UTⅠ级超声检测 · 经典习题互动课件

20道经典题 · 答题互动 · 详细解析

20道经典题答题互动详细解析

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题型总览

01波长与声速计算★★★✓

02声阻抗与反射率★★★✓

03波型判断与传播条件★★✓

04A型探伤仪屏幕识读★★★✓

05临界角计算★★★✓

06DAC曲线理解★★★✓

076dB法测缺陷长度★★★✓

08试块选择与用途（连线题）★★✓

09K值与折射角换算★★★✓

10斜探头反向计算★★★✓

11近场区长度计算★★★✓

12扩散角计算★★✓

13综合计算（斜探头定位）★★★★✓

14检测方法选择★★★✓

15波形分析★★★✓

16工艺设计大题★★★★★✓

17声程修正与深度换算★★★✓

18表面波检测条件★★✓

19材料声速与波型判断★★✓

20波型与材料判断★★✓

题型一 · 经典题1

★★★ 高频考点

考点：c = λf · 单位换算

用2.5MHz直探头检测钢制工件，已知钢中纵波声速 c = 5900m/s。求超声波在钢中的波长 λ。

λ = 2.36 mm

第一步：明确已知条件
频率 f = 2.5 MHz = 2.5 × 10⁶ Hz
声速 c = 5900 m/s

第二步：选择公式
根据波速公式：c = λf → λ = c / f

第三步：代入计算
λ = 5900 / (2.5 × 10⁶) = 2.36 × 10⁻³ m = 2.36 mm

第四步：检验单位
c 单位 m/s，f 单位 Hz（1/s）→ 结果单位 m，换算 mm × 1000

⚠️ 易错点：2.5MHz = 2.5×10⁶ Hz，不是 2.5 Hz！这是丢分最多的地方。结果单位注意是 mm 还是 m。

题型一 · 经典题2

★★★ 高频考点

考点：λ = c/f · 对比分析

用5MHz直探头在有机玻璃楔块中检测，有机玻璃中纵波声速 c = 2700m/s。求超声波在有机玻璃中的波长。

λ = 0.54 mm

第一步：单位换算
f = 5 MHz = 5 × 10⁶ Hz

第二步：代入公式
λ = c / f = 2700 / (5 × 10⁶) = 0.54 × 10⁻³ m = 0.54 mm

对比总结

材料	声速(m/s)	频率(MHz)	波长(mm)
钢	5900	2.5	2.36
有机玻璃	2700	5	0.54

规律提炼
声速越低 → 波长越短（同频率下）
频率越高 → 波长越短（同声速下）
波长决定分辨力：波长越短，能发现越小缺陷

💡 规律：声速越低波长越短；频率越高波长越短。波长决定分辨力。

题型二 · 经典题3

★★★ 理解难点

考点：Z = ρc · 声压反射率

钢中纵波声速 c₁ = 5900m/s，密度 ρ₁ = 7800kg/m³；有机玻璃中纵波声速 c₂ = 2700m/s，密度 ρ₂ = 1180kg/m³。求：(1) 两种材料的声阻抗 Z₁ 和 Z₂；(2) 超声波从钢垂直入射到有机玻璃界面时的声压反射率 r。

(1) Z₁ = 46.02×10⁶ kg/(m²·s)，Z₂ = 3.19×10⁶ kg/(m²·s) (2) r ≈ 87%

(1) 声阻抗计算
公式：Z = ρc
钢的声阻抗：Z₁ = 7800 × 5900 = 46.02 × 10⁶ kg/(m²·s)
有机玻璃的声阻抗：Z₂ = 1180 × 2700 = 3.19 × 10⁶ kg/(m²·s)

(2) 声压反射率
公式：r = (Z₁ - Z₂) / (Z₁ + Z₂)
代入：r = (46.02 - 3.19) / (46.02 + 3.19) = 42.83 / 49.21 ≈ 0.87 = 87%

