超声问答题

1、超声检测中利用超声波的哪

些主要特性？

答：超声检测中利用超声波的主要特性有：超声波能量高、方向性好、穿透力强、与界面产生反射、折射和波形转换。

2、什么是波动的波长、频率和波速？用什么符号来表示？三者之间的关系是什么？

答：同一波线上相邻两振动相位相同的质点间的距离称为波长，用λ表示。在波动过程中，任意给定质点在一秒钟内所通过的完整波的个数称为波动频率，用f表示。波在单位时间内所传播的距离称为波速，用c表示。三者之间的关系式c=λf。

3、什么是纵波、横波和表面波？常用什么符号来表示？并简述以上各波形的质点运动轨迹？答：介质中质点的振动方向与波的传播方向互相平行的波，称为纵波，用L表示。介质中质点的振动方向与波的传播方向互相垂直的波，称为纵波，用S表示。当介质表面受到交变应力作用时，产生沿介质表面传播的波，称为表面波，用R表示，表面波在介质表面传播时，介质表面质点做椭圆运动，椭圆的长轴垂直于波的传播方向，短轴平行于波的传播方向。

4、影响超声波在介质中传播速度的因素有哪些？

答：影响超声波在介质中传播速度的主要因素是介质的弹性模量和密度。不同波形在同一介质中的声速是不同的，有限尺寸的工件有可能会使声速变慢，兰姆波还与波型模式有关，温度也会影响波速。

5、在常规超声检测中测量超声波声速的方法有哪些？

答：在常规超声检测中测量超声波声速的方法有超声检测仪测量法，测厚仪测量法和示波器测量法。

6、什么是波的干涉？波的干涉

对超声检测有什么影响？

答：两列频率相同，振动方向相

同，位相相同或位相差恒定的波

相遇时，该处介质中某些质点的

振动互相加强，而另一些地方的

振动互相减弱或完全抵消的现

象叫做波的干涉。在超声检测

中，由于波的干涉，是超声波源

附近出现声压极大值和极小值，

影响缺陷定量。

7、什么是波的迭加原理？

答：当几列波在同一介质中传播

时，如果在空间某处相遇，则相

遇处质点的振动式各列波引起

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，好像在各自途中没有遇到

其他波一样，这就是波的叠加原

理，又称波的独立性原理。

8、什么叫超声场？主要有哪些

特征值？

答：充满超声波的空间或超声振

动所波及的部分介质，称为超声

场。超声场特征值主要有声压、

声强和声阻抗。

9、什么是超声波的声压？用什

么来表示？

答：超声场中某一点在某一刻所

具有的压强P1与没有超声存在

时的静态压强P0之差，称为该

点的声压。用P表示，P=P1-P0。

10、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？往复透过率对超声检测

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，与从何

种介质入射到界面无关。界面两

侧的声阻抗差越小，声压往复透

过率就越高，反之就越低。往复

透过率高低直接影响超声检测

灵敏度高低，往复透过率就越

高，超声检测灵敏度高，反之超

声检测灵敏度低。

11、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：（1）

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，这种衰减叫扩散衰

减。扩散衰减主要取决于波陈面

的几何形状，与传播介质的性质

无关。（2）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，

使声波原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。（3）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，

因此统称为材料衰减。

12、什么是超声场的近场区？

答：在超声波波源附件轴线上由

于波的干涉形成的一系列声压

极大极小值的区域，称为超声场

的近场区。

13、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肯那个

较高，处于声压极小值处的大缺

陷回波可能又较低，且波型属平

面波，反射声压与距离无关，因

此对缺陷的当量不能有效测定，

所以应尽量避免在近场区进行

缺陷定量。

14、圆盘声源超声场在近场区有什么特点？

答：圆盘声源超声场在近场区特点是：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不利，甚至可能漏检。

15、超声检测中常见规则反射体有哪些？

答：超声检测中常见规则反射体有平底孔、长横孔、短横孔、球孔和大平底等。

16、方晶片横波斜探头的声场与圆晶片纵波直探头的声场有哪些主要区别？

答：主要区别有：（1）斜探头的声场处于斜楔和工件两个介质之中，比较复杂；（2）斜探头的近场区长度不仅受晶片尺寸及频率影响，还与其K值有关；（3）同样尺寸和频率的方晶片指向性比圆晶片好；（4）斜探头的指向角上下不对称。

