用的K=1斜探头（C L1=2700m/s，钢
Cs=3200m/s）。检验某种硬质合金焊缝 （Cs=3800m/s），其实际K值为多大？
解：K=1 tgβ1=1 ∴β 1=45O
根据折射定律：
sin ? ? sin ? 1
?
BS
?
20 lg
T r
? 20 lg 1 ? r 2 r
?
BS
?
20 lg
Tr ' r
? 20 lg (1 ? r 2 )r ' r
r ' ? z3 ? z2 z3 ? z2
10
例题 从钢材一侧探测刚钛复合板，已知=46×106kg/m2·S，
=1.5×106kg/m2·S，=27.4×106KG/m2·S求 **a. 界面声压反射率 **b. 底面声压反射率 **c. 界面回波与底面回波dB差
D?S 2a
?0
?
sin?1
? 2b
?
57 ? 2b
a或b一定平行于所在的坐标轴面
19
例题：试计算率f=5MHZ，边长α=13mm
的方晶片，在钢中（CL=5900m/s）主声速 半扩散角为多少度？
解：因为是正方形，不存在a和b的问
题
?
?
C f
?
5.9 ? 106 5? 106
? 1.18mm
? ? 57 ? ? 57 ? 1.18 ? 50
5
3、波高比的分贝值
? ? 20lg H1 H2
6
4、声压反射率t和声压 透射率
（1.14－1.15）
r ? Z2 ? Z1 Z2 ? Z1
7
例题3 不锈钢与碳素钢的声阻抗约差
1%，试计算超声波由不锈钢进入碳钢 时，复合界面上的声压反射率。
解：设碳钢的声阻抗 Z 钢=1 ，则 不锈钢的声阻抗Z 不=1-1%=0.99
超声检测计算题类型及例题
侯文科
1
1、波长、频率和波速
?＝ C
f
2
例题1（1.1）铝（A1）的纵波声速为 6300m/s，横波声速为3100m/s，试计算 2MHz的声波在铝（A1）中的纵、横波波长？ 解：已知CL =6300m/s, C s =3100 m /s f=2 × 106 Hz λ=C/f 纵波λL=C L/f=63 × 106/2× 106=3.5（mm） 横波λs=C s/f=3.1 × 106/2× 106=1.55（mm）
? ? ? [20lg(B1/ B2 ) ? 6 - ] 2T
?反射损失：0.5 ~1dB;
6扩散衰减引起的损失
(T ? 3N）)
16
8、单一介质纵波波源近场长度
N ? FS ? D S2 ?? 4?
17
例题 ：试计算5P14SJ探头，在水中
（CL=1500m/s）的指向角和近场区长
度？
（1.5度；
163毫米）
解：已知f=5MHz=5 × 106Hz ， D=14mm ， C L =1500m/s=1.5× 106mm/s，
λ=C/f
=1.5× 106 /5× 106 =0.3（mm)
N= （D 2/4λ）
18
9、半扩散角
?0
?
?
0
sin?1 1.22 ?
?
sin?1
D
?
S
2a
?
?
70
57
?
8
4、声压往复透射率 （1.16、5.9、5.11）
T往
?
4Z1Z2 (Z1 ? Z2 )2
? 1?
r2
在底面全反射的情况下，声压往复透射率与声强透射率在数 值上相等P38
T往 ? (1? r 2 ) ?r '
r ' ? Z3 ? Z2 Z3 ? Z2
9
4、声压往复透射率 （波高比）
界面回波与底面回波dB差值
13
6、临界角 （1.5－1.7）
?I
?
?
II
sin ?1 CL1
?
sin
C
?
L2 1
C
C
L1 S2
? III
?
sin
C ? 1
S1
C L1
14
例题：
?
解： 已知钢中CL=5900m/s，
CN=3230 m/s，水中CL=1480m/s，超声波
倾斜入射到水/钢的界面。
? ③求α1和αI?I。I ?
C L1
C S1
sin ?
?
C L1 CS2
sin
?1
?
2700 sin 45 o 3200
?
0.5966
sin ? ? sin ? 2
sin? 2
?
CS2 CL1
sin?
?
3800? 0.5966? 2700
0.8397
C L1
CS2 ? 2 ? sin ?1 0.9387 ? 57.1o
K 2=tgβ=tg 57.1o=1.5
a
13
20
10、未扩散区 未扩散区内，平均声压可看做常
数。
b ? 1.64 N
21
? 例题： 已知钢中CL=5900m/s，水中
CL=1480m/s，求2.5MHZ、Φ20mm纵波 进探头在钢和水中辐射的纵波声场的近场 区长度N、半扩散角θ0和未扩散区长度b各 为多少？（42.4毫米；8.28度；69.5毫米； 168.9毫米；2.07度；277毫米）
=
1.5－27.4= －0.896
Z +Z 1.5+27.4
水
钛
? =20lg
T
r ?r '
＝20lg
0.25
? ?10.5(dB)
0.9375? 0.81916
5、折射定律 （1.4、1.8－1.9）
sin ? L
?
sin ?
' L
?
sin ?
' s
?
sin ? L
?
sin ? s
CL1
CL1
CS1
sin
?1
C L1 C L2
? sin ? 1 1480 ? 14,5 0
5900
? II
?
sin
C ? 1
L1
C S2
＝ sin ? 1 1480 ? 27.3 0
3230
15
7、材料衰减系数
? ? ? [20 lg( Bm / Bn ) ? ] 2(n ? m)T
?反射损失：0.5 ~1dB
(T ? 3N）) P52