UTII试题(6)

校准槽，测得一次波声程为30mm。试计算修磨后探头折射角为多少度？

解：已知：R=320/2=160(mm)，r=R-t=160-20=140(mm)，W1=30mm，根据余弦定理：r2=R2+W12-2RW1·cosβ cosβ=(R2+W12-r2)/2RW1=(1602+302-1402)/(2x160x30)=6900/9600=0.719，

β=cos-1(0.719)=44°

37.用水浸聚焦法检验φ42x5mm小口径钢管，有机玻璃透镜曲半径为22mm，试求偏心距（平均值）和水层距离？（有机玻璃：CL=2700m/s，水：CL=1500m/s；钢：CL=5900m/s，CS=3200m/s）。 解：设偏心距平均值为x，x=(1/2)(R·CL2/CL3＋r·CL2/CS3)，已知R=42/2=21mm， r=R-t=21-5=16mm

x=(1/2)(21x1500/5900+16x1500/3200)=(5.3+7.5)/2=6.4(mm)，焦距：f=[C1/(C1-C2)]·r 已知r=22mm f=[2700/(2700-1500)]x22=49.5(mm)，水层距离：

H=f-(R2-x2)1/2=49.5-(212-6.42)1/2=49.5-20=29.5(mm) 38.用水浸聚焦探头检验φ50x5mm的钢管，透镜材料为环氧树脂（CL=2650m/s），要求水层厚度15mm，偏心距x=8mm，试计算透镜的曲率半径？（水中CL=1500m/s）。

解：焦距：f=H+(R2-x2)1/2，已知H=15mm，R=50/2=25mm，x=8mm，

f=15+(252-82)1/2=15+23.7=38.7(mm)

曲率半径：r=[(C1-C2)/C1]·f=[(2650-1500)/2650]x38.7=16.8(mm)

39.采用水浸聚焦探头检验钢板，已知水中CL2=1500m/s，钢中CL3=5900m/s，水层厚度H=60mm。欲使超声束聚焦于钢板上表面以下10mm处，选用声速CL1=2600m/s的环氧树脂作声透镜，试计算透镜曲率半径？ 解：焦距f'=H+L，已知H=60mm，L=10mm，f'=60+10=70(mm)， 水中焦距f为：f=f'+L(CL3/CL2)=70+10x(5900/1500)≈109(mm)

曲率半径r为：r=(CL1·CL2/CL1)·f=[(2600-1500)/2600]x109≈46(mm) 40.采用充水探头(2.5MHZ，Φ20mm)，用三次重合法检验T=80mm厚钢板，已知水中CL=1500m/s，钢中CL=5900m/s，求钢中近场长度？

解：水层厚度：L=n·T/4=3x80/4=60(mm)，波长：λ2=CL2/f=5.9x106/2.5x106=2.36(mm) 钢中剩余近场区长度为：

N=N2-L(C1/C2)=(D2/4λ2)-L(C1/C2)=(202/4x2.36)-60x(1500/5900)≈27(mm)

41.铌酸锂的声速CL=7400m/s，PZT的频率常数Nt=2200Hz·m，如制成频率相同的晶片，两者的厚度比为多少？ 解：设铌酸锂晶片厚度为t1，则Nt1=f1·t1=C1/2，PZT晶片厚度为t2，则Nt2=f2·t2=C2/2 ∵Nt2=2200Hz·m ∴C2=2xNt2=2x2200=4400(m/s)，∵f1=f2，

∴t1:t2=Nt1:Nt2=C1:C2=7400:4400=1:0.6

42.用2P14K1.5（2MHz，Φ14mm，tgβ=1.5）斜探头，探测钢中（Cs=3200m/s）声程均为200mm（楔块中声程忽略不计），孔径均为2mm的平底孔、横孔、球孔。试计算说明哪个反射体的回波最高？反射波高各相差多少dB？ 解：钢中横波波长λ=Cs/f=3.2x106/2x106=1.6(mm)

