超声波课后习题答案
超声检测习题及答案
一、判断题第一单元（物理基础）1、波动过程中能量传播是靠相邻两质点的相互碰撞来完成的。
（F）2、波只能在弹性介质中产生和传播。
（F）3、由于机械波是由机械振动产生的，所以波动频率等于振动频率。
（O）4、由于机械波是由机械振动产生的，所以波长等于振幅.。
（F）5、传声介质的弹性模量越大，密度越小，声速就越高。
（O）6、物体作谐振动时，在平衡位置的势能为零。
（O）7、一般固体介质中的声速随温度的升高而增大。
（F）8、由端角反射率试验结果推断，使用K≥1.5的探头探测单面焊焊缝根部未焊透缺陷，灵敏度较低，可能造成漏检。
（O）9、超声波扩散衰减的大小与介质无关。
（O）10、超声波的频率越高，传播速度越快。
（F）11、介质能传播横波和表面波的必要条件是介质具有切变弹性模量。
（O）12、频率相同的纵波，在水中的波长大于在钢中的波长。
（F）13、既然水波能在水面传播，那么超声表面波也能在液体表面传播。
（F）14、因为超声波是由机械振动产生的，所以超声波在介质中的传播速度即为质点的振动速度。
（F）15、如材质相同，细钢棒（直径<λ）与钢锻件中的声速相同。
（F）16、在同种固体材料中，纵、横波声速之比为常数。
（O）17、不同的固体介质，弹性模量越大，密度越大，则声速越大。
（F）18、表面波在介质表面作椭圆振动，椭圆的长轴平行于波的传播方向。
（F）19、波的叠加原理说明，几列波在同一介质中传播并相遇时，都可以合成一个波继续传播。
（F）20、在超声波传播方向上，单位面积、单位时间通过的超声能量叫声强。
（F）21、超声波的能量远大于声波的能量，1MHz的超声波的能量相当于1KHz声波能量的100万倍。
（O）22、声压差2倍，则两信号的分贝差为6dB（分贝）。
（F）23、材料的声阻抗越大，超声波传播时衰减越大。
（F）24、平面波垂直入射到界面上，入射声压等于透射声压和反射声压之和。
（F）25、平面波垂直入射到界面上，入射能量等于透射能量和反射能量之和。
超声检测习题及答案
一、判断题第一单元（物理基础）1、波动过程中能量传播是靠相邻两质点的相互碰撞来完成的。
（F）2、波只能在弹性介质中产生和传播。
（F）3、由于机械波是由机械振动产生的，所以波动频率等于振动频率。
（O）4、由于机械波是由机械振动产生的，所以波长等于振幅.。
（F）5、传声介质的弹性模量越大，密度越小，声速就越高。
（O）6、物体作谐振动时，在平衡位置的势能为零。
（O）7、一般固体介质中的声速随温度的升高而增大。
（F）8、由端角反射率试验结果推断，使用K≥1.5的探头探测单面焊焊缝根部未焊透缺陷，灵敏度较低，可能造成漏检。
（O）9、超声波扩散衰减的大小与介质无关。
（O）10、超声波的频率越高，传播速度越快。
（F）11、介质能传播横波和表面波的必要条件是介质具有切变弹性模量。
（O）12、频率相同的纵波，在水中的波长大于在钢中的波长。
（F）13、既然水波能在水面传播，那么超声表面波也能在液体表面传播。
（F）14、因为超声波是由机械振动产生的，所以超声波在介质中的传播速度即为质点的振动速度。
（F）15、如材质相同，细钢棒（直径<λ）与钢锻件中的声速相同。
（F）16、在同种固体材料中，纵、横波声速之比为常数。
（O）17、不同的固体介质，弹性模量越大，密度越大，则声速越大。
（F）18、表面波在介质表面作椭圆振动，椭圆的长轴平行于波的传播方向。
（F）19、波的叠加原理说明，几列波在同一介质中传播并相遇时，都可以合成一个波继续传播。
（F）20、在超声波传播方向上，单位面积、单位时间通过的超声能量叫声强。
（F）21、超声波的能量远大于声波的能量，1MHz的超声波的能量相当于1KHz声波能量的100万倍。
（O）22、声压差2倍，则两信号的分贝差为6dB（分贝）。
（F）23、材料的声阻抗越大，超声波传播时衰减越大。
