UT2012计算题超声波探伤中快速计算法

1、 常用数值 记住了以下常用对数值，就可以不用图，不用计算器进行近似计算，其精度满足探伤要求。其中基本的数值有9个，数值有8个： 基本数值 40lg2=12db 40lg3=19db 40lg4=24db 40lg5=28db 40lg6=31db 40lg7=33.7db 40lg8=36db 40lg9=38.1db 40lg10=40db 标准数值 40lg =7db 40lg =5db 40lg =4db 40lg =3db 40lg =2.7db 40lg =2.3db 40lg =2.1db 40lg =1.9db 上述数值可以归纳成40lgj=β与j=10 的统一表达式。知道了j（其数值）即可求出β（对数值），反之亦然。 2、 计算场当量之公式及其应用 论证“距声源三倍近场区以远的声波近似于球面波”的文献很容易查找，恕不赘述。在此仅引用两个关键性的公式，得出计算场当量的一般公式： （1） （2） 式中： ----缺陷的反射声压 ----底面反射声压 ----换能器起始声压 ----压电晶片面积 ----缺陷面积 ----超声波波长 ----缺陷深度或工件厚度，即反射面与探测面之间的距离 设有两个缺陷： 实际探伤过程中发现的缺陷 ，其深度为 ，面积为 ; 定起始当量的假想平底孔 ，其深度为 ，面积为 ;其声压发射比值为： 若缺陷发射声压比假想平底孔反射声压高β dB，则 （3） 式中： 称为分贝系数 称为深度系数 （3）式为起始当量是 ，工件厚度（或分层探伤之层深）为 时，求深度为 ，β分贝的场当量计算公式。β＝0时，j＝10°＝1，（3）式可简化为： （4） 对于具体的探伤工件而言， 、 （起始当量直径，厚度）均为定值。所以在0db条件下，即场波高度等于起始灵敏度的给定屏高时，场当量与其深度成正比，全厚度探伤时R≤1（即场不可能存在于底波之后 ≤ ）。分层探伤时，超过分层深度的缺陷之 ≥ ，即R≥1。R值是由于深度关系而扩大或缩小的倍数。 例1：叶轮厚350mm，Ф2起始灵敏度，在150mm深发现一个0db缺陷，求其当量？ 解： 例2：顶盖厚370mm，分层探伤，已定好200mm深Ф4起始灵敏度，发现300mm深，有一个－0db缺陷，求其当量？ 解： 若β>0则 >1，j的物理意义是由于场波比假想平底孔的理论波高值（即定起始灵敏度调整归零时的给定波高）高出β分贝，所以此场较同一深度的“零分贝当量”要大若干倍，这个倍数值就是j，可以由本文开始介绍的十七个常用对数值求出足够准确的近似值。 例3：平顶盖厚350mm，Ф4起始灵敏度，在200mm深，发现一个27db的缺陷，求其当量？ 解： 3、 底与假想平底孔的分贝差 探伤中定起始灵敏度，实际上就是先求出相应于工件厚度（或分层深度处）的底波与同一深度的假想平底孔(如Ф2)反射波的分贝量，通过调整归零的具体操作，使底波与假想孔反射波的差值出现在屏幕上。以下就几种特例求出底/孔分贝差，最后写出一般表达式。 （1） 平面锻件全深度探伤时，底/孔分贝差的计算 先求出大平底与同一深度假想平底孔的反射声压比 （5） 由（5）式可以看出，底/孔分贝差值仅与频率、深度、起始当量直径有关，众所周知，在λ＝2.34mm（即f＝2.5mc） ＝100mm， ＝π mm²(Ф2起始灵敏度)时： 但是，频率不是2.5mc，深度不是100，起始灵敏度又不等于Ф2时，如何计算分贝差呢？由（5）式： 式中： 称为起始当量修正值 称为频率修正值 例4：工件厚400mm，Ф4起始灵敏度，使用2mc探头（如USIP-Ⅱ型探伤仪就有此种探头）求底/孔分贝差？ 解： （2） 平面锻件分层探伤时，底/孔分贝差值的计算 设工件厚度为 ，在深度 处缺陷较多，为便利起见，可在 处分层探伤，这时应求出 处的假想平底孔与工件底面反射声压之比。 或改为 亦可改写为： 由（7－1） 由（7－2）可得 （8－1）的物理意义是： 假定在 深处有一个大平底，其底/孔分贝差应为前两项，即 ，但是大平底实际上并不在该处，而在 处，大平底反射声压要减弱，数值上等于第三项。 （8－2）的物理意义如下： 假定在 深处（即全厚度）有一个假想平底孔，其底/孔分贝差应为前两项，即 ，但是实际上，假想平底孔应往前移至 处，孔反射声压要增高，底/孔分贝差相应降低，其降低的数值上等于第三项。 考虑到探伤习惯，选用（8－2）式， 令 ,称为分层修正值 例5：有一工件厚500mm，要求在350mm处分段探伤，起始灵敏度Ф2，使用2.5mc探头，求：底/孔分贝差值。 解： （3） 有中心孔的轴类锻件之底/孔分贝差 中心孔轴类件的内孔反射声压与平面工件大平底的反射声压之比（ 为凸曲面的反射声压）： (式中r为工件内径，R为外径) 公式（10）实际上是采用了一般表达式，平面锻件可看成 的特殊形式， 此时（10）式的曲率修正项等于零， ，即可按（9）式计算，由于（9）式就是平面锻件底/孔差的表达式，（10）式则是在此基础上增加了曲率修正项的一般表达式，所以可以将（9）式代入（10）式得出一般公式： 例6：在转子轴颈探伤，壁厚为200mm，内孔直径为100mm，以2.5mc探伤，求Ф2起始灵敏度的分贝差值？ 解： 例7：使用2mc探头探测转子，转子Ф90内径，壁厚435mm，在370mm处缺陷较多，为鉴定Ф2密集区需分层探伤，求起始灵敏度下底/孔分贝差值。 解： Ф＝2mm 4、 根据波高计算当量大小 有时，将底波调至全屏高，若设备垂直线性良好，则可根据此时场波高度及深度计算当量大小。 例8：某工件厚600mm，底波调至全屏高，在320mm处发现 屏高的缺陷，求其当量大小，此时探头频率为4mc。 解：(1)求600mm深底/孔分贝差（例如与Ф2假想平底孔之差） (2)求场与底波的分贝差 (3)求场与假想平底孔的分贝差 试想，孔较大平底低39dB，场较大平底低4.5dB，所以场比孔要高出43-4.5＝38.5Db （4）求场当量 5、 屏高与分贝的换算 例9：有一垂直线性较好的设备，将某波峰调至5格高，后再衰减2分贝，问此时波峰应为几格高？ 