超声检测考试题和答案

第二章 三、问答题

2.1 何谓主声束?何谓指向性?指向性与哪些因素有关? 2.2 圆盘源活塞波声场可分为哪几个区域?各有什么特点? 2.3 聚焦探头的焦点有什么特点？聚焦探头有哪些优点和不足？ 2.4 什么是缺陷的当量尺寸?在超声波探伤中为什么要引进当量的概念?

2.5 什么是AVG曲线?AVG曲线中的A、V、G各代表什么?AVG曲线可分为哪几类?

问答题参考答案

2.1答：（1）声源正前方声能集中的锥形区域称为主声束。

（2）声源辐射的超声波，以确定的扩散角向固定的方向辐射的特性称为声束指向性。

（3）指向性的优劣常用指向角表示，指向角指主声束的半扩散角，通常用第一零值辐射角表示，即声压为零的主声束边缘线与声束轴线间的夹角。

（4）指向角θo与波长和晶片直径的比值(λ/D)有关，D愈大，λ愈短，θo愈小，声束指向性愈好。? 2.2答：超声场可分为主声束和副瓣。主声束是指声源正前方，声能最集中的锥形区域。主声束轴线与探头晶片垂直，声束截面较大。副瓣位于主声束旁，其轴线倾斜于晶片，能量微弱，截面较小，晶片尺寸与波长的比值不同，副瓣的数量和辐射方向也就不同。

超声波探伤所利用的是主声束声场，探头的频率指的是主声束频率。

主声束声场可分为近场和远场。近场是指声束中心轴线上最后一个声压极大值处至晶片表面之间的区域。近场区长度用N表示，它取决于晶片直径D和波长λ，可用公式N＝D/4λ表示。近场区又称干涉区，此区域内声波干涉现象严重，声压分布极不均匀，对缺陷定量有很大影响，探伤时应尽量避免。远场区是指近场以外区域。由于干涉现象随声程的增加而减小，到远场区已经很弱，进而消失。远场区声压随声程的增加而单调下降，逐渐接近球面波声压变化规律。

未扩散区：从晶片表面到1.64N这段距离，可认为超声波是准直传播，没有扩散，称作未扩散区，未扩散区内平均声压可看作常数。未扩散区后的主声束扩散成锥形。

2.3答：聚焦探头的焦点不是一个点，而是一个聚焦区，该聚焦区呈柱形，称为焦柱，焦柱直径d及长度L与波长λ、焦距F、波源半径R有关。 聚焦探头在以下应用中体现出其优越性：

（1）聚焦探头声束细，产生散乱反射的几率小，用于铸钢件及奥氏体钢晶粒粗大、衰减严重的材料探伤，可降低草状回波，提高信噪比的灵敏度，有利于缺陷的检出。

（2）使用聚焦探头有利于提高定量精度。近年来采用聚焦探头利用端点峰值回波法来测定裂纹的高度。精度明显提高，使用聚焦探头利用多重分贝法(如6dB，12dB等)来测定缺陷面积或指示长度要比常规探头精确得多。

聚焦探头也有不足：最大缺点是声束细，每次扫查范围小，探测效率低。另外，探头的通用性差，每只探头仅适用于探测某一深度范围内的缺陷。

2.4答：目前工业超声波探伤应用最普遍的是A型显示脉冲反射法。反射法是根据缺陷反射回波声压的高低来评价缺陷的大小。然而工件中的缺陷形状性质各不相同，目前的探伤技术还难以确定缺陷的真实大小和形状。回波声压相同的缺陷的实际大小可能相差很大，为此特引用当量法。当量法是指在同样的探测条件下，当自然缺陷回波与某人工规则反射体回波等高时，则该人工规则反射体的尺寸就是此自然缺陷的当量尺寸。自然缺陷的实际尺寸往往大于当量尺寸。

2.5答：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。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。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。