（F）24、平面波垂直入射到界面上，入射声压等于透射声压和反射声压之和。
（F）25、平面波垂直入射到界面上，入射能量等于透射能量和反射能量之和。
超声波习题及答案
1.下列材料中声速最低的是（a）：a.空气 b.水 c.铝 d.不锈钢2.一般来说，在频率一定的情况下，在给定的材料中，横波探测缺陷要比纵波灵敏，这是因为（a）a.横波比纵波的波长短b.在材料中横波不易扩散c.横波质点振动的方向比缺陷更为灵敏d.横波比纵波的波长长3.超声波探伤用的横波，具有的特性是（a）a.质点振动方向垂直于传播方向，传播速度约为纵波速度的1/2b.在水中传播因波长较长、衰减小、故有很高的灵敏度c.因为横波对表面变化不敏感，故从耦合液体传递到被检物体时有高的耦合率d.上述三种都不适用于横波4.超过人耳听觉范围的声波称为超声波，它的频率高于（b）a.20赫b.20千赫c.2千赫d.2兆赫5.频率为2.5MHZ的纵波在探测钢时的波长是(a)a.2.34mmb.1.3mmc.2.6mmd.1.26mm6.超声波到达两个不同材料的界面上，可能发生（d）a.反射b.折射c.波型转换d.以上都是7.当某些晶体受到拉力或压力时，产生形变，从而晶体的表面上出现电荷，这种现象称为（a）效应，这一效应是可逆的：a.压电 b.振动 c.逆压电 d.应变8.波动的形式（波形）可以分为（e）a.球面波b.平面波c.柱面波d.活塞波e.以上都是9.超声波通过一定厚度的薄层介质时，若介质两侧的物质声阻抗相等，则薄层厚度为（a）时，将有最大的声压透过率a.1/2波长的整数倍b.1/4波长的奇数倍c.1/4波长的整数倍d.1/8波长的整数倍10.超声波由A介质透入B介质时，如果面对入射方向的界面为一个凹面，并且声速C A＜C B,则该曲面将对透过波（a）a.起聚焦作用b.起发散作用c.不起作用d.有时聚焦，有时发散11.在X≥3N的距离上，声程增加一倍时，横通孔的反射声压为原来的（a）a.1/2.8倍b.4倍c.1.42倍d.1/4倍e.1/8倍f.1/2倍g.2倍12.用入射角度为52°的斜探头探测方钢，下图中哪一个声束路径是正确的？（斜楔为有机玻璃）（d）13.纵波以20°入射角自水中入射至钢中，图中哪个声束路径是正确的？（d）14.锻件探伤中,如果材料的晶粒粗大,通常会引起(d)a.底波降低或消失b.有较高的"噪声"显示c.使声波穿透力降低d.以上全部15.如果仪器采用锯齿扫描发生器，其扫描锯齿波形的好坏程度，决定了扫描（c）的好坏。
超声原理课后作业答案(1)
第二章 医学超声的物理基础P46, Q2.8查表得：61.4810/Z Pa s m =⨯⋅水， 60=c=1.57310/Z Pa s m ρ⨯⋅肥肉（1）声强的反射系为：2()0.093%Z Z R Z Z -=≈+水肥肉水肥肉反射波的声强为：32r 0=110/I I R mW cm -⋅≈⨯（2）由能量守恒，折射波的声强为：2t 0r 0.999/I I I mW cm =-= （也可先求得声强透射系数24()Z Z T Z Z =+水肥肉水肥肉，再进一步求得折射波的声t 0I I T =⋅强）P46, Q2.15查表得脂肪的平均衰减系数：0.68/()dB cm MHz β=⋅， 脂肪对3MHz 超声波的衰减系数为： 2.04/f dB cm αβ=⋅=入射超声波的声强级为: 2200122010/10lg 10lg 140'10/I I W m L dB I W m -=== 经6cm 的脂肪衰减后，到脂肪-肾界面，声强级为：10127.76I I L L l dB α=-= 脂肪-肾界面的声强反射系数为：2()=0.0064Z Z R Z Z -=+脂肪肾脂肪肾在该界面反射的超声波声强级为： 21121000=10lg10lg =10lg 10lg 10lg 10lg 105.82'''I