超声波检测主要公式Word格式文档下载.docx
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E介质的杨氏弹性模量，等于介质承受的拉应力F/S与相对伸长L/L之比.即:
E3
L/L
介质的密度.等于介质的质量M与其体积V之比,即M/V
k与介质的泊松比有关的常数.
介质的泊松比，等于介质横向相对缩短1d/d与纵向相对伸长L/L
之比，即1/
1.7
在钢中c/ct
1.82;
Cr
0.92ct
1.8
反射折射定律
sinIsini
sint
sini
cnci1
ct1
ci2
ct2
l,ht分别是第一介质的纵波
入射角，纵波反射角，横波反射角
Cl1,Ct1,Q2,Q2分别是第一介质纵波速度,横波速度，第二介质纵波速度,横波速度
i,t分别是第二介质纵波折射角,横波折射角
第一临界角:
纵波斜入射时，第二介质折射纵波的折射角等于90°
时的纵波
入射角为第一临界角。
/气界面,第一介质纵波反射角等于90°
时的横波
川sint1;
钢/空气：
in
cii
°
33.2
1.10垂直入射时的反射率和透过率声压反射率：
反射声压Pa与入射声压P之比.
PaZ2乙
rp—--
P乙乙声压透过率：
透过声压pt与入射声压P之比tPl2Z2；
P乙乙
故：
1rptp声强反射率：
反射声强Ia与入射声强I之比.
R¥
r；
声强透过率：
透过声强It与入射声强I之比.
D¥
1rp2;
RD1
声压往复透过率：
探头接收的返回声压pt与入射声压p之比.
£
；
故Tp在数值上等于D
TPiPlPltt1
Iptp1tp21
ppPt
超声波垂直入射平面界面的四种常见情况
⑴Z2
乙如超声波从水入射至钢中：
rp
⑵Z2
乙如超声波从钢入射至水中：
4615
0.973;
tp1rp1.973
1.546pp
15460.937;
tp1rp0.063
461.5pp
⑶Z2
乙如超声波入射到钢试件底面;
探头直接置于空气中：
0.000446
rp1；
tp1rp0
p460.0004pp
⑷Z1Z2如超声波入射至普通碳钢焊缝金属与母材金属界面:
多层平面上垂直入射的反射率与透过率情况
⑴均匀介质中的异质薄层（ZiZ3Z2）
d2异质薄层厚度；
2异质薄层中的波长
Z2
m两种介质声阻抗之比
由上述公式可知
（a）当d2n2n为正整数时,r0,t1,超声波全透过，几乎无反射，常称为半波透声层.
（b）当d2（2n1）2n为正整数时,即异质薄层厚度等于1波长的奇数倍时，t最低r最高.
44
⑵薄层两侧介质不同的双界面（Z1Z2Z3）
如晶片保护膜工件,其声强透过率为:
4Z1Z3
由上式可知
（b）.d2（2n1）」n为正整数，且Z?
Z1Z3时:
—1；
超声波全透射
4
乙Z3
Z2
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力,d2
O,sin2d2
0,r0,t
1,回波幅度提高，
则通过薄层的声强透过
率T与薄层的性质无关，好象不存在薄层一样
故现场检测要保持压力尽可能稳定.
衰减系数的测定和计算
（1）试件厚度:
2N<
T<
200mm
Vmn（dB）20lg-
mdB/mm
2（nm）T
试件的单程衰减系数
Vmn试件m次与n次底波的dB差
20lg-底波的声扩散dB值
m
底波的反射损失dB值
⑵试件厚度>
200m
V2dB6dB
亠dB/mm
2T
（3）薄试件（试件中多次底波的声程在未扩散区内）
1.14
声压公式
（1）活塞波声压公式
2p°
sin—
S2
p离声源距离S处的声压po声源的起始声压
D声源直径
P。
D2
4S
（3）近场区公式
N近场区长度,声轴线上最后一个声压极大值点至声源的距离A晶片的面积.
⑻第二介质剩余近场区长度N'
N'
C2
ll第一介质厚度.
C|和C2第一和第二介质声速
2第二介质声波波长.
