(2025年)超聲波探傷復習題及答案一、選擇題（每題2分，共40分）1.超聲波探傷中，探頭K值定義為（）A.橫波折射角的正弦值與余弦值之比B.橫波折射角的正切值C.縱波入射角的正切值D.探頭晶片尺寸與波長的比值答案：B2.下列耦合劑中，聲阻抗與鋼最接近的是（）A.水B.甘油C.機油D.化學漿糊答案：B3.AVG曲線中，A表示（）A.距離B.缺陷當量C.波幅D.增益答案：A4.制作DAC曲線時，通常使用的試塊是（）A.CSK-ⅠAB.CSK-ⅡAC.RB-2D.V1試塊答案：B5.某直探頭頻率5MHz，晶片直徑20mm，鋼中縱波聲速5960m/s，其近場區(qū)長度為（）A.84mmB.168mmC.42mmD.21mm答案：A（計算：N=D2f/(4c)=202×5×10?/(4×5960×103)=84mm）6.缺陷定量時，若某缺陷波高為基準波高的1/4，使用當量法（Φ2平底孔為基準），則缺陷當量為（）A.Φ0.5mmB.Φ1mmC.Φ4mmD.Φ8mm答案：B（波高與當量平方成反比，(1/4)=(d/2)2→d=1mm）7.超聲波探傷的“盲區(qū)”主要由（）引起A.儀器雜波B.探頭延遲C.近場區(qū)干擾D.始脈沖寬度答案：D8.橫波探傷適用于檢測（）A.板材分層缺陷B.鍛件中心縮孔C.焊縫橫向裂紋D.棒材縱向裂紋答案：C9.脈沖反射法探傷的基本原理是（）A.利用超聲波穿透工件后的能量變化B.接收缺陷反射的回波信號C.測量超聲波在工件中的傳播時間D.分析超聲波的頻率變化答案：B10.鋼/空氣界面的聲壓反射率約為（）（鋼聲阻抗45×10?kg/(m2·s)，空氣聲阻抗0.0004×10?kg/(m2·s)）A.99.9%B.50%C.10%D.0.1%答案：A（公式：R=(Z2-Z1)/(Z2+Z1)≈-1，反射率=R2≈100%）11.下列因素中，不影響超聲波指向性的是（）A.探頭頻率B.晶片直徑C.耦合劑厚度D.波長答案：C12.半波高度法測量缺陷長度時，探頭移動的范圍是（）A.波高從80%降到50%的距離B.波高從滿幅降到50%的距離C.波高從最高值降到一半的兩個點之間的距離D.波高從基準線降到一半的距離答案：C13.雙晶直探頭主要用于檢測（）A.厚大工件內(nèi)部缺陷B.近表面缺陷C.薄壁工件D.曲面工件答案：B14.縱波斜入射到異質(zhì)界面時，可能產(chǎn)生（）A.反射縱波、折射縱波B.反射橫波、折射橫波C.反射縱波、折射縱波和橫波D.表面波答案：C15.超聲波探傷中，“靈敏度”通常指（）A.儀器能檢測到的最小缺陷B.探頭的頻率C.儀器的放大倍數(shù)D.基準波高對應(yīng)的缺陷當量答案：A16.下列缺陷中，反射波高最高的是（）A.球形氣孔B.平面裂紋（垂直于聲束）C.柱狀夾渣（平行于聲束）D.縮松答案：B17.調(diào)節(jié)儀器“抑制”旋鈕會（）A.提高小缺陷的檢測能力B.降低儀器動態(tài)范圍C.增加分辨力D.減少噪聲答案：D18.檢測奧氏體不銹鋼焊縫時，宜選用（）A.高頻直探頭B.低頻斜探頭C.聚焦探頭D.表面波探頭答案：B（奧氏體組織粗大，低頻減少散射衰減）19.超聲波在介質(zhì)中傳播時，聲強衰減的主要原因是（）A.擴散衰減、散射衰減、吸收衰減B.反射衰減、折射衰減C.界面衰減、路徑衰減D.頻率衰減、能量衰減答案：A20.用K2探頭（折射角63.4°）檢測板厚20mm的焊縫，缺陷聲程50mm，其水平距離為（）A.40mmB.30mmC.50mmD.20mm答案：A（水平距離=聲程×sinθ=50×(2/√5)=40mm）二、判斷題（每題1分，共20分）1.超聲波在介質(zhì)中的傳播速度與頻率無關(guān)。（√）2.橫波可以在液體中傳播。（×）（橫波需剪切應(yīng)力，液體無剪切彈性）3.近場區(qū)缺陷定量誤差較大，因此探傷時應(yīng)盡量避免在近場區(qū)檢測。（√）4.耦合層厚度為1/4波長時，聲能透射率最高。（×）（1/4波長時為諧振透射，透射率與聲阻抗有關(guān)）5.半波高度法測量缺陷長度的精度高于端點峰值法。（×）（端點峰值法更準確）6.雙晶直探頭的兩片晶片分別發(fā)射和接收，可減小盲區(qū)。（√）7.