1、 http:/ 超声波探伤中的心算法一、 常用数值记住了以下常用对数值，就可以不用图表，不用计算器进行近似计算，其精度满足探伤要求。其中基本的数值有 9 个，标准数值有 8 个：基本数值40lg2=12db40lg3=19db40lg4=24db40lg5=28db40lg6=31db40lg7=33.7db40lg8=36db40lg9=38.1db40lg10=40db标准数值40lg =7db3240lg =5db440lg =4db540lg =3db6http:/ 40lg =2.7db7640lg =2.3db840lg =2.1db940lg =1.9db10上述数值可以归纳成
2、40lgj= 与 j=10 的统一表达式。知道了40j（其数值）即可求出 （对数值） ，反之亦然。二、 计算场当量之公式及其应用论证“距声源三倍近场区以远的声波近似于球面波”的文献很容易查找，恕不赘述。在此仅引用两个关键性的公式，得出计算场当量的一般公式：（1）20fASfPp（ 2）02ASB式中： -缺陷的反射声压fp-底面反射声压B-换能器起始声压0P-压电晶片面积AS-缺陷面积f-超声波波长-缺陷深度或工件厚度，即反射面与探测面之间的距离http:/ 设有两个缺陷：实际探伤过程中发现的缺陷 ，其深度为 ，面积为 ;f ffS定起始当量的假想平底孔 ，其深度为 ，面积为 ;其声压发bbb
3、射比值为： 202 222242202 4SAf ff ff fbbbSAbfb f f fPS 若缺陷发射声压比假想平底孔反射声压高 dB，则fbPgl22200gf fbfb fPgll2220gfbfl40gfbfl401fbf401fbf （3）f bjkhttp:/ 式中： 称为分贝系数401j称为深度系数fbk（3）式为起始当量是 ，工件厚度（或分层探伤之层深）为 时，b b求深度为 ， 分贝的场当量计算公式。0 时，j 101， （3）f式可简化为： fbk（4）fbf b对于具体的探伤工件而言， 、 （起始当量直径，厚度）均为定值。所以在 0db 条件下，即场波高度等于起始灵敏
4、度的给定屏高时，场当量与其深度成正比，全厚度探伤时 R1（即场不可能存在于底波之后 ） 。分层探伤时，超过分层深度的缺陷之 ，即fb fbR1。R 值是由于深度关系而扩大或缩小的倍数。例 1：叶轮厚 350mm， 2 起始灵敏度，在 150mm 深发现一个 0db缺陷，求其当量？解： 15033720.9fbkm例 2：顶盖厚 370mm，分层探伤，已定好 200mm 深 4 起始灵敏度，发现 300mm 深，有一个 0db 缺陷，求其当量？解： 30246fbkm若 0 则 1，j 的物理意义是由于场波比假想平底孔的理论波401j高值（即定起始灵敏度调整归零时的给定波高）高出 分贝，所以此场
5、较同一深度的“零分贝当量”要大若干倍，这个倍数值就是 j，可以由本文开始介绍的十七个常用对数值求出足够准确的近似值。例 3：平顶盖厚 350mm，4 起始灵敏度，在 200mm 深，发现一个27db 的缺陷，求其当量？解： 2740 635514231fbjk mhttp:/ 三、 底与假想平底孔的分贝差探伤中定起始灵敏度，实际上就是先求出相应于工件厚度（或分层深度处）的底波与同一深度的假想平底孔(如 2)反射波的分贝量，通过调整归零的具体操作，使底波与假想孔反射波的差值出现在屏幕上。以下就几种特例求出底/孔分贝差，最后写出一般表达式。（一） 平面锻件全深度探伤时，底/孔分贝差的计算先求出大平
6、底与同一深度假想平底孔的反射声压比 02022SAbSff fPS（5）22bf fPggSll由（5）式可以看出，底/孔分贝差值仅与频率、深度、起始当量直径有关，众所周知，在 2.34mm （即 f2.5mc）100mm， mm(2 起始灵敏度) 时：fS2102.3410.bfPgglldb但是，频率不是 2.5mc，深度不是 100，起始灵敏度又不等于 2 时，如何计算分贝差呢？由（5）式：http:/ 24210 22222010()2.54.51012.50( ().54.31020 0()02.51.42422.53cfbf fPgggSnggg gggggglllnl fmccc
7、ml nfmcfl lnllcfdBlllcA.0(6)nVW式中： 称为起始当量修正值42gVl称为频率修正值0.5gfWlmc例 4：工件厚 400mm， 4 起始灵敏度，使用 2mc 探头（如 USIP-型探伤仪就有此种探头）求底/孔分贝差？解： 4012gVldB2.5gfWlmc0412nd23.03.4bggfPllnVWdB（二） 平面锻件分层探伤时，底/孔分贝差值的计算设工件厚度为 ，在深度 处缺陷较多，为便利起见，可在 处分bF F层探伤，这时应求出 处的假想平底孔与工件底面反射声压之比。http:/ 022 (7)Ab FbFF bSPS或改为 0(71)FbFFPS亦可改