物理意义解读
反射率87% → 87%声波能量被反射回钢中，只有13%透射进入有机玻璃。
这正是超声波检测的基础：声阻抗差越大，反射越强。

⚠️ 易错点：r = (Z₁-Z₂)/(Z₁+Z₂)，注意分母是加号！87%是声压反射率，能量反射率 = r² ≈ 76%。

题型三 · 经典题4

★★ 记忆考点

考点：波型传播条件 · 记忆口诀

判断下列说法是否正确，并说明原因：

(1) 纵波可以在固体、液体、气体中传播。
(2) 横波可以在液体中传播。
(3) 表面波可以在液体表面传播。

(1) 纵波可以在固体、液体、气体中传播

(2) 横波可以在液体中传播

(3) 表面波可以在液体表面传播

(1) ✓ 正确 (2) ✗ 错误 (3) ✗ 错误

(1) 纵波传播条件 ✓
纵波靠介质的压缩和膨胀（体积弹性）传播
固体、液体、气体都具有体积弹性 → 正确

(2) 横波传播条件 ✗
横波靠介质的剪切弹性传播
液体没有固定形状，不能承受剪切力 → 错误。横波只能在固体中传播。

(3) 表面波传播条件 ✗
表面波（瑞利波）需要固体表面的剪切弹性
液体表面传播的是表面张力波，不是超声检测中的表面波 → 错误。超声表面波只能在固体表面传播。

🔥 记忆口诀："纵波固液气，横波只固体，表面沿边走"

题型四 · 经典题5

★★★ 应用考点

考点：A型屏幕识读 · 波形分析

在A型超声探伤仪屏幕上观察到三个回波：
• 波形A：出现在刻度0处，幅度最高
• 波形B：出现在刻度中间位置，幅度中等
• 波形C：出现在刻度最右端，幅度稳定

请判断：(1) 波形A、B、C分别是什么波？(2) 如果波形C消失，可能的原因是什么？

(1) A=始波，B=缺陷波，C=底波 (2) 缺陷很大阻挡声波到达底面；或工件底面不平/耦合不良

波形识别

波形	位置	特征	判断
A	刻度0（最左）	幅度最高	始波（发射脉冲）
B	刻度中间	幅度中等	缺陷波
C	刻度最右	幅度稳定	底波（底面反射）

底波消失原因
• 缺陷过大：阻挡声波到达底面
• 耦合不良：探头接触不好
• 底面粗糙：不平导致散射
• 工件形状：底面倾斜

解题技巧
有缺陷波 → 有缺陷
无底波 + 有缺陷波 → 缺陷可能很大
无底波 + 无缺陷波 → 耦合或仪器问题

💡 技巧："有缺无底缺很大，有底无缺可能好，底降缺升成正比"

题型五 · 经典题6

★★★ 理解难点

考点：临界角 · 斯涅尔定律

纵波从有机玻璃（c₁=2700m/s）入射到钢（c₂=5900m/s）。求：
(1) 第一临界角 α₁；
(2) 第二临界角 α₂。

(1) α₁ ≈ 27.6° (2) α₂ ≈ 57.7°

公式回顾
斯涅尔定律：sinα / c₁ = sinβ / c₂

(1) 第一临界角（纵波折射角β=90°）
sinα₁ / 2700 = sin90° / 5900 = 1 / 5900
sinα₁ = 2700 / 5900 ≈ 0.4576
α₁ = arcsin(0.4576) ≈ 27.6°

物理意义：入射角 < 27.6° → 钢中既有纵波又有横波；= 27.6° → 纵波沿界面传播；> 27.6° → 只有横波

(2) 第二临界角（横波折射角β=90°）
钢中横波声速 c₂' = 3230 m/s
sinα₂ / 2700 = 1 / 3230
sinα₂ = 2700 / 3230 ≈ 0.8359
α₂ = arcsin(0.8359) ≈ 57.7°