縱波斜入射到第二介質(zhì)時，折射角大于入射角。（×）（取決于第二介質(zhì)聲速）8.AVG曲線適用于所有探頭和工件。（×）（需同類型探頭、同材質(zhì)工件）9.缺陷性質(zhì)可通過波高單一參數(shù)準確判定。（×）（需結(jié)合波形、位置等綜合分析）10.表面粗糙度越大，耦合效果越差。（√）11.超聲波頻率越高，分辨力越好，但穿透能力越弱。（√）12.檢測板材時，縱波直探頭主要檢測與表面平行的缺陷。（√）13.DAC曲線制作時，需使用相同K值的探頭。（√）14.聲壓反射率為負表示反射波相位與入射波相反。（√）15.近場區(qū)長度與探頭直徑平方成正比，與頻率成反比。（√）16.橫波探頭的楔塊材料聲速應(yīng)小于工件聲速。（×）（需大于工件橫波聲速以產(chǎn)生折射橫波）17.儀器的動態(tài)范圍越大，對小缺陷和大缺陷的檢測能力越強。（√）18.缺陷當量相同，其實際尺寸一定相同。（×）（形狀、方向影響反射）19.表面波只能檢測表面開口缺陷。（×）（可檢測表面及近表面缺陷）20.超聲波探傷不能檢測缺陷的三維坐標。（×）（通過多方向掃查可定位）三、簡答題（每題5分，共50分）1.簡述超聲波探傷中“盲區(qū)”的形成原因及減小方法。答：盲區(qū)是指始脈沖寬度覆蓋的區(qū)域，無法檢測到缺陷的范圍。形成原因：儀器發(fā)射脈沖的持續(xù)時間（始脈沖寬度）覆蓋了近表面的回波信號。減小方法：選用短脈沖探頭（窄脈沖）、降低儀器發(fā)射強度、使用雙晶探頭（分離發(fā)射接收晶片）。2.說明DAC曲線的制作步驟和作用。答：步驟：①選擇標準試塊（如CSK-ⅡA）；②在試塊上加工不同深度的Φ1×6橫孔；③用待校準探頭依次探測各橫孔，記錄波高；④將各波高調(diào)節(jié)至同一基準（如80%屏高），繪制距離-波幅曲線。作用：用于缺陷定量，通過比較缺陷波高與DAC曲線，確定缺陷當量；補償工件衰減和距離對波高的影響。3.比較橫波斜探頭與縱波直探頭的適用場景。答：縱波直探頭：適用于檢測與探測面平行的缺陷（如板材分層、鍛件疏松），利用縱波垂直入射，缺陷反射率高；橫波斜探頭：適用于檢測與探測面成一定角度的缺陷（如焊縫橫向裂紋、管材周向缺陷），通過橫波斜入射，覆蓋工件內(nèi)部斜向區(qū)域。4.分析影響超聲波衰減的主要因素。答：①擴散衰減：由聲束擴散引起，與距離平方成反比；②散射衰減：介質(zhì)中晶粒、雜質(zhì)等散射超聲波，與頻率四次方成正比；③吸收衰減：介質(zhì)分子內(nèi)摩擦將聲能轉(zhuǎn)化為熱能，與頻率和介質(zhì)粘滯性有關(guān)。5.闡述缺陷定位的常用方法及各自特點。答：①聲程定位法：通過缺陷回波聲程計算位置，適用于任意方向缺陷；②水平定位法（橫波探傷）：利用K值計算水平距離和深度，直觀反映缺陷在焊縫中的位置；③深度定位法（縱波探傷）：直接測量缺陷至探測面的距離，適用于厚工件。6.解釋探頭K值的定義及選擇原則。答：K值=tanθ（θ為橫波折射角）。選擇原則：根據(jù)工件厚度和缺陷方向，薄板（<20mm）選K2~K2.5（大角度覆蓋），厚板（>40mm）選K1~K1.5（減少聲程損失）；檢測橫向缺陷選K≥1（保證聲束與缺陷垂直）。7.說明耦合劑的作用及選擇要求。答：作用：填充探頭與工件間的空氣間隙，減少聲能反射損失。選擇要求：聲阻抗與工件接近（提高透射率）；流動性好（便于探頭移動）；對工件無腐蝕；易清洗；高溫檢測需用高溫耦合劑（如甘油、高溫黃油）。8.分析缺陷定量中當量法與測長法的區(qū)別。答：當量法：通過比較缺陷波高與已知當量試塊的波高，確定缺陷大?。ㄈ绂?平底孔當量），適用于單個小缺陷；測長法：通過探頭移動測量缺陷在探測方向上的長度（如6dB法、端點峰值法），適用于面積型缺陷（如裂紋、未熔合）。9.簡述超聲波在異質(zhì)界面上的傳播規(guī)律。答：①垂直入射時，聲壓反射率R=(Z2-Z1)/(Z2+Z1)，透射率T=2Z2/(Z2+Z1)（Z為聲阻抗）；②斜入射時，滿足斯涅爾定律（sinθ1/c1=sinθ2/c2），可能產(chǎn)生反射縱波、反射橫波、折射縱波、折射橫波；③當入射角大于第一臨界角（縱波全反射）時，工件中僅存在橫波；大于第二臨界角（橫波全反射）時，產(chǎn)生表面波。