I I I R I L R L R dB I I I ⋅=+=+= 再经6cm 的脂肪，由换能器所接收的声强级为：3293.58I I L L l dB α=-=对应的声强为：'9.35823010 2.28/I I mW m ==换能器接收的声波平均功率为：33 2.2810P I S mW -=⋅=⨯（注：'122010/I W m -=）第三章 医用超声换能器P131, Q3.1解：（1）31.5410,0.5c m a cm f λ-==⨯=224 1.624N a Z cm λλ-== 1.220.188rad Dλθ== 注：若c 取340m/s ，Zn=7.35cm ，0.04148rad θ=（2）22414.64N a Z cm λλ-== 1.220.063rad Dλθ== 注：若c 取340m/s ，Zn=66.15cm ，0.01383rad θ=P131, Q3.2 该超声波的波长为： 1.54c mm f λ== 2.44f Fd D λ= 则，换能器的直径为： 2.4418.7f FD cm d λ==（注：如果声速选择340m/S, 则D=4.148cm ）。
超声检测习题及问题详解
一、判断题第一单元（物理基础）1、波动过程中能量传播是靠相邻两质点的相互碰撞来完成的。
（F ）2、波只能在弹性介质中产生和传播。
（ F ）3、由于机械波是由机械振动产生的，所以波动频率等于振动频率。
（O ）4、由于机械波是由机械振动产生的，所以波长等于振幅.。
（F ）5、传声介质的弹性模量越大，密度越小，声速就越高。
（O ）6、物体作谐振动时，在平衡位置的势能为零。
（O ）7、一般固体介质中的声速随温度的升高而增大。
（F ）8、由端角反射率试验结果推断，使用K≥1.5的探头探测单面焊焊缝根部未焊透缺陷，灵敏度较低，可能造成漏检。
（O ）9、超声波扩散衰减的大小与介质无关。
（O ）10、超声波的频率越高，传播速度越快。
（ F ）11、介质能传播横波和表面波的必要条件是介质具有切变弹性模量。
（O ）12、频率相同的纵波，在水中的波长大于在钢中的波长。
（F ）13、既然水波能在水面传播，那么超声表面波也能在液体表面传播。
（ F ）14、因为超声波是由机械振动产生的，所以超声波在介质中的传播速度即为质点的振动速度。
（F ）15、如材质相同，细钢棒（直径<λ）与钢锻件中的声速相同。
（ F ）16、在同种固体材料中，纵、横波声速之比为常数。
（O ）17、不同的固体介质，弹性模量越大，密度越大，则声速越大。
（F ）18、表面波在介质表面作椭圆振动，椭圆的长轴平行于波的传播方向。
（ F ）19、波的叠加原理说明，几列波在同一介质中传播并相遇时，都可以合成一个波继续传播。
（ F ）20、在超声波传播方向上，单位面积、单位时间通过的超声能量叫声强。
（ F ）21、超声波的能量远大于声波的能量，1MHz的超声波的能量相当于1KHz声波能量的100万倍。
（O ）22、声压差2倍，则两信号的分贝差为6dB（分贝）。
（F ）23、材料的声阻抗越大，超声波传播时衰减越大。
（ F ）24、平面波垂直入射到界面上，入射声压等于透射声压和反射声压之和。
超声检测习题及答案
一、判断题第一单元（物理基础）1、波动过程中能量传播是靠相邻两质点的相互碰撞来完成的。
（F）2、波只能在弹性介质中产生和传播。
（F）3、由于机械波是由机械振动产生的，所以波动频率等于振动频率。
（O）4、由于机械波是由机械振动产生的，所以波长等于振幅.。
（F）5、传声介质的弹性模量越大，密度越小，声速就越高。
（O）6、物体作谐振动时，在平衡位置的势能为零。
（O）78检。
910111213141516171819202122232425262728、界面上入射声束的折射角等于反射角。
（F）29、当声束以一定角度入射到不同介质的界面上，会发生波型转换。