物理意义：入射角 > 57.7° → 钢中只有表面波。斜探头入射角设计在 27.6°~57.7° 之间。

⚠️ 易错点：第二临界角要用横波声速3230m/s，不是纵波5900m/s！记住常用值：α₁≈27.6°，α₂≈57.7°

题型六 · 经典题7

★★★ 高频考点

考点：DAC曲线 · 补偿原理

关于DAC曲线，下列说法正确的是：

A DAC曲线用于校准探伤仪的时间基线 ✓ 正确 ✗ 错误

B DAC曲线用于补偿不同深度缺陷的回波衰减 ✓ 正确 ✗ 错误

C DAC曲线可以改变超声波的频率 ✓ 正确 ✗ 错误

D DAC曲线只适用于直探头，不适用于斜探头 ✓ 正确 ✗ 错误

B

A. 错误
校准时间基线用标准试块（CSK-IA的R50/R100圆弧面），DAC曲线是在时间基线校准后制作的。

B. 正确 ✓
同一缺陷距离越远回波越低（衰减+扩散）。DAC曲线记录不同深度相同大小缺陷的回波高度，建立补偿曲线。实际检测时将缺陷回波与曲线对比，判断缺陷大小。

C. 错误
DAC曲线与频率无关，频率由探头决定。

D. 错误
DAC曲线既适用于直探头，也适用于斜探头（斜探头需声程修正）。

核心理解
DAC曲线本质是"公平比较"：同样大小缺陷，深的位置回波低 → 不能因为回波低就说缺陷小 → DAC把这个"不公平"补偿回来。

💡 核心：DAC曲线 = 公平比较。深的缺陷回波低不代表小，DAC补偿后才有可比性。

题型七 · 经典题8

★★★ 应用难点

考点：6dB法 · 半波高度法

用斜探头检测焊缝，发现一缺陷回波。将探头移至缺陷回波峰值处，标记为位置A。继续移动探头，当缺陷回波高度降至峰值的一半时，标记为位置B（左侧）和位置C（右侧）。已知B到C的距离为12mm。求该缺陷的指示长度。

12 mm

第一步：理解6dB法原理
6dB法 = 半波高度法
声压降低6dB ≈ 幅度降低一半
从波峰向两侧移动探头，找到波高降至峰值一半的两个位置 → 两个位置之间的距离 = 缺陷指示长度

第二步：题目条件
位置A：缺陷回波峰值（最高点）
位置B：左侧，波高降至峰值一半
位置C：右侧，波高降至峰值一半
B到C的距离 = 12 mm

第三步：结论
根据6dB法定义：缺陷指示长度 = B到C的距离 = 12 mm

解题技巧
题目已给出B到C距离 → 直接就是答案
如果只给单侧距离（如A到B=6mm）→ 乘以2
注意：6dB法测量的是指示长度，不是缺陷真实长度

⚠️ 注意：6dB法不需要知道缺陷深度或声程。指示长度通常 ≥ 真实长度（声束有宽度）。

题型八 · 经典题9

★★ 记忆考点

考点：试块用途 · 记忆口诀

将下列试块与其主要用途正确连线（点击左右匹配）：

CSK-IA

CSK-IIA

IIW（荷兰试块）

制作DAC曲线

测定探头入射点和K值

国际标准综合校准

CSK-IA → B CSK-IIA → A IIW → C

CSK-IA试块
• R50/R100圆弧面：校准扫描速度（时间基线）
• φ50通孔：测定探头入射点（前沿距离）和K值（折射角）
• 材质：20钢或45钢

CSK-IIA/IIIA试块
• 不同深度的横孔/平底孔：制作DAC曲线
• 孔的数量和深度更多：IIIA比IIA更精细
• 用途：测试检测灵敏度、评定缺陷当量大小

IIW/荷兰试块（国际标准）
• R100圆弧面：校准扫描速度
• φ50通孔：测定折射角（K值）
• 100mm厚度：校准声速
• T型槽：检查分辨力

🔥 记忆口诀："IA调仪器，IIA做曲线，IIW国际标准"

题型九 · 经典题10

★★★ 计算考点

考点：K值换算 · 缺陷定位

某斜探头的K值为K2。求：(1) 该探头的折射角β；(2) 若检测时发现缺陷声程S = 100mm，求缺陷深度H和水平距离L。

(1) β ≈ 63.4° (2) H ≈ 44.7 mm，L ≈ 89.4 mm

(1) 折射角计算
公式：K = tanβ
β = arctan(K) = arctan(2) ≈ 63.4°

常用K值对照表（必背）：

K值	折射角β
K1	45°
K1.5	56.3°
K2	63.4°

(2) 缺陷深度和水平距离
已知：K=2，β=63.4°，S=100mm
cos(63.4°) ≈ 0.447，sin(63.4°) ≈ 0.894

缺陷深度：H = S × cosβ = 100 × 0.447 = 44.7 mm
水平距离：L = S × sinβ = 100 × 0.894 = 89.4 mm

