非金屬檢測上崗證考試試題及答案一、單項選擇題（每題1分，共30分。每題只有一個正確答案，請將正確選項字母填入括號內(nèi)）1.在渦流檢測中，非金屬涂層厚度對檢測信號的影響主要表現(xiàn)為（）A.相位角增大B.幅值降低C.頻率漂移D.阻抗幅值不變答案：B2.采用超聲脈沖回波法檢測陶瓷內(nèi)部裂紋時，最可能產(chǎn)生“幻影回波”的原因是（）A.探頭楔塊磨損B.耦合劑含氣泡C.重復(fù)頻率過高D.掃描速度過快答案：C3.紅外熱像檢測中，若被測玻璃鋼表面發(fā)射率設(shè)定值比真實值偏低，則測得溫度將（）A.偏高B.偏低C.不變D.隨機波動答案：A4.下列哪種非金屬材料最適合采用微波透射法進行分層脫粘檢測（）A.環(huán)氧碳纖維層壓板B.天然橡膠板C.聚氨酯泡沫D.石英玻璃答案：A5.在聲發(fā)射檢測過程中，對GRP（玻璃鋼）儲罐進行加壓時，常用的信號參數(shù)“計數(shù)率”指的是（）A.單位時間內(nèi)的振鈴計數(shù)B.單位時間內(nèi)的能量和C.上升時間總和D.有效電壓幅值答案：A6.激光剪切散斑檢測中，若加載方式由真空抽吸改為熱激勵，則散斑條紋靈敏度將（）A.提高約一個量級B.降低約一個量級C.基本不變D.與材料彈性模量成反比答案：A7.采用高頻渦流（≥10MHz）檢測陶瓷涂層時，主要困難是（）A.磁導(dǎo)率過低B.趨膚深度過大C.探頭線圈Q值下降D.介電損耗角正切過大答案：C8.在紅外鎖相熱像中，最佳調(diào)制頻率f與缺陷深度d的經(jīng)驗關(guān)系為（）A.f≈α/d2B.f≈α/dC.f≈α·dD.f與d無關(guān)答案：B9.對夾層玻璃進行超聲C掃描時，出現(xiàn)“柵瓣”偽像的根本原因是（）A.采樣頻率不足B.探頭晶片分割尺寸大于半波長C.耦合層過厚D.玻璃表面粗糙答案：B10.下列哪項不是非金屬聲發(fā)射源定位誤差的主要來源（）A.各向異性導(dǎo)致波速差異B.傳感器耦合壓力不一致C.環(huán)境電磁輻射D.閾值電壓設(shè)置過高答案：C11.采用太赫茲時域光譜檢測塑料焊縫時，可用來表征熔深的最直接參數(shù)是（）A.峰值延遲時間B.頻譜半高寬C.相位跳變角D.平均吸收系數(shù)答案：A12.在微波反射法中，若被測介質(zhì)介電常數(shù)實部增大，則反射系數(shù)幅值（）A.單調(diào)增大B.單調(diào)減小C.先增后減D.先減后增答案：B13.對碳纖維層壓板進行紅外脈沖熱像檢測時，最佳加熱能量密度與板厚t的關(guān)系近似為（）A.E∝t^0.5B.E∝tC.E∝t2D.E與t無關(guān)答案：B14.采用空氣耦合超聲檢測蜂窩芯材時，為提高信噪比，優(yōu)先選擇的探頭中心頻率為（）A.50kHzB.200kHzC.1MHzD.5MHz答案：B15.激光超聲檢測陶瓷涂層時，若涂層表面存在薄油膜，會導(dǎo)致表面波速度（）A.升高約1%B.降低約1%C.升高約5%D.基本不變答案：B16.在數(shù)字射線檢測中，造成CMOS圖像器“blooming”現(xiàn)象的根本原因是（）A.暗電流過大B.像素勢阱飽和C.增益寄存器溢出D.射線能譜過軟答案：B17.對玻璃鋼管道進行微波導(dǎo)波檢測時，若管壁存在環(huán)向裂紋，最可能出現(xiàn)的模式轉(zhuǎn)換是（）A.L(0,1)→T(0,1)B.L(0,1)→F(1,1)C.T(0,1)→L(0,2)D.F(1,1)→T(0,1)答案：B18.