超声波检测讲义（UT）
超声波探伤是利用超声波在物质中的传播、反射和衰减等物理特性来发现缺陷的一种探伤方法。与射线探伤相比，超声波探伤具有灵敏度高、探测速度快、成本低、操作方便、探测厚度大、对人体和环境无害，特别对裂纹、未熔合等危险性缺陷探伤灵敏度高等优点。但也存在缺陷评定不直观、定性定量与操作者的水平和经验有关、存档困难等缺点。在探伤中，常与射线探伤配合使用，提高探伤结果的可靠性。超声波检测主要用于探测试件的内部缺陷。
1、超声波：频率大于20KHZ的声波。它是一种机械波。探伤中常用的超声波频率为0.5~10MHz，其中2~2.5MHz被推荐为焊缝探伤的公称频率。
机械振动：物体沿着直线或曲线在某一平衡位置附近作往复周期性的运动，称为机械振动。振幅A、周期T、频率f。 。
波动： 振动的传播过程称为波动。C=λ*f
2、波的类型：（1）纵波L：振动方向与传播方向一致。气、液、固体均可传播纵波。
（2）横波S：振动方向与传播方向垂直的波。只能在固体介质中传播。
（3）表面波R：沿介质表面传播的波。只能在固体表面传播。
（4）板波：在板厚与波长相当的薄板中传播的波。只能在固体介质中传播。
3、超声波的传播速度（固体介质中）
（1） E：弹性横量，ρ：密度，σ：泊松比，不同介质E、ρ不一样，
波速也不一样。
（2）在同一介质中，纵波、横波和表面波的声速各不相同 CL＞CS＞CR
钢：CL=5900m/s， CS=3230m/s，CR=3007m/s
4、波的迭加、干涉、衍射
⑴ 波的迭加原理
当几列波在同一介质中传播时，如果在空间某处相遇，则相遇处质点的振动是各列波引起振动的合成，在任意时刻该质点的位移是各列波引起位移的矢量和。几列波相遇后仍保持自己原有的频率、波长、振动方向等特性并按原来的传播方向继续前进，好象在各自的途中没有遇到其它波一样，这就是波的迭加原理，又称波的独立性原理。
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超声波检测复习参考资料（UTⅡ）
㈠ 问答题
1. 超声波垂直入射到两介质的界面时声压往复透过率与什么有关？往复透射率对超声检测有什么影响？
答：超声波垂直入射到两介质的界面时声压往复透过率与界面两侧介质的声阻抗有关，与何种介质入射到界面无关。界面两侧的声阻抗差愈小，声压往复透过率就愈高，反之就愈低。往复透过率高低直接影响超声检测灵敏度高低，往复透过率高，超声检测灵敏度高。反之超声检测灵敏度低。
2. 什么是超声波的衰减？简述超声衰减的种类和原因？
答：超声波在介质中传播时，随着传播距离的增加，超声波能量逐渐减弱的现象称为超声波的衰减。
衰减的种类和原因：
⑴ 扩散衰减：由于声束的扩散，，随着传播距离的增加，波束截面愈来愈大从而使单位面积上的能量逐渐减少，这种衰减称为扩散衰减。扩散衰减主要取决于波阵面的几何形状，与传播介质的性质无关。
⑵ 散射衰减：超声波在传播过程中，遇到由不同声阻抗介质组成的界面时，发生散射，使声波源传播方向上的能量减少。这种衰减称为散射衰减。材料中晶粒粗大是引起散射衰减的主要因素。
⑶ 吸收衰减：超声波在介质中传播时，由于介质质点间的内摩擦和热传导等因素，使声能转换成其他能量。这种衰减称为吸收衰减。
散射衰减和吸收衰减与介质的性质有关，因此统称为材质衰减。
3. 在超声检测中，为什么要尽量避免在近场区进行缺陷定量？
答：在超声检测中，由于近场区存在声压极大极小值，处于声压极大值处的小缺陷回波可能较高，处于声压极小值处的大缺陷的回波可能又较低，且波型属于平面波，反射声压与距离无关，因此对缺陷的当量不能有效的测定，所以应尽量避免在近场区进行缺陷定量。
4. 圆盘声源超声场的近场区有什么特点？
答：圆盘声源超声场的近场区特点是：