8、写为： 2(7)()bbFbFPS由（71） 202031.420(81)bFb bggggFgFFFllllnlPS由（72）可得 2().4(2)2bbb bggggbgFFF Flllll（81）的物理意义是：假定在 深处有一个大平底，其底/孔分贝差应为前两项，即，但是大平底实际上并不在该处，而在 处，大平底反3.420gFln b射声压要减弱，数值上等于第三项。（82）的物理意义如下：假定在 深处（即全厚度）有一个假想平底孔，其底/孔分贝差应为F前两项，即 ，但是实际上，假想平底孔应往前移至 处，31.420gbln F孔反射声压要增高，底/孔分贝差相应降低，其降低的数值上等于第三项。
9、考虑到探伤习惯，选用（82）式，令 ,称为分层修正值40bgFul231.2(9)bggbFPllnuVW例 5：有一工件厚 500mm，要求在 350mm 处分段探伤，起始灵敏度2，使用 2.5mc 探头，求：底/孔分贝差值。http:/ 解：5046.3200.51423.239ggbggbFuldBVlfWlmcndBPl lnuVWdB（三） 有中心孔的轴类锻件之底/孔分贝差中心孔轴类件的内孔反射声压与平面工件大平底的反射声压之比（为凸曲面的反射声压）：BP(式中 r 为工件内径，R 为外径)BbPrR202010(10)BFbBFggbBbgggFFrPrllRPlllr公式（10）
10、实际上是采用了一般表达式，平面锻件可看成 的特r殊形式，http:/ 1lim10lim10lim00gg gr r rlRrrll l此时（10）式的曲率修正项等于零， ，即可按（9）式计BbFP算，由于（9）式就是平面锻件底/孔差的表达式， （10）式则是在此基础上增加了曲率修正项的一般表达式，所以可以将（9）式代入（10）式得出一般公式： 2031.4201(1)BgggFPRllnluVWr例 6：在转子轴颈探伤，壁厚为 200mm，内孔直径为 100mm，以2.5mc 探伤，求 2 起始灵敏度的分贝差值？解： 2031.42015.304BgggFggPRllnlrlld例 7：使用
11、 2mc 探头探测转子，转子 90 内径，壁厚 435mm，在370mm 处缺陷较多，为鉴定 2 密集区需分层探伤，求起始灵敏度下底/孔分贝差值。解：2mmhttp:/ 4024352.7020.543110.20.2.5331.4013.4gbggFggggBgFVlulldBfWlmcRlldBrnlPRllnluVWdBrA四、 根据波高计算当量大小有时，将底波调至全屏高，若设备垂直线性良好，则可根据此时场波高度及深度计算当量大小。例 8：某工件厚 600mm，底波调至全屏高，在 320mm 处发现 屏高35的缺陷，求其当量大小，此时探头频率为 4mc。解：(1) 求 600mm 深底/
12、孔分贝差（例如与 2 假想平底孔之差）42031.420632.5bgggFPmcllldB(2)求场与底波的分贝差605224.33BggFPlldB(3)求场与假想平底孔的分贝差试想，孔较大平底低 39dB，场较大平底低 4.5dB，所以场比http:/ 孔要高出 43-4.538.5Db（4）求场当量394021106f bjk m五、 屏高与分贝的换算例 9：有一垂直线性较好的设备，将某波峰调至 5 格高，后再衰减2 分贝，问此时波峰应为几格高？520244ggll由前述可知：504gl所以 4故此波应降至 4 格高，同理可推算出降4dB、 6dB、 8dB、10dB、12dB 的相应
13、波高值，反之根据这些对应值可看出设备是否具备良好的垂直线性。例 10：有一波峰经衰减后降至给定高度 3 格屏高，分贝数为12dB，若再某同一图像上还有另外两个波峰，一为 3.5 格，一为 2格，分别求其 dB 值。(通过计算，不在动衰减器)解： 对于 3.5 格高的波峰而言3.5201.4gldBhttp:/ 其衰减分贝值应为 21+1.422.4dB对于 2 格高的波峰而言203.5gldB其衰减分贝值应为 21-3.517.5dB如果我们将给定波高固定，再在实践中反复演算几次，上下相差一两格的 dB 差值是不难记的，这样就会使探伤过程更迅速一些。六、 总结1、 常用对数值可以归纳为下表（ ）401,gjlj2,34,56,78,91923.7,368.1,4010,23456897,2.7,.3,2.,.jj2、 场当量计算公式401f bfbjkjk3、 底/孔分贝差公式2031.4201BgggFPRllnluVWrhttp:/ 式中：分层修正值 402gul起始当量修正值 gVl频率修正值 20.5gfWlmcn 为工件厚度除以 100 所得值R 为轴件外径r 为轴件内孔直径