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第三章一、是非题

3.1 超声波探伤中，发射超声波是利用正压电效应，接收超声波是利用逆压电效应。 ( ) 3.2 增益100dB就是信号强度放大100倍。 ( )

3.3 与锆钛酸铅相比，石英作为压电材料有性能稳定、机电耦合系数高、压电转换能量损失小等优点。 ( )

3.4 与普通探头相比，聚焦探头的分辨力较高。 ( ) 3.5 使用聚焦透镜能提高灵敏度和分辨力，但减小了探测范围。 ( ) 3.6 点聚焦探头比线聚焦探头灵敏度高。 ( ) 3.7 双晶探头只能用于纵波检测。 ( ) 3.8 B型显示能够展现工件内缺陷的埋藏深度。 ( ) 3.9 C型显示能展现工件中缺陷的长度和宽度，但不能展现深度。 ( )

3.10通用AVG曲线采用的距离是以近场长度为单位的归一化距离，适用于不同规格的探头。 ( ) 3.11在通用AVG曲线上，可直接查得缺陷的实际声程和当量尺寸。 ( )

3.12A型显示探伤仪，利用D.G.S曲线板可直观显示缺陷的当量大小和缺陷深度。( ) 3.13衰减器是用来调节探伤灵敏度的，衰减器读数越大，灵敏度越高。( ) 3.14多通道探伤仪是由多个或多对探头同时工作的探伤仪。 ( ) 3.15探伤仪中的发射电路亦称为触发电路。 ( )

3.16探伤仪中的发射电路亦可产生几百伏到上千伏的电脉冲去激励探头晶片振动。( ) 3.17探伤仪的扫描电路即为控制探头在工件探伤面上扫查的电路。 ( ) 3.18探伤仪发射电路中的阻尼电阻的阻值愈大，发射强度愈弱。 ( ) 3.19调节探伤仪“深度细调”旋钮时，可连续改变扫描线扫描速度。( ) 3.20调节探伤仪“抑制”旋钮时，抑制越大，仪器动态范围越大。 ( )

3.21调节探伤仪“延迟”旋钮时，扫描线上回波信号间的距离也将随之改变。( ) 3.22不同压电晶体材料中声速不一样，因此不同压电材料的频率常数也不相同。 ( )

3.23不同压电材料的频率常数不一样，因此用不同压电材料制作的探头其标称频率不可能相同。 ( ) 3.24压电晶片的压电应变常数(d33)大，则说明该晶片接收性能好。 ( ) 3.25压电晶片的压电电压常数(g33)大，则说明该晶片接收性能好。 ( )

3.26探头中压电晶片背面加吸收块是为了提高机械品质因子θm，减少机械能损耗。 ( ) 3.27工件表面比较粗糙时，为防止探头磨损和保护晶片，宜选用硬保护膜。 ( ) 3.28斜探头楔块前部和上部开消声槽的目的是使声波反射回晶片处，减少声能损失。 ( ) 3.29由于水中只能传播纵波，所以水浸探头只能进行纵波探伤。 ( ) 3.30双晶直探头倾角越大，交点离探测面距离愈远，覆盖区愈大。 ( ) 3.31斜探头前部磨损较多时，探头的K值将变大。 ( )

3.32利用IIW试块上Φ50mm孔与两侧面的距离，仅能测定直探头盲区的大致范围。 ( ) 3.33当斜探头对准IIW2试块上R50曲面时，荧光屏上的多次反射回波是等距离的。( ) 3.34中心切槽的半圆试块，其反射特点是多次回波总是等距离出现。( ) 3.35与IIW试块相比CSK-1A试块的优点之一是可以测定斜探头分辨力。( ) 3.36调节探伤仪的“水平”旋钮，将会改变仪器的水平线性。 ( )

3.37测定仪器的“动态范围”时，应将仪器的“抑制”、“深度补偿”旋钮置于“关”的位置。( ) 3.38盲区与始波宽度是同一概念。 ( )