（O）30、在同一固体材料中，传播纵、横波时声阻抗不一样。
（O）31、声阻抗是衡量介质声学特性的主要参数，温度变化对材料的声阻抗无任何影响。
（F）32、超声波垂直入射到界面时，声强反射率与声强透射率之和等于1.（O）33、超声波垂直入射到异质界面时，界面一侧的总声压等于另一侧的声压。
（O）34、超声波垂直入射到Z2>Z1的界面时，声强透射率大于1，说明界面有增强声压的作用。
（F）35、超声波垂直入射到异质界面时，当底面全反射时，声压往复透射率与声强透射率在数值上相等。
（O）36、超声波垂直入射时，界面两侧介质声阻抗差愈小，声压往复透射率愈低。
（F）37、当钢中的气隙（如裂纹）厚度一定时，超声波频率增加，反射波高也随之增加。
（O）38、超声波倾斜入射到异质界面时，同种波型的反射角等于入射角。
（F）39、超声波倾斜入射到异质界面时，同种波型的折射角总是大于入射角。
（F）40、超声波以10°角入射到水/钢界面，反射角等于10°。
（O）41、超声波入射到钢/水界面时，第一临界角约为14.5°。
（F）42、第二介质中折射的横波平行于界面时的纵波入射角为第一临界角。
（F）43、如果有机玻璃/铝界面的第一临界角大于有机玻璃/钢界面的第一临界角，则前者的第二临界角也一定大于后者。
医用物理学第09章_课后习题解答
a(
Z 2 Z 1 2 1.48 10 6 415 2 ) ( ) ≈0.999=99.9% Z 2 Z1 1.48 10 6 415
-2
9-7 某声音的声强级比声强为 10-6 W·m
的声音的声强级大 10dB 时，问此声音的声强是
多少? 解: 由声强级公式可知，声强为 10-6 W·m -2 的声音的声强级为
a1 (
Z 2 Z1 2 1524 10 3 0.41 10 3 2 ) ( ) ≈0.999=99.9% Z 2 Z1 1524 10 3 0.41 10 3 Z3 Z2 2 5571 10 3 1524 10 3 2 ) ( ) ≈0.325=32.5% Z3 Z2 5571 10 3 1524 10 3
fd
v v 10 f0 f0 500 Hz≈15Hz cv c 344
若火车驶向地面接收者，听到的频率 f 1 为 f 1 =f 0 +f d =（500+15）Hz=515Hz 若火车驶离地面接收者，听到的频率 f 2 为 f 2 =f 0 -f d =（500-15）Hz=485Hz 9-12 蝙蝠在洞中飞来飞去，它发出频率为 38000Hz 的超声，在一次朝着表面垂直的墙壁飞 行期间，它的运动速度为空气中声速的
f
3 10 8 c 6 1014 Hz≈5.5×1014 Hz f0 cv 3 10 8 3 10 7
9-11 火车以 10m·s -1 的速度行驶，机车鸣笛，其振动频率为 500Hz，求车厢中的旅客和站 在铁轨附近的人所听到汽笛声的频率各是多少? 解: 对于车厢中的旅客来说，他们相对火车是静止的，所以他们听到汽笛声的频率不会发生 变化，就是 500Hz。 对于地面上的人来说， 当火车向他迎面驶来时， 声源的运动速度为 v=10m· s -1 ， f 0 =500Hz， -1 c=344m·s ，这时产生的多普勒频移 f d 为
超声检测习题及答案
超声检测习题及答案 IMB standardization office【IMB 5AB- IMBK 08- IMB 2C】一、判断题第一单元（物理基础）1、波动过程中能量传播是靠相邻两质点的相互碰撞来完成的。
（F）2、波只能在弹性介质中产生和传播。
（F）3、由于机械波是由机械振动产生的，所以波动频率等于振动频率。
（O）4、由于机械波是由机械振动产生的，所以波长等于振幅.。
（F）5、传声介质的弹性模量越大，密度越小，声速就越高。
（O）6、物体作谐振动时，在平衡位置的势能为零。
