超声波级别考试相关的问答题

1．产生超声波的必要条件是什么？

答：①要有作超声振动的波源（如探头中的晶片）。②要有能传播超声振动的弹性介质（如受检工件或试块）。2．液体中为什么只能传播纵波，不能传播横波？

答：凡能承受拉伸或压缩应力的介质都能传播纵波，液体虽然不能承受拉伸应力，但能承受压应力而产生容积变化，故液体介质可传播纵波。介质传播横波时，介质质点受到交变的剪切应力作用，液体介质不能承受剪切应力，故横波不能在液体中传播。

3．简述波的叠加原理？

答：①当几列波在同一介质中传播并相遇时，相遇处质点的振动是各列波引起的分振动的合成，任一时刻该质点的位移是各列波引起的分位移的矢量和。②相遇后的各列波仍保持它们各自原有的特性（频率、波长、振幅、振动方向等）不变，并按照各自原来的传播方向继续前进。③波的叠加原理描述了波的独立性，及质点受到几个波同时作用时的振动的叠加性。

4．何谓超声波声场？超声波声场的特征量有哪些？

答：充满超声波的空间或超声振动所波及的部分介质，称为超声波声场。描述超声波声场的物理量即特征量有声压、声强和声阻抗。1声压：超声波声场中某一点在某一瞬时所具有的压强P与没有超声波存在时同一点的静压强P之差，称为该点的声压。2声强：单位时间内通过与超声波传播方向垂直的单位面积的声能，称为声强。常用I表示。

3声阻抗：介质中某一点的声压P与该质点振动速度V之比，称为声阻抗，常用Z表示，声阻抗在数值上等于介质的密度与介质中声速C的乘积。

5．什么是波型转换？波型转换的发生与哪些因素有关？

答：①超声波入射到异质界面时，除产生入射波同类型的反射和折射波外，还会产生与入射波不同类型的反射或折射波，这种现象称为波型转换。②波型转换只发生在倾斜入射的场合，且与界面两侧介质的状态（液、固、气态）有关。

6．什么是超声波的衰减？引起超声衰减的主要原因有哪些？

答：超声波在介质中传播时，随着传播距离的增加，超声波的能量逐渐减弱的现象称为超声波的衰减。衰减的主要原因：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阵面的几何形状，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（反射、折射或波型转换），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（和波长相比）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磨擦（粘滞性）和热传导等因素，使声能转换成其他能量（热量）。这种衰减称为吸收衰减，又称粘滞衰减。散射衰减，吸收衰减与介质的性质有关，因此统称为材质衰减。

7．什么是压电晶体？举例说明压电晶体分为几类？

答：①某些晶体受到拉力或压力产生变形时，在晶体界面上出现电荷的现象称为正压电效应。在电场的作用下，晶体产生弹性形变的现象，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：如硫酸锂、碘酸锂、铌酸锂等。多晶体：如钛酸钡、钛酸铅、锆钛酸铝（PZT）等。

8．超声波检测利用超声波的哪些特性？

答：①超声波有良好的指向性，在超声波检测中，声源的尺寸一般都大于波长数倍以上，声束能集中在特定方向上，因此可按几何光学的原理判定缺陷位置。②超声波在异质介面上将产生反射、折射、波型转换、利用这些特性，可以获得从缺陷等异质界面反射回来的反射波及不同波型，从而达到探伤的目的。③超声波检测中，由于频率较高，固体中质点的振动是难以察觉的。因为声强与频率的平方成正比，所以超声波的能量比声波的能量大得多。④超声波在固体中容易传播。在固体中超声波的散射程度取决于晶粒度与波长之比，当晶粒小于波长时，几乎没有散射。在固体中，超声波传输损失小，探测深度大。

9．什么叫压电效应？

答：在某些物体上施加压力时，在其表面上产生电荷聚集的现象，称为正压电效应。反之，当把这种物体放在电场中，它自身产生形变，称为逆（或负）压电效应。压电效应是可逆的。

10．超声波检测利用超声波的哪些特性？

答：①超声波有良好的指向性，在超声波检测中，声源的尺寸一般都大于波长数倍以上，声束能集中在特定方向上，因此可按几何光学的原理判定缺陷位置。②超声波在异质介面上将产生反射、折射、波型转换、利用这些特性，可以获得从缺陷等异质界面反射回来的反射波及不同波型，从而达到探伤的目的。③超声波检测中，由于频率较高，固体中质点的振动是难以察觉的。因为声强与频率的平方成正比，所以超声波的能量比声波的能量大得多。④超声波在固体中容易传播。在固体中超声波的散射程度取决于晶粒度与波长之比，当晶粒小于波长时，几乎没有散射。在固体中，超声波传输损失小，探测深度大。