17、什么是假想横波波源？

答：横波探头辐射的声场由第一介质中的纵波声场与第二介质中的横波声场两部分组成，两部分声场是折断的，为了便于理解计算，特将第一介质中的纵波波源转换为轴线与第二介质中的横波波束轴线重合的假象横波波源，这时整个声场可视为由假想横波波源辐射出来的连续的横波波源。

18、什么叫超声检测的断角反射？有什么特点？

答：超声波在两个垂直平面构成的直角内的反射称为断角反射。在断角反射中，超声波经历了两次反射，二次反射回波与入射波互相平行，单方向相反。当以一定的入射角入射端角时，可能产生波形转换。

19、什么是A VG曲线？A VG曲线中的A、V、G的含义？AVG

曲线可分为哪几类？

答：A VG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。A VG曲线可用

于缺陷定量和灵敏度调整。A VG

曲线按通用性分为通用A VG和

实用A VG；按波型不同分为纵波

A VG和横波A VG；根据反射体

不同分为平底孔A VG和横空

A VG等。

20、在超声检测中，什么是距离

——波幅曲线？该曲线有何用

途？

答：描述某一反射体回波高度随

距离变化的关系曲线为距离—

—波幅曲线。可用来：（1）调整

检测灵敏度；（2）判定缺陷大小，

为评定缺陷提供依据。

21、脉冲反射式超声检测用探头

对晶片有什么要求？

答：脉冲反射式超声检测用探头

对晶片要求有：(1)转换效率要

高，要获得较高的灵敏度宜选K

（机电耦合系数）大的晶片；（2）

晶片被激励后应能迅速恢复到

静止状态，以获得较高的纵向分

辨率和较小的盲区；（3）要有较

好的波形，获得好的频谱包络；

（4）声阻抗适当；（5）高温检

测时，居里点温度要高；（6）大

尺寸探头，应选择介电常数小的

晶片。

22、今有一超声探头型号为

5P20FG10Z，这时什么探头？其

组成项目的代号是和意思？

答：这是一只分割式双晶直探

头，频率为5MHz，晶体材料为

镐钛酸铅，分割前晶片直径为

20mm，钢中声束交汇区深

10mm。

23、请简述CSK-Ⅰ试块与ⅡW

试块相比，有哪些改变？这些该

改变有何用途？

答：CSK-Ⅰ试块与ⅡW试块相

比，改变及用途如下：（1）将R100

该为R50、R100阶梯圆弧，同时

获得两次反射波，用来调整横波

扫描速度比例；（2）把Φ50改为

Φ40、Φ44、Φ50台阶孔，用来

分辨斜探头的分辨力；（3）把折

射角度表示改为K值表示。

24、使用超声检测试块应注意些

什么？

答：使用超声检测试块应注意

（1）试块要在适当的位置编号，

以防混淆；（2）试块在使用和搬

运过程中应注意防护，防止碰伤

和擦伤；（3）使用试块时应注意

清楚反射体内的油污和锈蚀；

（4）注意防止试块锈蚀；（5）

注意防止试块变形，平板试块应

尽可能立放，防止重压；（6）标

准试块属标准物质，需有法定资

质的机构出具的合格证书。

25、请说出CSK-Ⅰ试块的主要

作用？（斜探头、直探头）

答：CSK-Ⅰ试块的主要作用（1）

测斜探头的入射点、折射角（K

值）；（2）调整斜探头探测范围

和扫描速度；（3）测斜探头声束

轴线的偏离；（4）测斜探头的分

辨力；（5）调整直探头的扫描速

度和扫描速度；（6）测直探头分

辨力；（7）测仪器的水平线性、

垂直线性和动态范围；（8）测直

探头与仪器的盲区范围。

26、脉冲反射式超声检测仪的主

要性能指标有哪些？

答：检测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。水平线

性：也称时基线性或扫描线性，

是指检测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。水平线性的好坏用水平

线性误差来表示。垂直线性：也

称放大线性或幅度线性，是指检

测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

线性的好坏用垂直线性误差来表示。动态范围：是检测仪荧光屏上反射波高从满副降至最小可辨认值时仪器衰减器的变化范围。以仪器的衰减器调节量（dB数）表示。

27、制定超声检测工艺时，选择超声波探头应主要考虑哪些因素？

答：超声波探头种类很多，性能各异，应根据检测对象和特定缺陷性质，合理选择探头。主要考虑因素为：（1）频率的选择；（2）晶片尺寸的选择；（3）探头角度的选择；（4）特殊探头的选择。