（O）7、一般固体介质中的声速随温度的升高而增大。
（F）8、由端角反射率试验结果推断，使用K≥的探头探测单面焊焊缝根部未焊透缺陷，灵敏度较低，可能造成漏检。
（O）9、超声波扩散衰减的大小与介质无关。
（O）10、超声波的频率越高，传播速度越快。
（F）11、介质能传播横波和表面波的必要条件是介质具有切变弹性模量。
（O）12、频率相同的纵波，在水中的波长大于在钢中的波长。
（F）13、既然水波能在水面传播，那么超声表面波也能在液体表面传播。
（F）14、因为超声波是由机械振动产生的，所以超声波在介质中的传播速度即为质点的振动速度。
（F）15、如材质相同，细钢棒（直径<λ）与钢锻件中的声速相同。
（F）16、在同种固体材料中，纵、横波声速之比为常数。
（O）17、不同的固体介质，弹性模量越大，密度越大，则声速越大。
（F）18、表面波在介质表面作椭圆振动，椭圆的长轴平行于波的传播方向。
（F）19、波的叠加原理说明，几列波在同一介质中传播并相遇时，都可以合成一个波继续传播。
（F）20、在超声波传播方向上，单位面积、单位时间通过的超声能量叫声强。
（F）21、超声波的能量远大于声波的能量，1MHz的超声波的能量相当于1KHz声波能量的100万倍。
（O）22、声压差2倍，则两信号的分贝差为6dB（分贝）。
（F）23、材料的声阻抗越大，超声波传播时衰减越大。
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Δ 20lg 2λxf
2
πDf
解：
用探头径向探测 φ 1000mm 的圆柱形钢工件， CL=5900m/s，如何利用工
件
底波调节 500/ φ4 灵敏度？
2λxf
Δ
20lg
πD 2f
f
x2
B
解：
用探头径向探 400mm 的工件，如何利用 150mm 处 φ 4 平底孔调节
测
φ2 灵敏度？
400/
Δ12 40lg φ1x 2
40%，试计算复合层界面回波与底波相差多少 dB?
Z 2 Z1 Z 2 Z1
4Z1Z2
r2
(Z1 Z2 )2
Δ
BS
20lg
r2
20lg
解：
从钢材一面探测钢 / 钛复合板，已知 Z 钢=46× 106kg/m2·s， Z 钛 =×106kg/m2· s，不计扩散衰减和材质衰减，求： ①、复合界面声压反射 率。 ②、底波与复合界面回波的 dB 差值。 解：
用 IIW 试测定仪器的水平线性，当 B1 和 B5 分别对准和时， B2、B3 和 B4 分 别对准、、，求该仪器的水平线性误差为多少？
解：
用 CSK-IA 试块测定斜探头和仪器的分辨力，现测得台阶孔 φ 50、φ 44
反射波等高的波峰 高 h1=80%，波谷高 h2=25%，求分辨力为多少？
解：
* 示波屏上有一波高为满刻度的 100%，但不饱和。问衰减多少 dB 后， 该 波正好为 10%？ 解：
* 示波屏上有一波高为 80mm，另一波比它低 16dB，问另一波高为多 少？ 解：
* 示波屏上有一波高为 40%，衰减 12dB 后该波为多高？若增益 6dB 后该 波为多高？ 解：
不锈钢与碳钢的声阻抗差约为 1%，试计算超声波由不锈钢进入碳钢 时，
屏上同 时出现三次底波，其中 B2=50%，衰减器读数为 20dB，若不考虑 介质衰减， 求 B1 和 B3 达到 50%高时衰减器读数各为多少 dB？
x2
Δ12 20lg 2 x1
解：
已知 x≥3N，200mm 处 φ 2 平底孔回波高度为 24dB，求 400mm 处 φ
4 平底 孔和 800mm 处 φ 2 平底孔回波高度各为多少 dB？
CL=5900m/s，水中 CL=1480m/s。求钢中近声场长度
N' N2
解：
用、φ 20mm 纵波直探头水浸探伤铝板， 已知铝中近场长度为
20mm，铝中 CL=6260m/s，水中 CL=1480m/s。求水层厚度。 解：