由前述可知： 所以 故此波应降至4格高，同理可推算出降4dB、6dB、8dB、10dB、12dB的相应波高值，反之根据这些对应值可看出设备是否具备良好的垂直线性。 例10：有一波峰经衰减后降至给定高度3格屏高，分贝数为12dB，若再某同一图像上还有另外两个波峰，一为3.5格，一为2格，分别求其dB值。(通过计算，不在动衰减器) 解： 对于3.5格高的波峰而言 其衰减分贝值应为 21+1.4＝22.4dB 对于2格高的波峰而言 其衰减分贝值应为 21-3.5＝17.5dB 如果我们将给定波高固定，再在实践中反复演算几次，上下相差一两格的dB差值是不难记的，这样就会使探伤过程更迅速一些。 6、 1、 常用对数值可以归纳为下表（ ） 2、 场当量计算公式 3、 底/孔分贝差公式 式中：分层修正值 起始当量修正值 频率修正值 n 为工件厚度除以100所得值 R为轴件外径 r为轴件内孔直径 _1244120264.unknown _1244121069.unknown _1244265104.unknown _1244266533.unknown _1244273355.unknown _1244275111.unknown _1244275878.unknown _1244275991.unknown _1244276233.unknown _1244276290.unknown _1244276232.unknown _1244275880.unknown _1244275446.unknown _1244275775.unknown _1244275268.unknown _1244274209.unknown _1244274551.unknown _1244274588.unknown _1244274444.unknown _1244273825.unknown _1244273959.unknown _1244273677.unknown _1244271346.unknown _1244272020.unknown _1244272926.unknown _1244271602.unknown _1244267007.unknown _1244267264.unknown _1244266915.unknown _1244265568.unknown _1244266239.unknown _1244266509.unknown _1244265664.unknown _1244265293.unknown _1244265390.unknown _1244265119.unknown _1244122929.unknown _1244123344.unknown _1244123678.unknown _1244264591.unknown _1244265051.unknown _1244123127.unknown _1244123213.unknown _1244123214.unknown _1244123180.unknown _1244122964.unknown _1244121626.unknown _1244122823.unknown _1244122854.unknown _1244122697.unknown _1244121398.unknown _1244121410.unknown _1244121367.unknown _1244120559.unknown _1244120721.unknown _1244120809.unknown _1244121023.unknown _1244120757.unknown _1244120594.unknown _1244120612.unknown _1244120573.unknown _1244120385.unknown _1244120493.unknown _1244120528.unknown _1244120478.unknown _1244120336.unknown _1244120354.unknown _1244120319.unknown _1244117998.unknown _1244119721.unknown _1244119930.unknown _1244120103.unknown _1244120209.unknown _1244119996.unknown _1244119823.unknown _1244119876.unknown _1244119764.unknown _1244118106.unknown _1244119568.unknown _1244119689.unknown _1244119152.unknown _1244118060.unknown _1244118078.unknown _1244118038.unknown _1244117303.unknown _1244117863.unknown _1244117953.unknown _1244117979.unknown _1244117878.unknown _1244117952.unknown _1244117832.unknown _1244117840.unknown _1244117831.unknown _1244117830.unknown _1244116481.unknown _1244116587.unknown _1244116588.unknown _1244116503.unknown _1244116586.unknown _1244116426.unknown _1244116455.unknown _1244116393.unknown