10.解釋“近場區(qū)”與“遠場區(qū)”的劃分依據(jù)及對探傷的影響。答：劃分依據(jù)：以近場區(qū)長度N為界，N=D2f/(4c)（D為晶片直徑，f為頻率，c為聲速）。近場區(qū)：聲束軸線上聲壓存在極大值和極小值，缺陷定量誤差大；遠場區(qū)：聲束擴散，聲壓隨距離增加單調(diào)衰減，缺陷定量準確。探傷時應(yīng)盡量在遠場區(qū)檢測，避免近場區(qū)誤差。四、計算題（每題5分，共50分）1.某直探頭晶片直徑14mm，頻率2.5MHz，鋼中縱波聲速5960m/s，計算其近場區(qū)長度。解：N=D2f/(4c)=(142×2.5×10?)/(4×5960×103)=(196×2.5×10?)/(23.84×10?)=490/23.84≈20.56mm答案：約20.6mm2.用K1.5探頭（折射角θ=56.3°）檢測厚度30mm的焊縫，缺陷回波聲程40mm，計算缺陷的水平距離和深度。解：水平距離L=聲程×sinθ=40×sin56.3°≈40×0.832=33.28mm深度h=聲程×cosθ=40×cos56.3°≈40×0.555=22.2mm答案：水平距離約33.3mm，深度約22.2mm3.基準靈敏度為Φ2mm平底孔（深度50mm，波高80%），某缺陷在深度100mm處波高為40%，求缺陷當量（假設(shè)材質(zhì)衰減系數(shù)α=0.01dB/mm）。解：補償衰減差：ΔdB=2αΔx=2×0.01×(100-50)=1dB基準波高80%對應(yīng)Φ2mm，缺陷波高40%（-6dB），考慮衰減補償后實際差為-6dB-1dB=-7dB當量公式：ΔdB=20lg(d/2)→-7=20lg(d/2)→lg(d/2)=-0.35→d/2=10^-0.35≈0.447→d≈0.89mm答案：約Φ0.9mm4.計算鋼（Z1=45×10?kg/(m2·s)）與水（Z2=1.5×10?kg/(m2·s)）界面的聲壓反射率和透射率。解：R=(Z2-Z1)/(Z2+Z1)=(1.5-45)/(1.5+45)=(-43.5)/46.5≈-0.935（反射率=R2≈87.4%）T=2Z2/(Z2+Z1)=2×1.5/46.5≈0.0645（透射率=1-R2≈12.6%）答案：反射率約87.4%，透射率約12.6%5.用6dB法測量缺陷長度，探頭從波高80%向左移動至40%時位置為15mm，向右移動至40%時位置為35mm，求缺陷長度。解：缺陷長度=35mm-15mm=20mm答案：20mm6.橫波探頭楔塊為有機玻璃（cL1=2730m/s），工件為鋼（cS2=3230m/s），求橫波折射角θS（入射角α=30°）。解：根據(jù)斯涅爾定律：sinα/cL1=sinθS/cS2→sinθS=(cS2/cL1)×sinα=(3230/2730)×sin30°≈1.183×0.5=0.5915→θS≈36.3°答案：約36.3°7.某DAC曲線在深度20mm、40mm、60mm處的波高分別為80%、65%、50%，現(xiàn)有一缺陷在深度50mm處波高為55%，判斷是否超標（標準為DAC-6dB）。解：DAC曲線在50mm處的基準波高可線性插值：(60mm-40mm)=20mm，波高從65%降到50%（降15%）；50mm為40mm+10mm，波高=65%-15%×(10/20)=65%-7.5%=57.5%缺陷波高55%=57.5%-2.5%（即DAC-2.5dB），小于DAC-6dB（允許）答案：不超標8.某探頭分辨率測試中，兩個相鄰缺陷（深度30mm和35mm）的波高分別為80%和75%，兩波間波谷高度為40%，計算探頭分辨率。解：分辨率=20lg(波谷高度/較小波高)=20lg(40%/75%)=20lg(0.533)≈20×(-0.273)=-5.46dB答案：約-5.5dB（分辨率通常取絕對值，即5.5dB）9.檢測厚度100mm的鋼鍛件，要求檢測Φ3mm平底孔當量，已知材質(zhì)衰減系數(shù)α=0.02dB/mm，試塊為Φ2mm平底孔（深度20mm，波高80%），計算探傷靈敏度補償值。解：距離補償：ΔdB1=20lg(Φ3/Φ2)=20lg(1.5)≈3.