3.39测定组合灵敏度时，可先调节仪器的“抑制”旋钮，使电噪声电平≤10%，再进行测试。 ( ) 3.40测定“始波宽度”时，应将仪器的灵敏度调至最大。 ( )

3.41为提高分辨力，在满足探伤灵敏度要求情况下，仪器的发射强度应尽量调得低一些。( )

3.42脉冲重复频率的调节与被探工件厚度有关，对厚度大的工件，应采用较低的重复频率。 ( ) 3.43双晶探头主要用于近表面缺陷的探测。 ( )

3.44温度对斜探头折射角有影响，当温度升高时，折射角将变大。 ( ) 3.45目前使用最广泛的测厚仪是共振式测厚仪。 ( )

3.46在钢中折射角为60°的斜探头，用于探测铝时，其折射角将变大。( ) 3.47“发射脉冲宽度”就是指发射脉冲的持续时间。 ( ) 3.48软保护膜探头可减少粗糙表面对探伤的影响。 ( ) 3.49 水浸聚焦探头探伤工件时，实际焦距比理论计算值大。 ( ) 3.50声束指向角较小且声束截面较窄的探头称作窄脉冲探头。 ( )

是非题答案

3.1 × 3.2 × 3.3 × 3.4 ○ 3.5 ○? 3.6 ○ 3.7 × 3.8 ○ 3.9 ○ 3.10○? 3.11× 3.12○ 3.13× 3.14× 3.15×? 3.16○ 3.17× 3.18× 3.19○ 3.20×? 3.21× 3.22○ 3.23× 3.24× 3.25○? 3.26× 3.27× 3.28× 3.29× 3.30×? 3.31× 3.32○ 3.33× 3.34○ 3.35○? 3.36× 3.37○ 3.38× 3.39× 3.40×? 3.41○ 3.42○ 3.43○ 3.44○ 3.45×? 3.46× 3.47○ 3.48○ 3.49× 3.50×??

第三章三、问答题

3.1 简述超声波探伤仪中同步电路的作用?

3.2 超声波探伤仪发射电路中的阻尼电阻有什么作用?

3.3 超声波探伤仪的接收电路由哪几部分组成?“抑制”旋钮有什么作用? 3.4 什么是压电晶体?举例说明压电晶体分为几类? 3.5 何谓压电材料的居里点?哪些情况要考虑它的影响? 3.6 探头保护膜的作用是什么?对它有哪些要求?

3.7 声束聚焦有什么优点?简述聚焦探头的聚焦方法和聚焦形式? 3.8 超声波探伤仪主要性能指标有哪些? 3.9 超声波斜探头的技术指标有哪些? 3.10简述超声探伤系统主要性能指标有哪些? 3.11对超声波探伤所用探头的晶片材料有哪些要求? 3.12什么是试块?试块的主要作用是什么?

3.13试块有哪几种分类方法?我国常用试块有哪几种? 3.14试块应满足哪些基本要求?使用试块时应注意些什么? 3.15我国的CSK-IA试块与IIW试块有何不同?

问答题参考答案

3.1答：同步电路又称触发电路，它每秒钟产生数十至数千个脉冲，触发探伤仪的扫描电路，发射电路等，使之步调一致，有条不紊地工作，因此，同步电路是整个探伤仪的指挥“中枢”。

3.2答：改变阻尼电阻Ro的阻值可改变发射强度，阻值大发射强度高，发射的声能多，阻尼电阻阻值小，则发射强度低。但改变Ro阻值也会改变探头电阻尼大小，影响探头分辩力。 3.3答：（1）接收电路由衰减器、射频放大器、检波器和视频放大器等几部分组成。

（2）调节“抑制旋钮”可使低于某一电平的信号在荧光屏上不予显示，从而减少荧光屏上的杂波。 但使用“抑制”时，仪器的垂直线性和动态范围均会下降。

3.4答：（1）某些晶体受到拉力或压力产生变形时，产生交变电场的效应称为正压电效应。在电场的作用下，晶体发生弹性形变的现象，称为逆压电效应。正、逆压电效应统称为压电效应。能够产生压电效应的材料称为压电材料。由于它们多为非金属电介质晶体结构，故又称为压电晶体。 （2）压电晶体分为：