11．什么叫探伤灵敏度？常用的调节探伤灵敏度的方法有几种？

答：探伤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。有时也称为起始灵敏度或评定灵敏度。通常以标准反射体的当量尺寸表示。实际探伤中，常常将灵敏度适当提高，后者则称为扫查灵敏度或探测灵敏度。调节探伤灵敏度常用的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水试块底波调节两种方式。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。12．何谓缺陷定量？简述缺陷定量方法有几种？

答：超声波探伤中，确定工件中缺陷的大小和数量，称为缺陷定量。缺陷的大小包括缺陷的面积和长度。缺陷的定量方法很多，常用的有当量法，底波高度法和测长法。

13．什么是当量尺寸？缺陷的当量定量法有几种？

答：将工件中自然缺陷的回波与同声程的某种标准反射体的回波进行比较，两者的回波等高时，标准反射体的尺寸就是该自然缺陷的当量尺寸。当量仅表示对声波的反射能力相当，并非尺寸相等。当量法包括：①试块比较法：将缺陷回波与试块上人工缺陷回波作比较对缺陷定量的方法。②计算法：利用规则反射体的理论回波声压公式进行计算来确定缺陷当量尺寸的宣方法。③A VG曲线法：利用通用A VG曲线或实用AVG曲线确定缺陷当量尺寸的方法。

14．什么是缺陷的指示长度？测定缺陷指示长度的方法分为哪两大类？

答：按规定的灵敏度基准。根据探头移动距离测定的缺陷长度称为缺陷的指示长度。测定缺陷指示长度的方法分为相对灵敏度法和绝对灵敏度法两大类。①相对灵敏度法：是以缺陷最高回波为相对基准。沿缺陷长度方向移动探头，以缺陷波辐降低一定的dB值的探头位置作为缺陷边界来测定缺陷长度的方法。②绝对灵敏度法：是沿缺陷长度方向移动探头，以缺陷波幅降到规定的测长灵敏度的探头位置作为缺陷边界来测定长度的方法。

15．什么是缺陷定量的底波高度法？常用的方法有几种？

答：底波高度法是利用缺陷波与底波之比来衡量缺陷相对大小的方法，也称作底波百分比法。底波高度法常用两种方法表示缺陷相对大小：F/B法和F/B G法：①F/B法：是在一定灵敏度条件下，以缺陷波高F与缺陷处底波高B之比来衡量缺陷的相对大小的方法。②F/B G法：是在一定灵敏度条件下，以缺陷波高F与无缺陷处底波高B G之比来衡量缺陷相对大小的方法。底波高度法只能比较缺陷的相对大小，不能给出缺陷的当量尺寸。

16．简要说明钢板探伤中，引起底波消失的几种可能情况？

答：①表面氧化皮与钢板结合不好；②近表面有大面积的缺陷；③钢板中有吸收性缺陷（如疏松或密集小夹层）；

④钢板中有倾斜的大缺陷。

17．焊缝探伤时，斜探头的基本扫查方式有哪些？各有什么主要作用？

答：锯齿形扫查：是前后、左右、转角扫查同时并用，探头作锯齿形移动的扫查方法，可检查焊缝中有无缺陷。左右扫查：探头沿焊缝方向平行移动的扫查方法，可推断焊缝纵向缺陷长度。前后扫查：推断缺陷深度和自身高度。转角扫查：判定缺陷方向性。前后、左右、转角扫查同时进行，可找到缺陷最大回波，进而判定缺陷位置。环绕扫查：推断缺陷形状。平行、斜平行扫查及交叉扫查：探测焊缝及热影响区横向缺陷。串列式扫查：探测垂直平面状缺陷。

18．脉冲反射探伤法对探头晶片有什么要求？

答：①转换效率要高，尽可能降低转换损失，以获得较高的灵敏度，宜选用Kt（机电耦合系数）大的晶片。②

脉冲持续时间尽可能短，即在激励晶片后能迅速回复到静止状态，以获得较高的纵向分辩力和较小的盲区。③要有好的波形，以获得好的频谱包迹。④声阻抗适当，晶片与被检材料的声阻抗尽量接近，水浸法探伤时，晶片应尽量与水的声阻抗相近，以获得较高的灵敏度。⑤高温探伤时，居里点温度要高。⑥制造大尺寸（直径）探头时，应选择介电常数小的晶片。⑦探头实际中心频率与名义频率之间误差小，频谱包络无双峰。