28、超声检测中应考虑的补偿内容有哪些？

答：应考虑的补偿内容有：表面耦合差、曲面、材质衰减等。29、什么叫超声检测灵敏度、基准灵敏度和扫描灵敏度？通常以什么来表示？

答：超声检测灵敏度是指在确定的探测范围的最大声程处发现规定大小缺陷的能力；基准灵敏度一般指的是记录灵敏度，它通常用于缺陷的定量和缺陷的等级评定；扫差灵敏度则主要是指实际检测灵敏度，可高于基准灵敏度。通常灵敏度以标准反射体的当量尺寸来表示。

30、常用的调节超声检测灵敏度的方法有那几种，举例说明。答：常用的调节超声检测灵敏度方法有试块调节法和工件底波调节法。试块调节法包括以试块上人工标准反射体调节和以试块底波两种方式。工件底波调节法包括计算法，A VG曲线法，底面回波高度法等多种方式，检测时应按不同的对象进行选择。如：中、薄板材，底波法；厚板，试块法；焊缝，试块法。锻件按形状，试块法、底波法（声程≥3N）。

31、圆柱形锻件周向检测和细长类锻件轴向检测中，常见的非缺

陷回波有哪几种？各是怎样形

成的？

答：锻件检测中常见的非缺陷回

波有以下几种：（1）三角反射波：

周向检测圆柱形锻件时由于探

头与圆柱面接触面积小，波束严

重扩散，在示波屏上出现两个三

角反射波。这两个反射波的声程

分别为1.3d和1.67d（d为圆柱

体直径），据此可以鉴别三角反

射波。（2）迟到波：轴向检测细

长类锻件时，由于波型转换，在

示波屏上出现迟到波，在波底之

后，间距为0.76d。（3）610反射

波：由610倾斜缺陷反射形成。

（4）轮廓回波：由外形轮廓形

成。

32、钢板中常见的缺陷有哪几

种？钢板检测为什么采用直探

头？

答：钢板中常见的缺陷有分层、

折叠、白点等，裂纹很少。由于

钢板中的分层、折叠等缺陷是在

轧制过程中形成的，一般平行于

板面，故钢板检测采用直探头。

33、钢板超声检测基准灵敏度的

调整由板厚确定，通常有哪些方

法？

答：板厚不小于3N时，可取钢

板完好处的一次底波来调整；也

可用大于等于40mm相应厚度试

块上Φ5平底孔的一次反射波

（50%波高）调整；对于板厚不

大于20mm时，可用相应厚度试

块上的一次底波来调整。

34、钢板超声检测中，发现哪几

种情况之一即可为缺陷？

答：设缺陷一次反射波为F1，一

次底波为B1，则（1）F1≥50%；

（2）B1＜100%，且F1/B1≥

50%；（3）B1＜50%即作为缺陷。

35、钢板超声检测中，用双晶直

探头确定缺陷尺寸，应如何操

作？

答：探头移动方向应与其隔声层

垂直，使缺陷波F下降到基准灵

敏度条件下25%屏高，或使

F1/B1≥50%，此时探头中心点的

移动距离即为缺陷指示长度，探

头中心点即为缺陷的边界点。

36、试说明无缝钢管纵向、横向