①横孔、平底孔反射波高dB差为：△=20lg(Hφ/HΦ)=20lg[λ(2xφ)1/2/πΦ2]，已知x=200mm，Φ=φ=2mm，∴ △=20lg[1.6x(2x2x200)1/2/π·22]=20lg3.6≈11dB

②球孔、平底孔反射波高dB差为：△=20lg(Hd/HΦ)=20lg[λ·d/πΦ2]，已知d=Φ=2mm，

∴ △=20lg(1.6x2/π·22)=20lg(1.6/2π)≈-12dB

计算结果说明横孔反射体回波最高，横孔反射波高比平底孔高约11dB，平底孔比球孔高约12dB 43.试推导远场中平底孔和长横孔反射波声压与孔径的对应转换关系

解：远场中平底孔和长横孔反射波声压可近似表示如下：平底孔反射波的声压 PD=P入(πD2/4λS)，式中P入-平底孔上的入射波声压；D-平底孔直径；S-声程。长横孔反射波的声压 Pd=P入(1/2)(d/2S)1/2，式中P入-长横孔上的入射波声压；d-长横孔直径；S-声程。通过平底孔与长横孔反射波的声压（即波幅）关系推导，可得两者孔径与波幅间的对应关系。设两者回波声压相等，即：PD=Pd，PD=P入(πD2/4λS)=P入(1/2)(d/2S)1/2，则(πD2/4λS)=(1/2)(d/2S)1/2，D2=(2λS/π)(d/2S)1/2=(λ/π)(2S·d)1/2，该式可以用来转换平底孔与长横孔在同材质和同声程条件下，波幅相等时，互为相当的孔径

44.铜合金瓦浸在水中用直探头接触法贴于铜合金侧检查粘合质量，问：粘合良好处的界面波和底波之间相差多少分贝？（铜合金Z1=40x106Kg/m2·s，钢套Z2=45x106Kg/m2·s，水Z3=1x106Kg/m2·s）（答案从略）

45.水浸法超声检查Φ50mmx4mm钢管，已知探头聚焦声透镜曲率半径r=40mm，求探头偏心距和水层厚度？（答案

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从略）

46.用K2-2.5MHz斜探头探测厚度30mm的钢板对接焊缝，离探测面深度44mm、Φ6mm横通孔试块调节仪器灵敏度，要求以Φ2平底孔校准仪器灵敏度，问：应把Φ6孔回波再提高多少dB？（探头楔内声程为7mm）（答案从略）

47.检查外圆Φ1.6m、中心孔Φ190mm的锻件，要求发现Φ1.6mm平底孔达10%示波屏高，用AVG方法，把底波调至半屏高，应再加多少dB？测得衰减系数为0.005dB/mm，在深度300mm处发现比底波低20dB的缺陷信号，求该缺陷的当量大小？（答案从略）

48.用K值斜探头探测厚度25mm、焊缝宽度30mm的工件，探头前沿长20mm，焊缝上余高5mm，下余高3mm，为保证声束能扫查整个焊缝截面，试确定用一、二次波探伤时的K值 （答案从略） 49.在轴类锻钢件的圆周面上，利用底波进行当量灵敏度校正，若探头规格为2.5P20，轴的最小直径应是多少mm？（答案从略）

50.用高度200mm的CS-2试块底面回波校正探伤灵敏度，探测Φ126mm的钢制曲轴锻件，要求以Φ2平地孔当量的探伤灵敏度探伤，若探头规格为2.5P20，CS-2试块的材质衰减忽略不计，曲轴的材质衰减α双=0.02dB/mm，表面声能损失7dB，当试块上的底波高度调到H0之后，还应当提高多少增益量？ （答案从略） 51.用2.5P20的探头检查一个外径800mm，内径100mm的钢制转子锻件，把底波调到

H0+15.5dB，若材质衰减系数α双=0.02dB/mm，求缺陷的平底孔当量尺寸为多少mm？（答案从略）

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