采用紅外熱像對PVC地坪進行滲漏檢測時，若環(huán)境風(fēng)速突然增大，則熱對比度（）A.增大B.減小C.不變D.先增后減答案：B19.在聲-超聲檢測中，若接收傳感器位于發(fā)射傳感器正對面，則測得波速主要反映（）A.厚度方向壓縮波速B.面內(nèi)剪切波速C.瑞利波速D.板波群速度答案：A20.對橡膠墊進行太赫茲成像時，出現(xiàn)“駐波”條紋的主要原因是（）A.頻域窗函數(shù)旁瓣過高B.參考鏡與樣品間距等于相干長度C.探測器非線性D.發(fā)射器功率漂移答案：B21.在激光錯位散斑中，若剪切量Δx增加一倍，則離面位移靈敏度（）A.增加一倍B.減少一半C.增加四倍D.不變答案：A22.采用超聲相控陣檢測陶瓷基復(fù)合材料時，若楔塊聲速標定誤差為+2%，則實測缺陷深度將（）A.偏大2%B.偏小2%C.偏大4%D.偏小4%答案：B23.在紅外脈沖熱像中，若加熱脈沖寬度從5ms增加到20ms，則對深度2mm脫粘的可檢概率（）A.顯著提高B.顯著降低C.先升后降D.基本不變答案：A24.對環(huán)氧基復(fù)合材料進行微波反射測量時，若頻率選擇9.6GHz，則趨膚深度約為（）A.0.1mmB.0.5mmC.2mmD.10mm答案：C25.在聲發(fā)射Kaiser效應(yīng)試驗中，若加載速率提高一個量級，則Felicity比值通常（）A.增大B.減小C.不變D.隨機變化答案：B26.采用激光超聲對陶瓷涂層測厚時，若涂層與基體聲阻抗比為1:3，則一次回波與二次回波幅值比約為（）A.1:1B.3:1C.1:3D.9:1答案：C27.在紅外鎖相熱像中，相位圖相比幅值圖的主要優(yōu)勢是（）A.對加熱不均不敏感B.空間分辨率更高C.采集時間更短D.對發(fā)射率變化敏感答案：A28.對泡沫夾層結(jié)構(gòu)進行空氣耦合超聲檢測時，若芯材波速僅為100m/s，則1kHz對應(yīng)波長為（）A.0.1mB.0.01mC.1mD.10m答案：A29.在太赫茲層析成像中，若折射率實部誤差為+0.1，則重構(gòu)厚度誤差約為（）A.+0.1%B.+1%C.+10%D.+50%答案：C30.采用微波諧振腔法測量PTFE介電常數(shù)時，若腔體Q值從3000降至1500，則測量不確定度（）A.降低一半B.增加約√2倍C.增加約2倍D.不變答案：B二、多項選擇題（每題2分，共20分。每題有兩個或兩個以上正確答案，多選、少選、錯選均不得分）31.以下哪些因素會導(dǎo)致紅外熱像檢測玻璃鋼脫粘時出現(xiàn)“假陰性”（）A.脫粘區(qū)填充水分B.表面涂覆高發(fā)射率漆C.加熱功率不足D.幀頻過低E.環(huán)境輻射反射答案：A、C、D、E32.在超聲相控陣檢測碳纖維層壓板時，可能出現(xiàn)的柵瓣偽像與下列哪些參數(shù)直接相關(guān)（）A.陣元間距B.偏轉(zhuǎn)角度C.中心頻率D.脈沖寬度E.主動孔徑答案：A、B、C、E33.采用微波反射法檢測橡膠涂層厚度時，若涂層內(nèi)部存在氣泡，則反射信號會出現(xiàn)（）A.幅值下降B.相位跳變C.頻譜展寬D.時域雙峰E.諧振頻率偏移答案：A、B、D、E34.以下哪些手段可有效提高激光超聲在陶瓷表面激發(fā)的超聲幅值（）A.增加激光能量密度B.在表面蒸鍍100nm鋁膜C.采用雙脈沖激勵D.降低重復(fù)頻率E.使用柱面透鏡線聚焦答案：A、B、C、E35.在聲發(fā)射檢測GRP容器時，可作為損傷強度評價指標的有（）A.能量計數(shù)B.上升時間C.平均頻率D.持續(xù)時間E.