缺陷超声检测的一般方法？

答：无论是手工还是自动检测，

无缝钢管纵向缺陷一般采用横

波进行周向扫查检测，无缝钢管

横向缺陷一般采用横波进行轴

向扫查检测。可用耦合良好的斜

探头或聚焦斜探头。接触法、液

侵法使用线聚焦或点聚焦探头。

每根钢管应从端头沿相反方向

各检查一次。

37、在超声检测的缺陷定量中，

由缺陷自身影响的主要因素有

哪些？

答：由缺陷自身影响超声检测缺

陷定量的主要因素有：缺陷的形

状；缺陷的取向；缺陷的大小和

缺陷波的指向性；缺陷的性质；

缺陷表面粗糙度；缺陷的位置

等。

38、在超声检测的缺陷定位中，

由于检测人员操作不当引起的

原因有哪些？

答：由于检测人员操作不当引起

的原因有（1）仪器时基线比例

调节不当，时基线比例误差大；

（2）测量的探头入射点、K值

误差大；（3）定位方法不当，对

曲面工件超声检测没有考虑曲

率修正。

39、在超声检测中，影响缺陷定

位的因素有哪些？

答：影响缺陷定位的因素有（1）

仪器的影响：仪器的水平线性误

差大小影响缺陷定位的准确性；

（2）探头的影响：探头声束偏

离、探头声束双峰、斜楔磨损使

探头K值变化、探头半扩散角大

小；（3）工件的影响：工件表面

粗糙度、工件材质、工件表面形

状、工件边界、工件温度、工件

中的缺陷情况；（4）操作人员的影响：工作经验、仪器调节、操作方法。

40、在用直探头超声检测锻件中，出现底面回波明显降低或消失的原因有哪些？（不包括仪器、探头、探头线造成的原因）答：出现底面回波明显降低或消失的原因有（1）存在与表面呈较大角度的缺陷；（2）工件的晶粒粗大；（3）工件的材质疏松；（4）工件底面与检测面不平行；（5）工件表面耦合条件差；（6）存在近表面大缺陷。

41、锻件超声检测中利用锻件底面反射回波调节检测灵敏度有什么好处？对锻件有何要求？答：优点：（1）可不考虑检测面耦合差补偿；（2）可不考虑材质衰减差补偿；（3）可不使用试块。要求：（1）工件厚度≥3N；（2）工件底面应与检测面平行，或是圆柱曲底面；（3）工件底面应平滑平整，且不得与其他透声物质接触。

42、奥氏体不锈钢锻件和碳钢锻件的超声检测有哪些主要区别？

答：奥氏体不锈钢锻件超声检测所用探头频率较低，试块平底孔尺寸稍大，材质衰减量大，缺陷记录和分级与碳钢不同。

43、铸件超声检测主要有什么困难？

答：铸件超声检测的困难有：（1）透声性差：组织不致密，晶粒粗大；（2）声耦合差：表面粗糙；（3）干扰杂波多：形状比较复杂。

44、铸件超声检测中哪几种情况可以作为缺陷记录？

答：铸件超声检测中一下情况可以作为缺陷记录：（1）缺陷回波幅度达到距离—波幅曲线者；（2）底面回波幅度降低量≥12dB者；（3）不论缺陷回波高低，认为是线状或片状缺陷者。

