超声波检测级考试计算公式汇总

超声波检测2级基础知识计算公式超声波频率：f>20000Hz

声波频率：20Hz

次声波频率：f<20Hz

金属材料超声波检测常用频率：~10MHz

机械振动：T=1

f

谐振动方程：y=Acos(ωt+φ)

阻尼振动方程：y=A0e−βt cos(ωt+φ0)

受迫振动方程：y=Acos(Pt+φ)

机械波主要物理量：c=λf或λ=c/f

平面波波动方程：y=Acosω(t−x

c

)

柱面波波动方程：y=

√x ω(t−x

c

)

球面波波动方程：y=A

x cosω(t−x

c

)

无限大固体介质中声速

纵波：c L=√E

ρ√1−σ

(1+σ)(1−2σ)

横波：c s=√G

ρ√1 2(1+σ)

表面波：c R=0.87−1.12σ

1+σ√E

ρ

?1

2(1+σ)

同一介质中: c L

c s

=√2(1−σ)

1−2σ

c R

c s

=0.87+1.12σ

1+σ

c L>c s>c R c L：c s：c R=:1:

细长棒中纵波波速：c Lb=√E

ρ

钢中波速：c L =5900m/s c s =3230m/s 水中波速：c L =1480m/s

有机玻璃波速：c L =2730m/s c s =1460m/s 液体、气体中纵波声速：c =√B

ρ

超声场特征值

声压：P =−ωAsinω(t −x c ⁄) 声压幅值：P m =ρcωΑ=ρcu 质点振动速度：u =2πfΑ 声阻抗：Z =P u =ρc ⁄ 声强：I =

P 22Z

声强级（贝尔）：Δ=lg (I 2I 1⁄)

分贝差（dB ）：Δ=10lg (I 2I 1⁄)=20lg (P 2P 1⁄)=20lg (H 2H 1⁄) 奈培（NP ）：Δ=ln (P 2P 1⁄)

1NP= 1dB=

单一平面反、透射率 声压：r =

P r

P 0=

Z 2−Z 1

Z 2+Z 1

t =

P t P 0

=

2Z 2

Z 2+Z 1

声强：R =(Z 2−Z 1

Z 2+Z 1) T =4Z 1Z 2

(Z 2+Z 1) T+R=1 t-r=1

声压往复透射率： T =4Z 1Z 2

(Z 1+Z 2) 超声波倾斜入射界面

纵波折反射定律：

sinαL C L

=

sinα′L C L1

=

sinα′s C s1

=

sinβL C L2

=

sinβs C s2

第一临界角：αⅠ=arcsin C L1C L2 第二临界角：αⅡ=arcsin C L1C s2

横波折反射定律：

sinαs C s1

=

sinα′s

C s1

=

sinα′L C L1

=

sinβL C L2

=

sinβs C s2

第三临界角：αⅢ=arcsin

C s1C L1

有机玻璃/钢临界角：αⅠ=° αⅡ=° αⅢ= ° 平面波在曲界面上的反射

平面波入射球面时，曲面轴线上的反射声压：P x =P 0|

f x±f

| ,f=r/2

平面波入射到柱面时，曲面轴线上的反射声压：P x =P 0√|f x±f

| ,f=r/2

平面波在曲界面上的反射

平面波入射球面透镜时，曲面轴线上的反射声压： P x =tP 0|

f x±f

| ,f=r/2

平面波入射到柱面透镜时，曲面轴线上的反射声压： P x =tP 0√|

f x±f

| ,f=r/2

超声波衰减

薄板（t<200mm ）工件衰减系数：α=

20lg (B m B n ⁄)−δ

2(n−m )x

厚>200mm 板材及轴类件衰减系数：α=20lg (B 1B 2⁄)−6−δ

2x

纵波发射声场

圆盘波源近场区长度：N ≈D s 24λ

=

F s πλ

波速指向性和半扩散角

半扩散角：θ0=arcsin 1.22λD s ⁄≈70λD s ⁄ 波束未扩散区：b ≈

D s 22.44λ

=1.64N

矩形波源的纵波声场 YOZ 半扩散角：φ0=arcsin λ2b ≈57

λ2b

XOZ 半扩散角：θ0=arcsin

λ2a

≈57λ

2a

矩形波源的近场区长度： N =F s πλ

纵波近场区在两种介质中分布 水/钢近场区：基于钢计算 N ′

=N 钢−L

C 水C 钢

=

D s 24λ钢

−L

C 水C 钢

基于水计算 N ′=（N 水−L)

C 水C 钢

=(D s 24λ水

−L)

C 水C 钢

规则反射体

平底孔直径一定，距离增加一倍，其回波下降12dB 平底孔距离一定，直径增加一倍，其回波升高12dB 长横孔直径一定，距离增加一倍，其回波下降9dB 长横孔距离一定，直径增加一倍，其回波升高3dB 短横孔直径和长度一定，距离增加一倍，其回波下降12dB 短横孔直径和距离一定，长度增加一倍，其回波上升6dB 短横孔长度和距离一定，直径增加一倍，其回波升高3dB 球孔直径一定，距离增加一倍，其回波下降12dB 球孔距离不变，直径增加一倍，其回波上升6dB 大平底面距离增加一倍，其汇报下降6dB