幅度dB值答案：A、C、D、E36.太赫茲時域光譜中，影響介電常數(shù)虛部測量精度的因素包括（）A.樣品表面傾斜B.參考鏡位置漂移C.水汽吸收峰D.探測器非線性E.時域窗函數(shù)旁瓣答案：A、B、C、D、E37.以下哪些現(xiàn)象說明紅外鎖相熱像調(diào)制頻率選擇過高（）A.相位圖信噪比下降B.深層缺陷對比度消失C.表面熱斑擴大D.加熱區(qū)過熱點減少E.采集時間縮短答案：A、B、C38.在空氣耦合超聲檢測中，為提高穿透能力可采?。ǎ〢.降低頻率B.增加探頭直徑C.采用匹配層D.增加平均功率E.使用M序列編碼激勵答案：A、C、D、E39.采用微波導(dǎo)波檢測玻璃鋼管道時，若出現(xiàn)L(0,2)模式泄漏，其原因可能為（）A.管壁環(huán)向裂紋B.軸向焊縫隆起C.局部壁厚減薄D.外部金屬卡箍E.內(nèi)部樹脂富集答案：A、C、D40.在激光錯位散斑檢測中，若剪切鏡傾斜角θ過大，將導(dǎo)致（）A.靈敏度下降B.條紋密度過高C.散斑去相關(guān)D.視場減小E.光源相干長度需求降低答案：B、C、D三、判斷題（每題1分，共10分。正確打“√”，錯誤打“×”）41.紅外熱像檢測中，表面發(fā)射率誤差可通過涂覆已知發(fā)射率的黑漆完全消除。（）答案：×42.超聲相控陣在復(fù)合材料檢測中的最大優(yōu)點是可用同一探頭實現(xiàn)多角度掃查而無需機械移動。（）答案：√43.微波反射系數(shù)僅與介電常數(shù)實部有關(guān)，與損耗角正切無關(guān)。（）答案：×44.激光超聲檢測陶瓷時，熱彈機制下激發(fā)的超聲頻率上限與激光脈沖寬度成反比。（）答案：√45.在太赫茲成像中，水層厚度超過100μm將導(dǎo)致信號完全衰減而無法測厚。（）答案：√46.聲發(fā)射Kaiser效應(yīng)表明，材料在超過歷史最大應(yīng)力后才會重新產(chǎn)生顯著聲發(fā)射活動。（）答案：√47.空氣耦合超聲探頭使用PVDF壓電膜時，無需匹配層即可實現(xiàn)50%以上聲透射率。（）答案：×48.紅外鎖相熱像的相位圖對表面加熱不均勻具有自補償作用。（）答案：√49.微波導(dǎo)波檢測中，頻率越高，可檢裂紋最小尺寸越小，但衰減也越大。（）答案：√50.激光剪切散斑檢測要求光源相干長度大于兩倍最大離面位移量。（）答案：×四、填空題（每空1分，共20分）51.在紅外脈沖熱像中，對于厚度為d、熱擴散系數(shù)為α的材料，表面最大溫差出現(xiàn)的時間t_max≈________。答案：d2/(πα)52.采用10GHz微波對介電常數(shù)實部ε_r=4的玻璃鋼進行檢測，其趨膚深度δ≈________mm。答案：1.653.超聲相控陣探頭陣元間距p與中心波長λ滿足________條件時，可無柵瓣偏轉(zhuǎn)±30°。答案：p≤0.5λ54.太赫茲時域光譜中，若參考信號峰峰值時間為10ps，樣品信號峰峰值時間為12ps，則樣品光學(xué)厚度為________ps。答案：255.在聲發(fā)射檢測中，若傳感器間距為0.5m，波速為3000m/s，則首次到達時間差為1ms的兩傳感器連線方向與裂紋夾角θ=________°。答案：6056.激光超聲表面波速度v_R與縱波速度v_L、橫波速度v_T的關(guān)系近似為v_R≈________·v_T。答案：0.957.微波反射法測量涂層厚度時，若出現(xiàn)第n個諧振峰頻率為f_n，則涂層厚度t=________。答案：(2n?1)c/(4f_n√ε_r)58.