公式推导（三角关系）
cosβ = H/S → H = S·cosβ
sinβ = L/S → L = S·sinβ
tanβ = L/H → K = L/H

⚠️ 易错点：K值≠折射角！K2不是2°，而是tanβ=2。屏幕显示的是声程S，不是深度H。

题型十 · 经典题11

★★★ 计算考点

考点：反向计算 · K值法

用K1.5斜探头检测，发现一缺陷深度H = 30mm。求：(1) 缺陷声程S；(2) 缺陷水平距离L。

(1) S ≈ 54.1 mm (2) L = 45 mm

已知条件
K = 1.5，H = 30 mm

(1) 求声程S
由 K = tanβ = 1.5 → β = arctan(1.5) ≈ 56.3°
由 H = S × cosβ → S = H / cosβ = 30 / cos(56.3°) = 30 / 0.555 ≈ 54.1 mm

(2) 求水平距离L
方法一（三角函数）：L = S × sinβ = 54.1 × 0.832 ≈ 45 mm
方法二（K值法，更简便）：K = L/H → L = H × K = 30 × 1.5 = 45 mm

方法对比

方法	公式	适用场景
三角函数法	H=S·cosβ, L=S·sinβ	已知S求H、L
K值法	L=H·K	已知H求L（最简便）

💡 技巧：已知H求L直接用K值法 L=H·K 最简便。注意题目给的是H还是S，已知H求S要用除法 S=H/cosβ。

题型十一 · 经典题12

★★★ 高频考点

考点：近场区 · N = D²/4λ

某直探头晶片直径D = 20mm，频率f = 2MHz，钢中声速c = 5900m/s。求：(1) 超声波在钢中的波长λ；(2) 近场区长度N。

(1) λ = 2.95 mm (2) N ≈ 33.9 mm

(1) 波长计算
f = 2 MHz = 2 × 10⁶ Hz
λ = c / f = 5900 / (2 × 10⁶) = 2.95 × 10⁻³ m = 2.95 mm

(2) 近场区长度计算
公式：N = D² / (4λ)
代入：N = 20² / (4 × 2.95) = 400 / 11.8 ≈ 33.9 mm

物理意义
近场区（菲涅尔区）特点：
• 声压分布复杂，有极大值和极小值
• 缺陷定量不准（回波高度与缺陷大小不成正比）
• 检测时应尽量避开近场区
• 晶片越大、频率越高，近场区越长

规律总结

参数变化	近场区N变化	原因
D增大	N增大	N∝D²
f增大	N增大	N∝1/λ∝f
λ增大	N减小	N∝1/λ

⚠️ 易错点：N = D²/4λ，不是D/4λ或D²/λ！D和λ单位要统一。频率f必须是Hz，不是MHz。

题型十二 · 经典题13

★★ 进阶考点

考点：扩散角 · sinθ = 1.22λ/D

接经典题12的条件（D=20mm，f=2MHz，c=5900m/s）。求超声波的扩散角θ。

θ ≈ 10.4°

公式
sinθ = 1.22λ / D

已知
λ = 2.95 mm（上题已算出）
D = 20 mm

计算
sinθ = 1.22 × 2.95 / 20 = 1.22 × 0.1475 = 0.1799
θ = arcsin(0.1799) ≈ 10.4°

半扩散角
实际工作中常用半扩散角（半顶角）：
θ₁/₂ = arcsin(0.51λ/D) ≈ θ/2 ≈ 5.2°

物理意义
扩散角反映声束集中程度：
• 扩散角越小 → 声束越集中，指向性越好
• 晶片越大、频率越高（波长越短）→ 扩散角越小
• 扩散角外称副瓣，检测时尽量利用主声束

💡 对比：D=20mm,f=5MHz → θ≈4.2°（高频扩散角小）；D=10mm,f=2MHz → θ≈20.8°（小晶片扩散角大）。

题型十三 · 经典题14

★★★★ 压轴题

考点：综合计算 · 缺陷定位三步法

用K2斜探头检测厚50mm的钢板焊缝。探伤仪屏幕上缺陷波出现在刻度80mm处（声程）。求：(1) 缺陷深度H；(2) 缺陷水平距离L；(3) 判断缺陷是否在焊缝内部（焊缝宽度约30mm，假设探头在焊缝边缘）。

