超声检测公式

超声检测公式 1.周期和频率的关系，二者互为倒数： T=1/f

2.波速、波长和频率的关系：C=f 或λ=fc 3.CL∶Cs∶CR≈1.8∶1∶0.9 4.常 用 固 体 的 密 度、声 速 与 声 阻 抗

种类  （g/cm3） σ CLb （m/s） CL （m/s） CS

（m/s） Z=C （×106g/cm2·s）

铝（Al） 铁（Fe） 铸铁 钢 铜（Cu） 有机玻璃 聚苯乙烯 环氧树脂 尼龙 2.7 7.8 6.9～7.3 7.8 8.9 1.18 1.05 1.1～1.25 1.1～1.2 0.34 0.28 0.28 0.35 0.324 0.341 5040 5180 3710 6260 5850～5900 3500～5600 5880～5950 4700 2730 2340～2350 2400～2900 1800～2200 3080 3230 2200～3200 3230 22601460 1150 1100 1.69 4.50 2.5～4.2 4.53 4.18 0.32 0.25 0.27～0.36 0.198～0.264 5.声压： P＝P1－P0 帕斯卡（Pa）微帕斯卡（μPa）1Pa＝1N/m2 1Pa＝106μP 6.声阻抗:Z＝p/u＝cu/u＝c 单位为克/厘米2·秒（g/cm2·s）或千克/米2·秒（kg/m2·s）

7.声强；I＝21Zu2＝ZP22 单位; 瓦/厘米2（W/cm2）或 焦耳/厘米2·秒（J/cm2·s） 8.声强级贝尔（BeL）。△＝lgI2/I1 （BeL） 9.声强级即分贝（dB） △＝10lgI2/I1 ＝20lgP2/P1 （dB） 10.仪器示波屏上的波高与回波声压成正比：△20lgP2/P1＝20lgH2/H1 （dB） 11.声压反射率、透射率： r=Pr / P0 t=Pt / P0

21//)1(1ZtZrtr

r=12120ZZZZPPr t=12202ZZZPPt

Z1—第一种介质的声阻抗； Z2—第二种介质的声阻抗

12.声强反射率： R=21212220212012022ZZZZrPPZPZPIIrrr

声强透射率：T=21221202212120220422ZZZZPPZZZPZPIIttt T+R=1 t－r=1 13.声压往复透射率；T往=00PPPPta．taPP=21221)(4ZZZZ 14.纵波斜入射: 1sinLLc=1sinLLc=1nsiSSc=2sinLLc=2sinSSc CL1、CS1—第一介质中的纵波、横波波速； CL2、CS2—第二介质中的纵波、横波波速； αL、α´L—纵波入射角、反射角； βL、βS—纵波、横波折射角； α´S—横波反射角。

15.纵波入射时：第一临界角α: βL=90°时αⅠ=arcsin21LLcc 第二临界角α：βS=90°时αⅡ=arcsin21SLcc 16.有机玻璃横波探头αL=27.6°～57.7°，有机玻璃表面波探头αL≥57.7° 17.横波入射：第三临界角：当α´L=90°时αⅢ=arcsin11LScc αⅢ=arcsin11LScc = arcsin59003230=33.2°当αS≥33.2°时，钢中横波全反射。 横波入射角αS（等于横波探头的折射角βS）=35°～55°，即K=tgβS=0.7～1.43时，检测灵敏度最高。 18.衰减系数的计算 1. 薄板：

—衰减系数，dB/m（单程）； )(mnBB

—两次底波分贝值之差，dB；δ为反射损失，每次反射损失约为（0.5~1)dB； X 为薄板的厚度 T：工件检测厚度，mm；N：单直探头近场区长度，mm；m、n—底波反射次数

2、厚板或粗圆柱体：

)(21BB—两次底波分贝值之差，dB；

19.圆盘波源辐射的纵波声场声压为 ：xFPxRPPss020 20.近场区的长度： ssssFRDDN222244

xmnBBnm)(2/lg20





xBB26/lg2021 21. 圆晶片辐射的声束半扩散角为：D/7000 22.波束未扩散区：NDbs64.144.22 23.矩形波源辐射的纵波声场：波束轴线上的声压:x≥3N时，xFPP/0 24.矩形波源的近场区的长度为： FN 25.矩形波源的半扩散角0:X方向的半扩散角为：a25700 Y方向的半扩散角为：b25700