单晶体：如石英、硫酸锂、铌酸锂等。

多晶体：如钛酸钡、钛酸铅，锆钛酸铅(PZT)等。

3.5答：（1）当压电材料的温度达到一定值后，压电效应会自行消失，称该温度值为材料的居里温度或居里点，用Te表示。同一压电晶体有不同的上居里温度和下居里温度。不同的压电晶体，居里温度也不一样。 （2）对高温工作进行探伤时，应选用上居里点较高的压电晶片制作探头。在寒冷地区探伤时，应选用下居里点较低的压电晶片制作探头。

3.6答：（1）保护膜加于探头压电晶片的前面，作用是保护压电晶片和电极，防止其磨损和碰坏。 （2）对保护膜的要求是：耐磨性好，强度高，材质衰减小，透声性好，厚度合适。

3.7答：（1）聚焦的声束，声能更为集中，中心轴线上的声压增强，同时可改善声束指向性，对提高探伤灵敏度、分辨力和信噪比均为有利。 （2）聚焦方法：

（3）聚焦形式：点聚焦和线聚焦。

3.8答：探伤仪性能是指仅与仪器有关的性能，主要有水平线性、垂直线性和动态范围等。

（1）水平线性：也称时基线性或扫描线性，是指探伤仪扫描线上显示的反射波距离与反射体距离成正比的程度。水平线性的好坏以水平线性误差表示。

（2）垂直线性：也称放大线性或幅度线性，是指探伤仪荧光屏上反射波高度与接收信号电压成正比的程度。垂直线性的好坏以垂直线性误差表示。

（3）动态范围：是探伤仪荧光屏上反射波高从满幅(垂直刻度100%)降至消失时(最小可辨认值)仪器衰减器的变化范围。以仪器的衰减器调节量(dB数)表示。

3.9答：除了频率、晶片材料、晶片尺寸等影响声场性能的指标外，超声波斜探头还有以下技术指标：? （1）斜探头的入射点和前沿长度：是指其主声束轴线与探测面的交点，入射点至探头前沿的距离称为探头前沿长度，测定入射点和前沿长度是为了便于对缺陷定位和测定探头的K值。

（2）斜探头K值和折射角βs：斜探头K值是指被探工件中横波折射角βs的正切值，K=tgβs。? （3）探头主声束偏离：是指探头实际主声束与其理论几何中心轴线的偏离程度，常用偏离角来表示。 3.10答：系统性能是仪器、电缆、探头特性的综合反映，即探伤仪和探头的组合性能，主要有信噪比、灵敏度余量、始波宽度、盲区和分辨力。

（1）信噪比：是探伤仪荧光屏上界面反射波幅与最大杂波幅度之比。以dB数表示。

（2）灵敏度余量：也称综合灵敏度。是指探测一定深度和尺寸的反射体，当其反射波高调到荧光屏指定高度时，探伤仪剩余的放大能力。以此时衰减器的读数(dB值表示)。

（3）始波宽度：也称始波占宽，它是指发射脉冲的持续时间，通常以一定灵敏度条件下，荧光屏水平“0”刻度至始波后沿与垂直刻度20%线交点间的距离所相当的声波在材料中传播距离来表示。 （4）盲区：是探测面附近不能探出缺陷的区域。以探测面到能够探出缺陷的最小距离表示。 （5）分辨力：是在探伤仪荧光屏上能够把两个相邻缺陷作为两个反射信号区别出来的能力。

分辨力可分为纵向分辨力和横向分辨力。通常所说的分辨力是指纵向分辨力。一般以相距6mm或9mm的两个反射面反射波幅相等时，波峰与波谷比值的dB数表示。