（b）横波在第二介质中的近场区长度N'
s2COS
Fs晶片面积.
s2
第二介质中的横波波长
|1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1.64N
⑷指向角公式
（a）圆晶片指向角：
70—
（b）正方晶片（aa）指向角：
57-
a
（c）长方形晶片（ab）指向角：
57—a
57b
PbPo-
4Sb2
两个不同距离大平底面回波的dB差:
倍,声压差6dB.
dB20lgE邑20lg圣;
即大平底回波声程差
PB2Sbi
（6）平底孔回波公式
两个不同距离和不同孔径平底孔回波声压的dB差
P1S
dB20lg140lg亠p22S
同孔径，声程差一倍,平底孔回波声压差12dB;
同声程,孔径差一倍,平底孔回波声压差12dB.
（7）长横孔回波公式
D1
PPoW22S
两个不同距离不同孔径长横孔的回波声压dB差:
dB
p1
20lg1P2
S3
2S1
同孔径，声程差一倍,长横孔回波声压差9dB;
同声程,孔径差一倍,长横孔回波声压差3dB.
（8）短横孔回波公式
Po
D2l短
4S短2S短
-短
两个不同孔径，不同距离的短横孔回波声压dB差
同孔径，声程差一倍，短横孔回波声压差12dB;
同声程，孔径差一倍，短横孔回波声压差3dB.
Pd
D2d
Po4^d4sd
两个不同孔径不同距离
的球孔回波声压dB差:
dB20lgM20lg-dlSd22
Pd2d2Sd1
同孔径，声程差一倍，球孔回波声压差12dB;
同声程，孔径差一倍，球孔回波声压差6dB.
（10）圆柱曲底面回波公式
（a）实心圆柱体径向检测时，其圆柱曲底面回波声压为:
Ds2
丄•即实心圆柱体径向检测
2’
的底波声压与大平底回
波声压相同
（b）空心圆柱体从外圆面径向检测，其圆柱曲底面回波声压为:
Ds21了
p外Po4^B2lD
D空心圆柱体外圆直径.
d空心圆柱体内孔直径.
（c）空心圆柱体从内孔面径
P内
向检测，其圆柱曲底面回波声压为:
（11）不同距离处的大平底与平底孔回波声压dB差:
（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）：
（即与探伤仪实测情况对应）：
dB20lg巴40©
-^2（S2S）
P220
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
lfSfsinnfsin
（c）缺陷深度
2.1.2水平定位
lfnf
（b）缺陷深度
df-打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k
计算缺陷深度）
2.1.3深度定位
lfknf
dfnf（当缺陷分别是二次波、三次波或四次波发现时，按2.1.1方法计算缺陷深度）
2.2曲面检测
221圆柱曲面外圆检测
（a）缺陷深度
HR.（kd）2—（R—d）2
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
Rikd
180tgRd
2.2.2圆柱曲面内孔检测（a）缺陷深度
hkd2rd2r
r-试件内半径.
ikd
rd
Tm
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
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
x0.76d
d试件在晶片直径方向宽度
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
x-i-dcos30o1.3d
d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
x2dcos35.6°
-5900dcos18.8o1.67d
23230
3.361°
反射波（在IIW试块上的声程）
°
5900
x617025cos61o3525sin61°
82
3230
3.445°
x457025cos45o3525sin45°
70
4钢板水浸检测
水层厚度公式
c钢
I水层厚度n重合次数
T钢板厚度
c水水的纵波速度C钢钢的纵波速度
5小径管水浸检测
5.1偏心距x
偏心距平均值x
0.251R0.458r
R小径管外半径r小径管内半径
5.2焦距F
FHR2x2
H水层厚度
5.3声透镜的曲率半径
F2.2r'
即r'
0.455F
r'
声透镜曲率半径
6复合层检测
6.1复合良好时，底面回波与复合界面回波的dB差（底面与空气接触，
超声波在底面全反射）
6.2复合良好时，底面回波与复合界面回波的dB差（超声在底面不是全
反射,底面反射率为r'
cIBbs20lg-PB
Ps
20lg°
r2）r'
r
底面声压反射率.r'
乙乙
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