26.近场区在两种介质中的分布: 1、基于钢中的近场区 21222124ccLDccLNNs

2、基于水中的近场区 21222124ccLDccLNNs）（）（ 2—介质Ⅱ钢中波长 2N—只有介质Ⅱ时，钢中近场长度； 1c—介质Ⅰ水中波速； 2c—介质Ⅱ钢中波速

27.横波轴线上的声压; coscos2sSKFP K—系数； SF—波源的面积； 2s—第二介质中横波波长； x—轴线上某点至假想波源的距离

28.横波声场近场区长度为：coscos2sSFN

29.横波声场中，第二介质中的近场区长度N为：2LNNcoscos2xFsS-tantan1L SF—波源的面积； 2s—第二介质中横波波长； 1L—入射点至波源的距离 2L—入射点至假想波源的距离

30.在第Ⅰ介质为有机玻璃;第二介质为钢Ⅱ的探头: cos/cos、tg/tg与K值的关系

K值 1.0 1.5 2.0 2.5

cos/cos 0.88 0.78 0.68 0.6

tan

/tan 0.75 0.66 0.58 0.5

31.横波半扩散角1. 对于圆片形声源：SSSDD020227022.1arcsin 2.对于矩形正方形声源：aaS2572arcsin0202 32规则反射体的反射波声压公式:

1.平底孔回波声压; 220xFFPxFPPfSfxf

任意两个距离和直径不同的平底孔反射波声压之比为： 1221211240lg20xDxDPPffff 2.长横孔回波声压; fPxDxFPfS220 任意两个距离、直径不同的长横孔回波分贝差为：312321211210lg20xDxDPPffff 3.短横孔回波声压; ffSfDxlxFPP20 任意两个距离、长度和直径不同的短横孔回波分贝差为： 21414222212112lg10lg20ffffffDDxxllPP

4.球孔回波声压： xDxFPPfSf40 任意两个距离度和直径不同的球孔回波分贝差为： 2121222112lg20lg20ffffDDxxPP 5.大平底面或实心圆柱体回波声压：xFPPSB20 两个不同距离的大平底回波分贝差为：122112lg20lg20xxPPBB 6.空心圆柱体 1.外柱面径向检测空心圆柱体：BPDdxFPS20 2.内孔检测圆柱体：BPdDxFPS20 注意：以上各种规则反射体的反射波声压公式均未考虑介质衰减，如果考虑介质衰减，则所有公式均应增加68.82axe

0P—波源的起始声压；SF—探头波源的面积，4/2SSDF： x—反射体至波源的距离。X≥3N fF—平底孔缺陷的面积，4/2ffDF —波长； fD—长横孔的直径 Lf：短横孔长度 D:空心圆柱体外经 d：空心圆柱体内径 ：介质单程衰减系数，dB/mm AVG曲线 33. 为了简化计算，进行归一化处理

SFxNxA， SfSfFFDDG

34.实用AVG曲线可由以下公式得到。 不同距离的大平底反射波dB差：1221lg20lg20xxPPBB

不同距离的不同大小平底孔反射波dB差：122121lg40lg20xDxDPPffff 同距离的大平底与平底孔反射波dB差：22lg20lg20ffBDxPP

35.当用平底面的和实心圆柱体曲底面调节灵敏度时，不同距离处的大平底与平底孔回波分贝差为：

)(22lg20lg2022fBBfffBBfxx－xDxPP



fx—平底孔缺陷至检测面的距离；fx≥3 Bx—锻件底面至检测面的距离 —材质衰减系数； λ—波长；fD—平底孔缺陷的当量直径； Bf—底波与平底孔缺陷的反射波分贝差 36.

不同平底孔回波分贝差为：)(2lg40lg202112211221xx－xDxDPPffff 12—平底孔1、2的dB差；1fD、2fD—平底孔1、2的当量直径； 1x、2x—平底孔1、2的距离。

37.当用空心圆柱体内孔或外圆曲底面调节灵敏度时，当量计算公式为：

)(2lg102lg20lg2022fBBfffBBfxx－DdxDxPP



d—空心圆柱体的内径；D—空心圆柱体的外径； “+”—外圆径向探测，内孔凸柱面反射； “-”—内孔径向探测，外圆凹柱面反射；

Bf—圆柱曲底面与平底孔缺陷的回波分贝差。