无损检测李喜孟主编课后习题集答案解析

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1、第一章1、试述超声波的特点和适用范围。答：（1）特点：a)超声波的方向性好。b)超声波的穿透能力强。c)超声波的能量高。d)遇有界面时，超声波将产生反射、折射和波型转变。e）对人体无害。（2）适用范围：工业超声检测常用的工作频率为0.5~10MHz。较高的频率主要用于细晶材料和高灵敏度检测，而较低的频率则常用于衰减较大和粗晶材料的检测。有此特殊要求的检测工作，往往首先对超声波的频率作出选择，如粗晶材料的超声检测常选用1MHz以下的工作频率，金属陶瓷等超细晶材料的检测，其频率选择可达10~200MHz,甚至更

2、高。2、简述超声波有哪此基本波型和分类方法?答：超声波的基本波型：纵波L、横波S（T）、表面波R、板波（S型、A型）超声波有很多分类方法：主要的分类方法有按波振面的形状分类，按振动持续时间分类。纵波横波S型按质点的振动方向与声波板波传播方向之间的关系分类表面波A型平面波超声波的分类按波的形状分类柱面波球面波连续波按振动持续的时间分类脉冲波3、何谓超声场，它有哪些基本参量?答：（1）声场：充满超声波的空间，或在介质中超声振动所波及的质点占据的范围叫超声场。（2）基本参量：声压p，声强I，分贝和奈培，声阻抗；质

3、点振动位移、质点振动速度。4、试分述介质声参量的物理意义和数学表达式。答：声参量包括声阻抗、声速和声衰减系数。声阻抗：表示声场中介质对质点振动的阻碍作用。Z=P/V；声速：声波在介质中的传播速度；常用c表示，C=Eρ。声衰减系数：超声波在介质中传播时，随着传播距离的增加能量逐渐减弱的现象叫做超声波的衰减；5、简述超声波垂直人射时的r、t、R、T及界面两侧必须满足的边界条件。答：界面上反射声波压Pr与入射声波压P0之比称为界面的声压反射率，用r表示；界面上投射波声压Pt与入射波声压P0之比称为界面的声压透射率

4、，用t表示；界面上反射波声强Ir与入射波声强I0之比称之为声强反射率R；界面上投射声强It与入射声强I0之比称之为声强透射率T0；界面两侧的声波必须满足两个边界条件：1）一侧总声压等于另一侧，否则界面两侧受力不等，将会发生界面运动；2）两侧质点速度振幅相等，以保持波的连续性。6、默写斯涅尔定律，第一.第二临界角的数学表达式。答：斯涅尔定律：sinαLCL1=sinγLCL1=sinγSCS1=sinβLCL2=sinβSCL2式中，α——入射角，β——折射角，γ——反射角，L——纵波，S——横波第一临界角表

5、达式：当CL2>CL1时，必然有βL>βS；令βL=90°，得第一临界角：αⅠ=arcsinCL1CL2；当αL=αⅠ时，第二介质中将只存在折射横波。第二临界角表达式：若CS2>CS1,则βS>αL；令βS=90°，得：αⅡ=arcsinCL1CL27、何谓超声波的聚焦?简述水浸聚焦探头的设计思路。答：由斯涅耳定律可得，超声波平面波入射到C1C2的凸曲面上时，其投射波将聚焦。水浸聚焦探头：根据平面波入射到C1>C2的凸曲面上时，投射波将产生聚焦的原理设计制作的。聚焦探头中的声透镜，如果

6、为球面，将获得点聚焦；如果为柱面，将获得线聚焦。8、何谓超声场的近场区、远场区和指向性?答：近场区：X（声程）N时的区域为远场区；指向性：声场的指向性是指声场中θ方向的声压振幅Pmax（θ）与θ为0°时的声压振幅Pmax（θ）之比，它表达了声场中声压P的振幅与方向角θ之间的变化关系，以Dc来表示。Dc=2J1（Kasinθ）(Kasinθ)9、同一个探头发射超声波，传播介质分别为水、铝、钢和有机玻璃，试问，在哪种材料中越声波的扩散角最大?答：铝的扩散角最大，

7、因为超声波在铝中的波长最长。10、简述标准试块的作用和分类。答：标准试块可用于测试探伤仪的性能、调整检测灵敏度和声时的测定范围。例如我国的标准试块CSK-11、国际标准试块ⅡW、ⅡW2等。第二章1、对比射线检测和超声检测的优缺点和适用范围：答：射线检测：对气孔、夹渣、疏松等体积型缺陷的检测灵敏度较高，对于平面缺陷的检测灵敏度较低，如当射线方向与平面缺陷垂直是就很难检测出来，另外，射线对人体有害，需要有保护措施；超声波检测：方向性好、穿透力强、能量高、遇到界面时，超声波将反射、折射和波形的转换以及对人体无害2

8、、X射线、γ射线和中子射线是如何产生的？答：X射线：是一种两级电子管，将阴极灯丝通电加热，使之白炽而放出电子，在管的两板间加上几十甚至几百千伏电压后，由灯丝发出的电子即以很高的速度撞击靶面，此时电子能量的绝大部分将转化为热能散发掉，而极少一部分以X射线能量形式辐射出来。γ射线：是一种电磁波，可以从天然放射性原子核中产生，也可以从人工放射性原子核中产生，天然放射性同位素如镭-226、铀-235等，价格昂贵；人工放射