超声问答题答案

问答题答案1.1什么是机械振动和机械波?二者有何关系?答：物体沿着直线或曲线在某一平衡位置附近作往复周期性的运动，称为机械振动。机械振动在弹性介质中传播过程称为机械波。振动是产生波动的根源，波动是振动状态的传播。1.2什么是振动周期和振动频率?二者有何关系?答：振动物体完成一一次全振动所需要的时间，称为振动周期，用T表示。常用单位为秒(s)。振动物体在单位时间内完成全振动的次数，称为振动频率，用f表示。常用单位为赫兹(Hz)，由周期和频率的定义可知，二者互为倒数，即：T=l/f。1.3什么是波动频率、波速和波长?三者有何关系?答：波动过程中，任一给定点在1秒钟内所通过的完整波的个数，称为波动频率。用f表示。波动中，波在单位时间内所传播的距离称为波速，用C表示。同一波线上相邻两振动相位相同的质点间距离，称为波长，用λ表示。由波速，波长和频率的定义可得：C=λf或λ=C/f。由上式可知，波长与波速成正比，与频率成反比。当频率一定时，波速愈大，波长就愈长；当波速一定时，频率愈低，波长就愈长。1.4什么是超声波?产生超声波的必要条件是什么?在超声波检测中应用了超声波的哪些主要性质?答：频率高于20000Hz的机械波称为超声波。产生超声波的必要条件是：(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）。超声波的主要性质：(1)超声波方向性好；(2)超声波能量高；(3)超声波能在异质界面上产生反射、折射和波型转换；(4)超声波穿透能力强。1.5什么是平面波、柱面波和球面波?各有何特点?实际应用的超声波类似什么波?答：平面波：波阵面为互相平行的平面的波称为平面波。特点：平面波声速不扩散，平面波各质点振幅是一个常数，不随距离而变化。柱面波：波阵面为同轴圆柱面的波称为柱面波。特点：柱面波声速向四周扩散，柱面波各质点振幅与距离平方根成反比。球面波：波阵面为同心圆的波称为球面波。特点：球面波向四面八方扩散，球面波各质点振幅与距离成反比。实际应用超声波探头的波源近似于活塞波振动，当距离波源的距离足够大时，活塞波类似于球面波。1.6什么是超声波的分贝概念?用来表示什么?在检测过程中有何实际意义?表示什么?答：分贝就是两个同量纲声强的比值取对数的十分之一后的结果。用来表示声强级。在实际检测中用分贝值表示反射波幅的相互关系，在超声波的定量计算和衰减系数的测定中，不仅可以简化运算，而且在确定基准波高后，可以直接用仪器的衰减器读数表示反射波相对波高。1.7何谓超声场?有何特征?超声场的特征值有哪些?简答各特征值定义。答：介质中有超声波存在的区域称为超声场。超声场具有一定的空间大小和形状，只有当缺陷位于超声场内时，才有可能发现缺陷。描述超声场的特征量即物理量有声压P、声强I和声阻抗Z。声压(P)：超声场中某一点在某一瞬间时所具有的压强P1与没有超声波存在的同一点的静态压强P0之差，称为该点的声压。P=P1-P0。声强(I)：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。声阻抗(Z)：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，Z=P/V。声阻抗(Z)数值等于介质的密度与介质中的声速C的乘积，Z=ρ·C1.8什么是波的叠加原理?波的叠加原理说明了什么?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)相遇后的各列波保持各自原有振动特性（频率、波长、振幅、振动方向等）不变，并按各自原有的传播方向继续前进。(3)波的叠加原理说明了波的独立性及质点受到几个波同时作用时的振动的可叠加性。1.9什么是波的干涉现象?什么情况下合成振幅最大?什么情况下合成振幅最小?答：(1)两列频率相同，振动方向相同，相位相同或相位差恒定的波相遇时，由于波叠加的结果，会使某些地方的振动始终互相加强，而另一些地方的振动始终互相减弱或完全抵消，这种现象称为波的干涉。