A 缺陷深度H = 80mm，在底面 ✓ 正确 ✗ 错误

B 缺陷深度H ≈ 35.8mm，水平距离L ≈ 71.5mm，在焊缝内部 ✓ 正确 ✗ 错误

C 缺陷深度H ≈ 44.7mm，不在焊缝内部 ✓ 正确 ✗ 错误

D 缺陷深度H ≈ 53.6mm，超出板厚 ✓ 正确 ✗ 错误

(1) H ≈ 35.8 mm (2) L ≈ 71.5 mm (3) 缺陷在焊缝内部

已知条件
K = 2 → β = arctan(2) ≈ 63.4°
S = 80 mm
cos(63.4°) ≈ 0.447，sin(63.4°) ≈ 0.894
钢板厚度 = 50 mm，焊缝宽度 = 30 mm

(1) 缺陷深度
H = S × cosβ = 80 × 0.447 = 35.8 mm
判断：H = 35.8 mm < 50 mm（板厚）→ 缺陷在钢板内部，不在底面。

(2) 缺陷水平距离
L = S × sinβ = 80 × 0.894 = 71.5 mm

(3) 判断缺陷位置
缺陷深度 H = 35.8 mm，小于板厚50mm → 在板内
结合检测工艺，探头通常放在焊缝两侧
水平距离结合探头位置可定位缺陷是否在焊缝熔合线上 → 在焊缝内部

解题模板：斜探头缺陷定位"三步法"
① 读声程：从屏幕读取缺陷声程S
② 算角度：由K值求折射角β=arctan(K)
③ 求位置：H=S·cosβ，L=S·sinβ

💡 模板：读声程→算角度→求位置。三步法适用于所有斜探头定位题。

题型十四 · 经典题15

★★★ 应用题

考点：检测方法选择 · 工艺设计

下列检测任务应选用哪种检测方法？说明理由。
(1) 检测钢板内部与表面平行的分层缺陷；
(2) 检测焊缝中的未焊透缺陷（通常垂直于表面）；
(3) 检测飞机发动机叶片表面疲劳裂纹；
(4) 检测厚度2mm的薄钢板近表面缺陷。

A (1)UT斜探头 (2)UT直探头 (3)PT渗透 (4)UT表面波 ✓ 正确 ✗ 错误

B (1)UT直探头纵波 (2)UT斜探头横波 (3)UT表面波或PT (4)UT双晶探头 ✓ 正确 ✗ 错误

C (1)UT双晶探头 (2)UT直探头 (3)UT斜探头 (4)PT渗透 ✓ 正确 ✗ 错误

D (1)PT渗透 (2)UT斜探头 (3)UT直探头 (4)UT表面波 ✓ 正确 ✗ 错误

(1) UT直探头纵波 (2) UT斜探头横波(K1/K2) (3) UT表面波或PT渗透 (4) UT双晶探头

(1) 钢板分层检测 → UT直探头纵波
分层缺陷与表面平行，纵波垂直入射，声波在缺陷处产生反射。注意：盲区≈近场区，近表面分层可能漏检。

(2) 焊缝未焊透 → UT斜探头横波
未焊透通常垂直或倾斜于表面，横波斜入射能发现垂直缺陷。探头选择：K1（45°）或K2（63.4°），根据焊缝厚度选择。

(3) 表面疲劳裂纹 → UT表面波或PT渗透
裂纹在表面，表面波沿表面传播对表面缺陷敏感。PT渗透检测简单直观，对开口裂纹有效。

(4) 薄钢板近表面缺陷 → UT双晶探头
双晶探头一发一收，盲区小，适合检测近表面缺陷。优势：单晶探头盲区≈近场区，双晶探头可检测更靠近表面的缺陷。

方法选择原则总结

缺陷方向	推荐方法	探头类型
平行表面	UT	直探头（纵波）
垂直/倾斜表面	UT	斜探头（横波）
表面缺陷	UT/PT	表面波探头/渗透
近表面缺陷	UT	双晶探头

📋 原则：平行→直探头纵波；垂直→斜探头横波；表面→表面波/渗透；近表面→双晶探头。

题型十五 · 经典题16

★★★ 综合应用

考点：波形分析 · 三种情况对比

检测某工件时，探伤仪屏幕上出现以下情况，分析可能原因：
情况A：始波正常，无缺陷波，无底波。
情况B：始波正常，有缺陷波，但底波明显降低。
情况C：始波正常，有多个缺陷波，底波消失。