紅外鎖相熱像中，相位圖信噪比SNR∝________√T，其中T為總采集時間。答案：159.空氣耦合超聲在20℃時的最佳激勵頻率f與板厚t、彎曲剛度D的關(guān)系經(jīng)驗公式為f≈________√(D/ρt^4)。答案：1.0560.激光錯位散斑靈敏度公式Δw=λΔx/(4πΔθ)中，Δθ表示________。答案：剪切鏡傾斜角五、簡答題（每題6分，共30分）61.簡述紅外脈沖熱像檢測中“熱盲區(qū)”的形成機理及兩種工程抑制措施。答案：熱盲區(qū)指加熱瞬間表面高溫輻射掩蓋淺層缺陷信號的現(xiàn)象。機理：加熱脈沖結(jié)束后，表面溫度遠高于內(nèi)部，紅外探測器動態(tài)范圍有限，導(dǎo)致淺層缺陷溫差對比度被噪聲淹沒。抑制措施：1.采用短脈沖激光+高速快門（幀頻>1kHz）捕捉早期熱擴散信息；2.在表面貼覆高導(dǎo)熱鋁箔，快速勻化表面溫度，降低初始輻射梯度。62.說明微波反射法測量橡膠涂層厚度時，為何需同時進行“開路-短路-負載”三點校準，并給出校準后反射系數(shù)Γ_corr的計算式。答案：橡膠涂層電厚度小，探頭與涂層界面、涂層與基體界面反射信號疊加，系統(tǒng)誤差主要來源于同軸電纜損耗、探頭阻抗漂移及儀器漂移。三點校準可分離系統(tǒng)誤差矩陣，建立誤差模型。設(shè)測得反射系數(shù)分別為Γ_open、Γ_short、Γ_load，則Γ_corr=(Γ_meas?Γ_open)(Γ_short?Γ_load)/[(Γ_short?Γ_open)(Γ_load?Γ_meas)]通過矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀內(nèi)置算法即可實時修正，提高厚度反演精度。63.試分析超聲相控陣檢測碳纖維層壓板時，為何需使用“延遲法則”而非簡單幾何聚焦，并給出延時τ_i公式。答案：碳纖維層壓板各向異性導(dǎo)致聲速隨鋪層角度變化，簡單幾何聚焦假設(shè)各向同性，會引入像差。延遲法則根據(jù)實際鋪層方向、速度分布，計算每個陣元發(fā)射時刻，使波陣面在目標點同相疊加。延時τ_i=√[(x_i?x_f)2+(z_i/c(θ))2]?min{√[(x_j?x_f)2+(z_j/c(θ))2]}，其中x_i、z_i為陣元坐標，x_f、z_f為焦點坐標，c(θ)為與角度相關(guān)的群速度。64.概述激光剪切散斑檢測中“相位展開”步驟的必要性，并列舉一種質(zhì)量引導(dǎo)相位展開算法的關(guān)鍵流程。答案：剪切散斑圖經(jīng)四步相移后得到包裹相位，其值域被限制在(?π,π]，存在2π跳變。相位展開旨在恢復(fù)真實連續(xù)相位，避免誤差傳遞。質(zhì)量引導(dǎo)算法流程：1.計算相位導(dǎo)數(shù)方差作為質(zhì)量圖；2.按質(zhì)量高低將像素排序進優(yōu)先隊列；3.從高質(zhì)量像素開始，逐點進行相鄰差值判斷，若差值>π則±2π補償；4.循環(huán)直至全圖展開，保證路徑沿高相干區(qū)域進行，降低誤差累積。65.說明太赫茲層析成像中“折射率失配偽影”的產(chǎn)生原因，并給出一種數(shù)值補償方法。答案：太赫茲波在樣品內(nèi)部界面發(fā)生折射，若重構(gòu)算法假設(shè)直線路徑，則界面處出現(xiàn)位移偽影。原因：Snell定律導(dǎo)致實際光路彎曲，時域反射峰位置偏移。