(2)当波程差等于波长的整数倍时，合成振幅达最大值。(3)当波程差等于半波长的奇数倍时，合成振幅达最小值。1.10何谓绕射（衍射）?绕射现象的发生与哪些因素有关?其现象产生的条件?答：(1)波在传播过程中遇到障碍物时，能绕过障碍物的边缘改变方向继续前进的现象，称为波的绕射（衍射）。(2)绕射的产生与障碍物的尺寸Df和波长λ的相对大小有关。(3)Dfλ时，绕射强，反射弱。Dfλ时，反射强，绕射弱。Df与λ相当时，既反射又绕射。1.11什么叫波型转换?其转换时各种反射和折射波方向遵循什么规律?答：(1)当超声波倾斜人射到异质界面时，除产生同种类型的反射波和折射波外，还会产生与入射波不同类型的反射波和折射波，这种现象称为波型转换。(2)波型转换时的各种反射和折射波方向遵循反射、折射定律。1.12什么叫端角反射?超声波检测单面焊根部未焊透缺陷时，探头K值应如何选择?不宜选择那个范围K值的探头?答：(1)超声波在两个平面构成的直角内的反射称为端角反射。(2)检测根部未焊透时为取得高的端角反射率，应选择K=0.7～1.43的探头，检测灵敏度最高。(3)当K≥1.5时，检测灵敏度较低，可能引起漏检。不宜中选择此范围的K值的探头。1.13什么叫超声波衰减?简答衰减的种类和原因?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。衰减的种类：引起超声波衰减的主要原因是声速的扩散、晶粒散射和介质吸收。衰减原因：(1)扩散衰减：扩散衰减仅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：散射衰减与材质的晶粒密切相关，当材质晶粒粗大时，散射衰减严重。(3)吸收衰减：超声波在介质中传播时，由于介质质点间的内摩擦（即粘滞性）和热传导引起超声波衰减，称为吸收衰减，或粘滞衰减。2.1什么是超声场近场区和近场区长度?为何在实际检测中应尽量避免在近场区内检测定量?答：(1)波源附近由于波的干涉而出现一系列声压极大极小值的区域，称为超声场的近场区。波源线上最后一个声压极大值处至波源的距离称为近场区长度。用N表示。(2)在近场区检测定量是不利的，处于声压极小值处的较大缺陷回波可能较低，而处于声压极大值处的较小缺陷回波可能较高，这样就可能引起误判，甚至漏检，因此应尽可能避免在近场区内检测定量。2.2简答探头直径D，检测频率f，半扩散角θ0对检测灵敏度的影响?答：由θ0=70λ/Ds可知，增加探头直径D，提高检测频率f，半扩散角θ0将减小，即可以改善声速指向性，使超声波的能量更集中，有利于提高检测灵敏度。但由N=D2/4λ可知，增大D和f，近场区长度N增加，对检测不利。因此在实际检测中要综合考虑D和f对θ0及N的影响，合理选择D和f。一般是在保证检测灵敏度的前提下尽可能减少近场区长度。2.3什么是AVG曲线?AVG曲线中A、V、G各代表什么?AVG曲线可分为哪几种?答：(1)AVG曲线是描述规则反射体的距离、回波高及当量大小之间关系的曲线。(2)A、V、G是德文距离、增益和大小的字头缩写。英文缩写为DGS。AVG曲线可用于对缺陷定量和灵敏度调整。(3)AVG曲线有多种类型，据通用性分为通用AVG和实用AVG；据波型不同分为纵波AVG和横波AVG；据反射体不同分为平底孔AVG和横孔AVG等。2.4什么是当量尺寸?缺陷的当量定量法有几种?答：在相同的探测条件下，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。缺陷的当量定量法有：1．试块比较法；2．计算法；3．AVG曲线法。2.5超声远场区的声压分布特点是什么?超声检测、校验时，何时考虑超声波远场区横截面声压分布规律的影响?答：(1)在超声的远场区内（XN）各截面中心声压最高，偏离中心线的声压逐渐降低的分布规律。(2)实际超声检测时，需要考虑的影响有：a．