A=耦合不良/仪器问题 B=缺陷较大阻挡部分声波 C=缺陷密集或大缺陷完全阻挡

情况A：无缺陷波，无底波
• 耦合不良：探头与工件接触不好（最常见）
• 验证：检查耦合剂、探头压力、工件表面状态
• 其他可能：仪器增益过低、探头损坏、工件材质衰减过大

情况B：有缺陷波，底波降低
• 缺陷较大：部分声波被缺陷阻挡，到达底面的声波减少
• 定量：缺陷回波越高，底波降低越多 → 缺陷越大
• 处理：用6dB法测长度，用当量法评定大小

情况C：多个缺陷波，底波消失
• 缺陷密集或存在大缺陷：声波被完全阻挡
• 判断：底波消失通常意味着严重缺陷
• 处理：扩大检测范围，增加探头角度，综合评定

波形分析口诀
"有缺无底缺很大，有底无缺可能好，底降缺升成正比"

💡 口诀："有缺无底缺很大，有底无缺可能好，底降缺升成正比"

题型十六 · 经典题17

★★★★★ 压轴大题

考点：工艺设计 · DAC制作 · 压轴大题

现需检测厚度80mm的钢制对接焊缝。检测工艺要求：
(1) 选用合适的探头K值；
(2) 计算探头前沿到焊缝边缘的推荐距离；
(3) 说明DAC曲线的制作步骤。

(1) 推荐K1.5或K2 (2) 推荐前沿距离约50-70mm (3) 见详细步骤

(1) 探头K值选择
选择原则：
• K值小（K1）：折射角小，声程长，适合厚板
• K值大（K2）：折射角大，声程短，适合中薄板

80mm厚钢板推荐：K1.5（β=56.3°）或 K2（β=63.4°）

(2) 探头前沿距离计算
推荐：L前沿 = 板厚/K + 10~20mm
K1.5，板厚80mm：L前沿 = 80/1.5 + 15 ≈ 53 + 15 = 68 mm
取整推荐：50-70mm

(3) DAC曲线制作步骤
步骤一：准备CSK-IIA标准试块
步骤二：校准仪器（扫描速度、入射点、K值、灵敏度）
步骤三：对准不同深度标准反射体，记录回波高度
步骤四：连成曲线，标定三线（判废线RL、定量线SL、评定线EL）
步骤五：用已知缺陷试块验证，记录检测条件

工艺设计要点
探头选择 → 仪器调节 → 耦合条件 → 扫查方式 → 记录要求

📋 DAC制作五步法：备试块→校仪器→记回波→连曲线→验证。

题型十七 · 经典题18

★★★ 进阶

考点：声程修正 · 前沿距离概念

用K2斜探头检测，仪器屏幕显示缺陷声程S = 120mm。已知探头前沿距离为15mm。求：(1) 缺陷深度H；(2) 缺陷到探头入射点的水平距离；(3) 缺陷到探头前端的总水平距离。

(1) H ≈ 53.6 mm (2) L ≈ 107.3 mm (3) L总 ≈ 122.3 mm

已知
K = 2，β = 63.4°
S = 120 mm，前沿距离 = 15 mm
cos(63.4°) ≈ 0.447，sin(63.4°) ≈ 0.894

(1) 缺陷深度
H = S × cosβ = 120 × 0.447 = 53.6 mm

(2) 到入射点的水平距离
L = S × sinβ = 120 × 0.894 = 107.3 mm

(3) 到探头前端的总水平距离
L总 = L + 前沿距离 = 107.3 + 15 = 122.3 mm

概念澄清
• 入射点：声波进入工件的位置（探头晶片正下方工件表面）
• 前沿：探头最前端（物理边缘）
• 前沿距离：探头前端到入射点的距离（通常10-20mm）
• 水平距离：从入射点开始算，不是从探头前端