超声场的近场区内，声压极大值和极小值的个数是有限的；
近场区的长度与波源面积成正比，与波长成反比；
近场区的存在对超声检测定量不利，甚至可能漏检。
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超声波检测理论复习题
1选择题
1.1物理基础部分
1.1.1关于振动与波动，下列那种说法是错误的。
A. 波动是产生振动的根源； B. 波动是振动在物体或空间中的传播；
C. 波动是物质运动的一种形式； D. 振动可以是简谐的或非简谐的。
1.1.2超声波的波长：
A. 与介质的声速和频率成正比； B. 等于声速与频率的乘积；
C. 等于声速与周期的乘积； D. 与声速和频率无关。
1.1.3在同种固体材料中，纵波声速CL，横波声速CS，表面波声速CR间的关系是：
A. CR＞CS＞CL； B. CS＞CL＞CR； C. CL＞CS＞CR； D. 以上均非。
1.1.4检查厚度大于400mm的钢锻件时，如降低纵波的频率其声速将：
A. 提高； B. 降低； C. 不变； D. 不一定。
1.1.5所谓超声场的声压，其实质是：
A. 介质质点某一瞬间所受的压强； B. 介质质点的静态压强；
C. 介质质点某一瞬间所受的附加压强； D. 介质质点某一瞬间所具有的声能量。
1.1.6当温度升高时，水的声阻抗将：
A. 不变； B. 增大； C. 变小； D. 无规律。
1.1.7在同一固体介质中，当分别传播纵、横波时，它们的声阻抗是：
A. 一样； B. 横波的大； C. 纵波的大； D. 以上均可能。
1.1.8区别波型类别的主要依据是：
A. 质点的振动方向； B. 振动的传递方向； C. 质点的振动轨迹； D. 以上全部。
1.1.9超声波传播过程中，遇到尺寸与波长相当的障碍物时，将产生：
A. 只绕射无反射； B. 既绕射也反射； C. 只反射无绕射； D. 以上都可以。
1.1.10在实际检测中，超声波探头中的波源近似于：
A. 球面波； B. 平面波；C. 柱面波； D. 活塞波。
超声检测Ⅰ级理论复习题
(含参考答案，仅供参考)
1. 超声波是频率超出人耳听觉的弹性机械波，其频率范围约为：( A )
A、高于2万赫芝 B、1～10MHz C、高于200Hz D、0.25～15MHz
2. 钢中超声波纵波声速为5900m／s，若频率为10MHz则其波长为：( C )
A、59rnrn B、5.9mm C、0.59mm D、2.36mm
3. 以下关于波的叙述错误的是：( D )
A、波动是振动的结果 B、波动传播时有能量的传递
C、两个波相遇又可能产生干涉现象 D、机械波和电磁波的传播均依赖于传播介质
4. 超声波的波长：( C )
A、与介质的声速和频率成正比； B、等于声速与频率的乘积；
C、等于声速与周期的乘积； D、与声速和频率无关。
5. 超声波在弹性介质中传播时有( D )
A、质点振动和质点移动 B、质点振动和振动传递 C、质点振动和能量传播 D、B和C
6. 下面哪种超声波的波长最短。( A )
A、水中传播的2MHz纵波 B、钢中传播的2.5MHz横波
C、钢中传播的5MHz纵波 D、钢中传播的2MHz表面波
7. 在金属材料的超声波探伤中，使用最多的频率范围是：( C )
A、10～251MHz B、1～1000KHz C、1～5MHz D、大于20000MHz
8. 质点振动方向垂直于波的传播方向的波是：( B )
A、纵波 B、横渡 C、表面波 D、兰姆波
9. 在流体中可传播：( A )
A、纵波 B、横波 C、纵波、横波及表面波 D、切变波
10. 在液体中唯一能传播的声波波型是：( C )
A、剪切波 B、瑞利波 C、压缩波 D、兰姆波。