45、简述焊缝超声检测中选择斜

探头折射角的原则。

答：选择斜探头折射角应从以下

三个方面考虑：（1）声束能扫查

到整个焊缝截面；（2）使声束中

心线尽量与主要危险性缺陷垂

直或有效相交；（3）保证有足够

的检测灵敏度。

46、焊缝超声检测常用的耦合剂

有哪些？现场超声检测为啥那

么多数用浆糊作耦合剂？

答：焊缝超声检测常用的耦合剂

有机油、甘油、浆糊润滑油和水

等。现场超声检测用浆糊作为耦

合剂主要是因为耦合性较好。有

粘性、价格便宜、容易清洗等。

47、焊缝超声检测中，横波入射

时，端角反射有何特点？超声检

测单面焊根部未焊透缺陷时，探

头K值应如何选择？

答：焊缝超声检测中，横波入射

时，入射角在300及600附近，

端角反射率最低。入射角在350

及550时，断角反射率最高。探

测根部未焊透时，为取得最高的

断角反射率，应选择K=0.7-1.43

的探头，避免选择K≥1.5的探

头。

48、焊缝超声检测中为什么采用

横波检测？

答：焊缝中的气孔、夹渣是立体

型缺陷，危害性较小。而裂纹、

未焊透、未溶和是平面型缺陷，

危害性较大。在焊缝检测中由于

加强高的影响及焊缝中裂纹、未

焊透、未溶和等危险性较大的缺

陷往往与探测面垂直或成一定

角度，因此一般采用横波检测。

49、焊缝超声检测中，测定缺陷

指示长度的方法有哪几种？各

适用于什么情况？

答：当缺陷波只有一个高点时，

用6dB法测定其指示长度。当缺

陷波存在多个高点，且端点波高

在Ⅱ区时，用端点6dB法测定其

指示长度，当缺陷波峰位于Ⅰ

区，如有必要，可用评定线作为

绝对灵敏度测其指示长度。

50、焊缝超声检测中，斜探头的

基本扫差方式有哪些？手工扫

差操作本身应注意什么？

答：锯齿形、左右、前后、转角、

环绕、平行、斜平行、串列式扫

查。注意左右摆动，得到最大反

射波，保持耦合平稳，扫差速度

≤150mm/s，探头的每次扫查覆

盖率大于探头直径的15%，探头

移动区直射法为0.75P，一次反

射法为1.25P（P=2TK）。

51、超声检测堆焊层常用的方法

有哪几种？

答：超声检测堆焊层常用的方法

有（1）对于堆焊层内的缺陷，

一般采用纵波双晶直探头从堆

焊层侧或母材侧进行检测；（2）

对于堆焊层和母材间的未溶和

缺陷，一般采用纵波直探头，从

母材侧进行检测或采用纵波双

晶直探头从堆焊层侧进行检测；

（3）对于堆焊层下母材热影响

区再热裂纹缺陷，一般采用纵波

双晶直探头或斜探头从堆焊层

进行检测。

52、试述奥氏体不锈钢焊缝超声

检测的不利因素。

答：奥氏体不锈钢焊缝的组织特

点是晶粒粗大且具有方向性，超

声检测的困难主要有：（1）组织

不均匀，噪声大，信噪比低；（2）

晶粒粗大，超声波的变形波多，

声束发生扭曲；（3）散射衰减严

重。

53、什么叫“无损检测”？无损

检测的目的是什么？常用的无

损检测方法有哪些？

答：在不破坏产品的形状、结构

和性能的情况下，为了了解产品

及各种结构物材料的质量、状

态、性能及内部结构所进行的各

种检测叫做无损检测；无损检测

的目的是：改进制造工艺、降低

制造成本、提高产品的可靠性、保证设备的安全运行。常用的无损检测方法有：射线检测（RT）、超声波检测（UT）、磁粉检测（MT）、渗透检测（PT）、涡流检测（ET）和目视检测（VT）。

54、指出下列四种情况下因为探头斜楔磨损而导致折射声束轴线方向变化的情况(实线为原始斜楔面,虚线为磨损後的斜楔面) 折射角：a.变大，b.变小，折射声轴线：c.偏左，d.偏右

55、除了频率、晶片材料、晶片尺寸等影响声场性能的指标外，超声波斜探头还有哪些技术指标?

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

56、怎样选择超声波探伤的频率? 答：超声频率在很大程度上决定了超声波探伤的检测能力。频率高、波长短、声束窄、扩散角小，能量集中，因而发现小缺陷的能力强，分辨力高，缺陷定位准确；但缺点是在材料中衰减大，穿透能力差，对细晶粒材料，如锻件、焊缝等，常用频率为2.5～5MHz，只有在对很薄工件探伤，并对小缺陷检出要求很高时，才使用10MHz 频率。对粗晶材料，为减少晶界反射，避免林状回波，增大穿透能力，常使用低频。另外，当试件表面粗糙度较大时，选择低频有助减少耦合时的侧向散射。一般对铸钢、奥氏体不锈钢焊缝，可采用0.5～1MHZ 的频率，对铸铁、非金属材料，甚至使用几十千Hz 的低频。57、探伤钢板时，常采用哪几种方法进行扫查?各适用于什么情况?

答：根据钢板的用途和要求不同，采用的主要检查方法分为全面扫查、列线扫查、边缘扫查和格子扫查等几种。

（1）全面扫查：对钢板作100%的检查，每相邻两次检查应有10%重复扫查面，探头移动方向垂直于压延方向，全面检查用于重要的要求高的钢板探伤。（2）列线扫查：在钢板上划出等距离的平行列线，探头沿列线扫查，一般列线间距为100mm，并垂直于压延方向。

（3）边缘扫查：在钢板边缘的一定范围内作全面扫查。

（4）格子扫查：在钢板边缘50mm 范围内作全面扫查，其余按200×200 的格子线扫查。