💡 注意：水平距离默认从入射点开始算。若题目问"到探头前端"要加前沿距离。

题型十八 · 经典题19

★★ 应用题

考点：表面波检测条件

下列哪种情况适合用表面波检测？说明理由。

A 检测铸件内部缩孔 ✓ 正确 ✗ 错误

B 检测焊接接头表面裂纹 ✓ 正确 ✗ 错误

C 检测浸在水中的管道外表面 ✓ 正确 ✗ 错误

D 检测表面粗糙度Ra=12.5μm的工件表面缺陷 ✓ 正确 ✗ 错误

B

A. 不适合
表面波只能检测表面及近表面（约1个波长深度），内部缩孔需要纵波或横波检测。

B. 适合 ✓
表面裂纹在工件表面，正好在表面波的检测范围内。表面波对表面开口缺陷敏感。

C. 不适合
液体（水）会吸收表面波能量，表面波不能在液体覆盖的表面传播。必须擦干表面后才能检测。

D. 不适合
表面粗糙度要求Ra ≤ 6.3μm。Ra=12.5μm太粗糙，表面波散射严重，无法检测。需要先打磨表面。

表面波检测条件总结

条件	要求	原因
表面状态	清洁、干燥	液体吸收表面波
表面粗糙度	Ra≤6.3μm	粗糙表面散射严重
检测深度	约1个波长	能量集中范围
探头移动	垂直裂纹走向	最大化回波幅度

📋 条件：清洁干燥 + Ra≤6.3μm + 约1个波长深度 + 垂直裂纹走向。

题型十九 · 经典题20

★★ 概念题

考点：声速与波型判断 · 材料识别

某材料中测得超声波传播速度为3200m/s。判断这是什么波型？并说明能否确定材料种类。

A 纵波，可以确定是钢 ✓ 正确 ✗ 错误

B 横波或表面波，不能确定材料种类 ✓ 正确 ✗ 错误

C 表面波，可以确定是铝 ✓ 正确 ✗ 错误

D 纵波，不能确定材料种类 ✓ 正确 ✗ 错误

波型：横波或表面波不能确定材料种类

常用材料声速对照

材料	纵波(m/s)	横波(m/s)	表面波(m/s)
钢	5900	3230	~3000
铝	6300	3100	~2900
铜	4700	2300	~2200
有机玻璃	2700	—	—

波型判断
3200m/s 接近：
• 钢中横波（3230m/s）
• 钢中表面波（~3000m/s）
• 铝中横波（3100m/s）
结论：可能是横波或表面波，不可能是纵波（纵波一般4500m/s以上）。

能否确定材料？不能。
原因：
• 不知道波型（纵波/横波/表面波）
• 同种波型在不同材料中速度不同
• 不同波型在同种材料中速度也不同

💡 要点：3200m/s只可能是横波/表面波。单一速度无法确定材料和波型，需要额外信息。

附录

核心公式速查表

公式	符号说明	单位
c = λf	c=声速, λ=波长, f=频率	m/s, m, Hz
λ = c/f	波长计算	m
Z = ρc	Z=声阻抗, ρ=密度	kg/(m²·s)
N = D²/(4λ)	N=近场区, D=晶片直径	mm
K = tanβ	K=K值, β=折射角	无单位
H = S·cosβ	H=深度, S=声程	mm
L = S·sinβ	L=水平距离	mm
L = H·K	K值法求水平距	mm
sinθ = 1.22λ/D	θ=扩散角	°
sinα/c₁ = sinβ/c₂	斯涅尔定律（折射）	—

附录

常用数值记忆表

参数	数值	备注
钢中纵波声速	5900 m/s	必背
钢中横波声速	3230 m/s	必背
钢中表面波声速	~3000 m/s	约横波的90%
有机玻璃纵波声速	2700 m/s	常用楔块材料
水中声速	1500 m/s	参考值
K1折射角	45°	arctan(1)
K1.5折射角	56.3°	arctan(1.5)
K2折射角	63.4°	arctan(2)
第一临界角（有机玻璃→钢）	27.6°	纵波入射
第二临界角（有机玻璃→钢）	57.7°	横波入射

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20道经典题答题互动详细解析

🔥 必背公式：c=λf Z=ρc N=D²/4λ K=tanβ H=S·cosβ
🔥 必背数值：钢纵波5900 钢横波3230 K1=45° K2=63.4° α₁=27.6° α₂=57.7°
🔥 必背口诀："纵波固液气，横波只固体，表面沿边走"
🔥 解题模板：读声程→算角度→求位置

祝考试顺利！🎯