19．锻件的超声波检测对仪器性能有哪些要求？

答：①仪器至少应具备1.25、2.5、5兆周三种频率和连续可调的50dB以上的衰减器。②在探测200mm厚的工件时，使用Φ2平底孔的灵敏度，仪器盲区应小于10mm。分辨力大于7mm。③水平线性误差应小于2%。④仪器衰减器的精度在任一12dB衰减时，误差不超过0.5dB。⑤仪器在探测深度为500mm的Φ2直径的平底孔时，衰减器上应有20dB的余量，反射波高应在满幅的75%以上。并且动态范围在10dB以上时，不允许有杂波出现。

⑥探伤的指向性好，要求无双峰，无歪斜，发射颇率误差不超过标定值的10%。

20．焊缝超声波检测中，干扰回波产生的原因是什么？我们怎样判别干扰回波？

答：焊缝超声波检测中，由于焊缝几何形状复杂，由形状产生干扰回波，另一方面是由于超声波的扩散、波型转换和改变传播方向等引起干扰回波。判别干扰回波的主要方法是用计算和分析的方法寻找各种回波的发生源，从而得知哪些是由于形状和超声波本身的变化引起的假信号，通常用手指沾耦合剂敲打干扰回波发生源、作为验证焊缝形状引起假信号的辅助手段。

21．何谓耦合剂？简述影响耦合的因素有哪些？

答：在探头与工件表面之间施加的一层透声介质，称为耦合剂。影响声耦合的主要因素有：

①耦合层厚度：厚度为λ/4的奇数倍时，透声效果差。厚度为λ/2的整数倍或很薄时，透声效果好。

②表面粗糙度：一般要求表面粗糙度不大于6.3μm。表面粗糙耦合效果差，表面光洁耦合效果好。

③耦合剂声阻抗：耦合剂声阻抗大，耦合效果好。

④工件表面形状：平面耦合效果最好，凸曲面次之，凹曲面最差。不同曲率半径耦合效果也不相同，曲率半径大，耦合效果好。

22．简述钢板探伤中“叠加效应”形成的原因及回波变化特征？

答：“叠加效应”多出现在板厚较薄，缺陷较小且位于板中心附近时。缺陷回波变化特征是：钢板各次底波前的缺陷多次回波F1、F2、F3、F4、F5...起始几次回波的波高逐渐升高，到某次回波后，波高又逐渐降低。这种效应的出现是由于不同反射路径的声波互相叠加的结果，随着缺陷回波次数的增加，回波路径逐渐增多，如F2比F1多3条路径，F3比F1多5条路径...路径多，叠加能量多，故缺陷回波逐渐升高。但路径进一步增加时，反射损失及衰减也增加，增加到一定程度后，损失和衰减的声能将超过叠加效应。因此缺陷波升高到一定程度后又逐渐降低。23．锻件探伤时，什么情况下用当量法定量？当量法有几种？

答：锻件探伤中，对于尺寸小于声束截面的缺陷一般用当量法定量。当量法分为试块比较法，计算法和A VG曲线法。当缺陷位于X＜3N区域内，可用试块比较法或当量A.V.G曲线法定量。当缺陷位于X≥3N区域，可用当量计算法或当量A.V.G曲线法定量。

24．何谓主声束？什么是声束的指向性？

答：①声源正前方声能集中的锥形区域称为主声束。②声源辐射的超声波定向，集中辐射的性质称为声束指向性。指向性的优劣常用指向角表示，指向角即为主声束的半扩散角，通常用第一零辐射角表示，即声压为零的主声束边缘线与声束轴线间的夹角。指向角θ0与波长和晶片直径的比值（λ/D）有关，D愈大，λ愈短θ0愈小，声束指向性愈好。

25．什么是端角反射？它有什么特征？

答：①超声波在工件（或试样）的两个互相垂直的平面构成的直角内的反向，称为端角反射。②端角反射中，同类型的反射波和入射波总是互相平行方向相反。端角反射中，产生波型转换，不同类型的反射波和入射波互相不平行。纵波入射时，端角反射率在很大范围内很低。横波入射时，入射角在30°及60°附近，端角反射率最低。入射角在35°-55°时，端角反射率最高。