用、φ 20mm 纵波直探头 探测 厚度为 150mm 的饼形锻件，已知示波
57
λ
a
解：
* 已知钢中 Cl ＝5900m/s，水中 Cl＝ 1480m/s.求、φ 20mm 纵波直探头在 钢中和水中辐射的纵波声场的近场区长度 N、半扩散角 θ 0 和未扩散区长
度
b 各为多少？
D2
4λ
0
70
λ
D
b
＝1.64N
解：
用、φ 20mm 纵波直探头水浸探伤钢板，已知水层厚度为 20mm，钢中
CS2=3200m/s，求探头入射角为多少度？
K tg β
sinα
Cl1
sinβ
Cs2
解：
已知钢中 CS 钢=3200m/s，某硬质合金中， CS 硬=4000m/s，铝中 CS 铝 =3080m/s，
求用探测钢的横波斜探头探测硬质合金和铝时的实际 K 值为多少？
解：
* 示波屏上有 A、B、C 三个波，其中 A 波高为满刻度的 80%，B 波为 50%， C 波为 20%。 ① 、设 A 波为基准（ 0dB），则 B、C 波各为多少 dB？ ② 、设 B 波为基准（ 10dB），则 A、C 波各为多少 dB？ ③ 、设 C 波为基准（ -8dB），则 A、B 波各为多少 dB？ 解：
超声检测公式及计算题
武玉林 O 一一年 5 月
铝（Al ）的纵波声速为 6300m/s，横波声速为 3100m/s。试计算 2MHz 声波在铝中的纵、横波波长。
c
解：
* 甘油的密度为 1270kg/m3 ，纵波声速为 1900m/s，计算其声阻抗
zc
解：
5P20 × 10K2 探头，楔块中声速 CL1=2700m/s，钢中声速 CL2=5900m/s，
φ
2
x
1
解：
用探头探测 500mm 的工件， CL=5900m/s，探伤中在 200mm 处发现一 缺陷，
其波高比 B1 低 12dB，求此缺陷的当量大小为多少？
解：
用水浸法探测 40mm 厚的钢板，要求钢板四次底波与第二次界面波重 合，
其水层距离应为多少？
nT
解： 用水浸二次波重合法探伤T=40mm 的钢板，仪器在钢试块上按1：2 调节
今有一批 φ 50× 6mm 的无缝钢管，采用水浸聚焦横波探伤，若透镜曲
复合界面的声压反射率。
解：
r Z 2 Z1 r Z 2 Z1
某工件厚度 T=240mm，测得第一次底波为屏高 90%，第二次底波为屏 高
15%，如果忽略反射损失，试计算该材料的衰减系数。
解：
试计算 5P14SJ 探头在水中的( CL=1500m/s)的指向角和近场区长度。
D2
4λ
70
λ
D
解：
试计算频率 f ＝5MH，z 边长 a＝13mm 的方形晶片，在钢中（ Cl ＝ 5900m/s ） 的主声束半扩散角为多少度？
扫描速度，并校正“零点” 。求： ①、水层厚度为多少？ ②、钢板中距上表面 12mm 的缺陷回波的水平刻度值为多少？
③、示波屏上 f =50 处缺陷在钢板中的位置？ 解：
用充水探头采用三次重合法检测 T=60mm 的钢板，水层厚度应调节为 多 少？ 解：
对钛/ 钢复合板在复层一侧作接触法检验，已知钛与钢的声阻抗差约为
用 K2 探头在 CSK--IA 试块上利用 R50 和 R100 反射面按水平 1∶1 调
节时 基线，两反射波应调在第几格？
50K l1 1 K 2 100K
2 l2 1 K
解：
用探头径向探测 φ 500mm 的圆柱形工件， CL=5900m/s，如何利用工件 底波 调节 500/ φ2 灵敏度？
解：
Δ
12
φ1 2 x
40lg
φ
2
x1
PZT--4 的声速 CL=4000m/s，如制作频率为的晶片，晶片厚度应 mm？ 为多少
N tf t t t 0 C2L Nf0t 2CfL0
某探头的频率常数 Nt=200Hz·m，频率 f= ，求该晶片厚度为多少？ 解：
解：
某探头晶片的波速 CL=5740m/s，晶片厚度 t= ，求该探头的标称频率为 多 少？ 解：