補償方法：采用射線追蹤迭代重建，首先用B掃描數(shù)據(jù)反演初始折射率分布，再追蹤實際光路更新飛行時間，重復(fù)迭代直至收斂，可抑制偽影并提高深度標尺精度。六、計算題（每題10分，共30分）66.已知某環(huán)氧玻璃鋼層壓板厚度6mm，熱擴散系數(shù)α=0.001cm2/s，表面加熱脈沖能量密度5kJ/m2，持續(xù)時間10ms。求：（1）表面最大溫差ΔT_max；（2）出現(xiàn)最大溫差的時間t_max；（3）若紅外探測器噪聲等效溫差NEΔT=20mK，求可檢最小脫粘面積A_min（假設(shè)脫粘為絕熱缺陷，信號需≥3×NEΔT）。答案：（1）ΔT_max=Q/(ρc√(παt_p))，取ρc=1.6×10^6J/(m3·K)，t_p=0.01s，得ΔT_max≈3.5K。（2）t_max=d2/(πα)=(6×10?3)2/(π×0.001×10??)=1.15s。（3）絕熱缺陷信號ΔT_def≈ΔT_max·exp(?d2/(4αt_max))≈0.42ΔT_max=1.47K；信噪比SNR=1.47/0.02=73.5；根據(jù)經(jīng)驗公式A_min≈(3×NEΔT/ΔT_def)2·PSF面積，取點擴散函數(shù)PSF直徑1mm，得A_min≈0.17mm2。67.采用10GHz微波反射法測量介電常數(shù)ε_r=3.5?j0.05的橡膠涂層，已知自由空間波長λ_0=30mm，涂層厚度t=2mm。求：（1）涂層內(nèi)波長λ_d；（2）輸入阻抗Z_in（假設(shè)基體為金屬短路）；（3）反射系數(shù)Γ及其dB值。答案：（1）λ_d=λ_0/√ε_r'=30/√3.5≈16.0mm。（2）相位常數(shù)β=2π/λ_d≈392rad/m；tan(βt)=tan(392×0.002)=tan(0.784)≈0.998；波阻抗η=η_0/√ε_r=377/√3.5≈201Ω；Z_in=jηtan(βt)≈j201×0.998≈j200Ω。（3）Γ=(Z_in?η_0)/(Z_in+η_0)=(j200?377)/(j200+377)，|Γ|=0.83，Arg(Γ)=?158°；|Γ|_dB=20lg0.83≈?1.6dB。68.對碳纖維層壓板進行空氣耦合超聲檢測，板厚4mm，密度ρ=1600kg/m3，彎曲剛度D=120N·m，探頭中心頻率f=200kHz。求：（1）理論A0模式群速度v_g；（2）若探頭間距2a=0.3m，求第一次板波到達時間t_1；（3）若缺陷導(dǎo)致5%群速度降低，求到達時間延遲Δt。答案：（1）v_g≈√(2πf√(D/ρt3))=√(2π×2×10?√(120/(1600×0.0043)))≈1050m/s。（2）t_1=2a/v_g=0.3/1050≈286μs。（3）Δt=t_1×0.05/(1?0.05)≈15μs。七、綜合應(yīng)用題（每題15分，共30分）69.某玻璃鋼儲罐直徑8m，高10m，設(shè)計壓力0.3MPa。現(xiàn)采用聲發(fā)射+紅外熱像聯(lián)合檢測策略：（1）給出聲發(fā)射傳感器布置圖并說明數(shù)量依據(jù)；（2）說明紅外熱像加載方式及最佳觀測時間窗口；（3）給出兩種檢測結(jié)果的數(shù)據(jù)融合流程，并指出最終評定準則。答案：（1）按ASMEV標準，球罐傳感器間距≤5m，且需覆蓋環(huán)向焊縫。本罐周長25.1m，高度方向兩層，每層至少5只，共10只；再加頂部、底部各2只，總計12只。布置：0°、60°、120°、180°、240°、300°各兩層，頂部人孔對稱2只，