测定探头声束轴线的偏离与横波探头的K值时，规定在N或在2N以外；b．移动探头确定缺陷最高回波时，探头中心对准缺陷进行。2.6何谓主声束?何谓指向性?其优劣用什么表示?答：(1)声源正前方能量集中的锥形区域称为主声束。(2)声束指向性是超声探头定向辐射超声波的性质。指向性的优劣一般用半扩散角θ0来表示。θ0角小，声束指向性好，θ0角大，声束指向性差。3.1JB/T4730.2-2005标准对超声波探伤仪的性能有哪些要求?答：(1)工作频率范围为0.5MHz～10MHz。(2)仪器至少在显示屏满刻度的80%范围内呈线性显示。(3)探伤仪应具有80dB以上的连续可调衰减器，步进级每档不大于2dB，其精度为任意相邻12dB误差在±ldB以内，最大累计误差不超过ldB。(4)水平线性误差不大于1%，垂直线性误差不大于5%。3.2数字式探伤仪有哪些优势与不足?答：(1)优势：A．接受信号的数字化使超声信号的存储、记录、再现十分方便，改变了传统超声检测缺乏永久记录的缺点；B．方便了信号的分析和处理，从而可从接受的超声信息中得到更多的量化信息；C．不需要传统的示波管，仪器更便于小型化；D．仪器参数的数字式控制，为自动检测系统提供了更有利的条件；E．数字化使仪器功能可用软件不断扩展，使一台仪器满足不同使用者的要求。(2)不足：因模／数转换器的采样频率、数据长度、显示器的分辨力、刷新频率等带来的信号失真，可能对检测信号的判断、分析带来一定的影响。3.3JB/T4730.2-2005标准对探伤仪和探头的系统性能有哪些要求?答：(1)在达到所探工件的最大检测声程时，其有效灵敏度余量应不小于10dB。(2)仪器和探头的组合频率与公称频率误差不得大于±10%。(3)仪器和直探头组合的始脉冲宽度（在基准灵敏度下）：对于频率为5MHz的探头，宽度不大于10mm；对于频率为2.5MHz的探头，宽度不大于15mm。(4)直探头的远场分辨力应不小于30dB，斜探头的远场分辨力应不小于6dB。3.4斜探头的主要性能指标有哪些?答：斜探头的主要性能指标有：(1)斜探头的入射点；(2)斜探头K值和折射角βs；(3)探头主声束偏离与双峰。3.5纵波直探头、横波斜探头分别适用于对哪类缺陷进行检测?答：(1)纵波直探头主要用于检测与检测面平行的缺陷，如板材、锻件等。(2)横波斜探头主要用于检测与检测面垂直或成一定角度的缺陷，如焊缝、管材、锻件等。3.6试块的主要作用是什么?答：(1)确定检测灵敏度；(2)测试仪器和探头的性能；(3)调整扫描速度；(4)评判缺陷的当量大小。(5)测量材料的声速、衰减性能等。3.7使用试块时应注意些什么?答：使用试块时要注意：(1)试块要在适当部位编号，以防混淆。(2)试块在使用和搬运过程中应注意保护，防止测试面损伤。(3)使用试块时应注意清除反射体内的油污和锈蚀。(4)注意防止试块锈蚀，使用后停放时间较长，要涂敷防锈剂。(5)注意防止试块变形，平板试块尽可能立放，防止重压。3.8我国常用试块有哪几种?答：(1)标准试块：不同的标准选用不同的标准试块，GB、GJB、JB等。a．钢板标准试块：CBⅠ、CBⅡ。b．锻件标准试块：CSⅠ、CSⅡ、CSⅢ。c．焊接接头标准试块：CSK-ⅠA、CSK-ⅡA、CSK-ⅢA、CSK-ⅣA。(2)对比试块：a．无缝钢管检测试块b．焊接接头对比试块：RB-1、RB-2、RB-33.9对比试块的基本要求有哪些?答：(1)对比试块材料的透声性、声速、声衰减等尽可能与被检测件相同或相近，无影响使用的缺陷。(2)对比试块的外形应尽可能简单，并能代表被检测部位的特征。(3)比对试块中的人工反射体的形状应按其目的的选择，尽可能与需检测的缺陷特征相近。4.1什么是缺陷反射法?答：(1)是根据仪器显示屏上是否有缺陷回波及显不情况对工件庾量状况进行判断的方法。(2)缺陷反射法是脉冲反射法中的一个主要方法，应用广泛，灵敏度高，但受工件中缺陷的大小、方位及内含介质的影响。4.2简答选择超声探头频率的原则?答：(1)频率的高低对检测有很大影