本帖最后由 强天鹏 于 2010-11-28 14:01 编辑
第二章 附加题 一、思考题 1、数字化记录超声波检测数据有哪些优点? 2、什么叫采样,采样后的数字化样本至少包括哪些特征量? 3、什么叫采样定理?如何理解Nyquist极限与信号失真的关系? 4、数字化频率是否越高越好?工业检测应用的数字化频率是如何规定的? 5、什么叫“混叠”?混叠会产生哪些后果?如何避免混叠产生? 7、什么叫高通滤波器?什么叫低通滤波器? 8、什么叫带通滤波器?检测时设置的滤波器带通宽度越大越好吗?TOFD检测推荐滤波器带通宽度的最小范围是多少? 9、A/D 转换器的位数多,有哪些优点和缺点? 10、TOFD扫描图像是如何构成的? 11、信号平均对哪些噪声有抑制作用,对哪些噪声没有作用?信号平均次数与信噪比的数学关系?增加信号平均次数对哪些工艺参数有影响? 12、什么叫“拉直”?简述其基本原理。 13、什么叫“直通波去除”?简述其基本原理。 14、在线分析有哪些优点和局限性?离线分析有哪些优点和局限性? 15、简述合成孔径聚焦的原理,该项技术在哪些情况下适用?有哪些效果? 二、计算题 1、已知输入信号最大值为8V ,则16位A/D转换器能区分出输入信号的最小电压为多少? 2、对16位数字转换器来说,从100%FSH(全屏高度)降到1单位水平的dB范围是多少?如果噪声电平为饱和值2%,则转换器的有效动态范围是多少? 3、要求TOFD仪器配用45°探头,能够探测厚度400mm焊缝,已知纵波声速为5950m/s,横波声速为3230m/s,则一个A扫持续时间(长度)至少为多少微秒?如采样率为50M,沿着焊缝每毫米采集一个A扫,一次扫查10m长度的焊缝,则仪器设计时,每个文件至少需要保留多大的存储空间? 提示:一个A扫最少的持续时间大约为直通波到变形(纵波+横波)底波的传输时间。 三、是非题 1、对5M的TOFD探头,满足Nyquist极限的数字化频率是10M (X) 2、只要满足Nyquist极限的采样频率,就可以保证模拟信号数字化的质量(X) 3、显示屏水平方向代表焊缝长度,当该方向的像素点数量低于A扫的样本数量时,为保证标绘全部图像,计算机将省略一些样本不显示(X)
第三章附加题
一、思考题 1、TOFD检测硬件系统由哪些基本组成? 2、扫查器的作用是什么?简述位置传感器工作原理和前置放大器用途。 3、什么是电子电路的带宽?-6dB带宽是如何定义的?TOFD仪器的-6dB带宽一般规定为多少? 4、怎样理解TOFD仪器使用矩形脉冲“表现出更好的可控性和调谐性”? 5、TOFD仪器的脉冲重复频率(PRF0)、触发探头发射超声脉冲数(PRF)和系统接收存储的信号数三者的是什么样的关系? 6、TOFD探头有哪些特点? 7、压电复合材料的d33 g33、 Q值、Z、Kt与普通PZT晶片材料相比有哪些不同? 8、什么叫探头的相对带宽?如何计算? 9、TOFD探头的带宽与超声脉冲长度、纵向分辨力是什么关系? 10、什么叫探头中心频率(fc)?什么叫探头峰值频率(fp)?两者是什么关系? 12、不同频率分量在TOFD探头的波束中是如何分布的? 13、频率对TOFD检测的技术性能有哪些影响?14、为什么使用宽带探头能显著提高粗晶材料检测的信噪比? 15、TOFD技术与常规脉冲回波检测技术在增益设置上的主要差别是什么? 16、适于衍射波幅校准的人工缺陷是哪一种? 二、计算题 1、求晶片尺寸6mm,频率5MHz,折射角45°的纵波斜探头的钢中-12dB声束边界角,设工件中纵波声速C=5. 95mm/ms,楔块中纵波声速CP=2.4mm/ms。 楔块中纵波入射角度:θP=16.57° 楔块中纵波的声束扩散角:gP=3.67° 楔块中纵波的声束上下边界角 gP上=20.24:gP下=12.90 钢中纵波的声束上下边界角 gL上 =59.06gP下=33.61 2、已知:探头中心频率5MHz,晶片直径6mm,纵波折射角60°,楔块中声速2.4mm/μs,钢中声速5.95mm/μs,取-12分贝波束边界扩散因子F=0.8,计算在波束中不同频率分量(2、3、4、5、6、7MHz)的边界角。 (1)由折射角公式计算出楔块中纵波入射角度: sinθP = sin60°×2.4/5.95=0.349;θP =20.45° (2)由公式singP= Fl/D= FCP/Df计算楔块中不同频率分量的纵波的声束扩散角: 2MHz:singP= 0.8×2.4/6×2; gP=9.21° 3MHz:singP= 0.8×2.4/6×3; gP=6.12° 4MHz:singP= 0.8×2.4/6×4; gP=4.59° 5MHz:singP= 0.8×2.4/6×5; gP=3.67° 6MHz:singP= 0.8×2.4/6×?; gP=?° 7MHz:singP= 0.8×2.4/6×?; gP=?° (3)下一步可算出楔块中纵波的每一频率分量纵波的上下边界角: 2MHz:gP上=20.45+9.21=29.66°;
gP下=20.45-9.21=11.24°; 3MHz:gP上=20.45+6.12=26.57°;
gP下=20.45-6.12=14.33°; 4MHz:gP上=20.45+4.59=25.04°;
gP下=20.45-4.59=15.86°; 5MHz:gP上=20.45+3.67=24.12°;
gP下=20.45-3.67=16.78°; 6MHz:gP上=20.45+?=?°;
gP下=20.45-?=?°; 7MHz:gP上=20.45+?=?°;
gP下=20.45-?=?°; (4)最后,可用由折射角公式singL上 = singP上CL / CP;singL下 = singP下CL / CP计算出钢中每一频率分量折射纵波的上下边界角: 2MHz:gL上= 90°;
gL下=28.90° 3MHz:gL上= 90°;
gL下=37.85° 4MHz:gL上= 90°;
gL下=42.65° 5MHz:gL上= 90°;
gL下=45.70° 6MHz:gL上=81.48°; gL下=47.81° 7MHz:gL上=76.28°; gL下=49.39° 三、是非题 1、中心频率5MHz,带宽72%的探头,已知其下限6dB截止频率为3.2M,则其上限6dB截止频率为6.8M(O) 2、已知探头下限6dB截止频率为2.2M,其上限6dB截止频率为7.8M;,则其中心频率为5M(O) 3、对中心频率5MHz带宽100%的探头,高通滤波器的截止频率至少应选择2.5M以下,低通滤波器的截止频率至少应选择7.5M以上,满足奈奎斯特极限的采样频率是15M,保证峰值采样平均误差10%的采样频率是25M(O)。
第四章附加题 一、思考题 1、什么叫TOFD信号测量精度?该精度与哪些因素有关? 2、测量信号位置有几种选择?如何进行? 3、什么是TOFD检测的分辨力?分辨力受哪些因素影响? 4、波束覆盖范围取决于哪些因素?为什么要用试块来校验波束覆盖范围? 5、怎样理解直通波与底面波的时间间隔越大,信号的分辨力就越高? 6、减小探头角度会导致哪些有利和不利的后果? 7、提高分辨力的有效措施有哪些? 8、怎样理解“直通波和底面波的的时间间隔包含的信号周期数越多,深度分辨力就越高”? 要获得满意的分辨力,一般需要多少个周期? 9、提高频率会导致哪些有利后果和不利后果? 10、减小探头晶片尺寸会导致哪些有利后果和不利后果? 11、探头选择的主要参数是哪些?对大曲率薄壁工件检测应选择什么探头? 12、选择TOFD检测的探头间距(PCS)时,应该考虑哪些因素? 13、系统增益设置不当会导致哪些后果?波幅在TOFD检测中有哪些用途? 14、TOFD检测的增益设置有几种方法? 15、如何采用直通波设置灵敏度?哪些情况不能用直通波设置灵敏度? 16、如何用被检测工件中的噪声水平来设置增益? 17、如何用用底面反射波来设置增益? 18、在使用多探头检测时,试块的尖角槽应如何加工? 19、以侧孔设置增益应注意哪些问题? 20、如何对衰减和粗晶噪声的影响作出评估? 21、扫查增量应如何设置? 22、有哪些措施可以减小上表面盲区范围? 二、计算题 1、用10M-Φ3-60°探头和5M-Φ6-70°检测壁厚40mm焊缝,探头聚焦深度在2/3T,试通过计算来比较两种探头的分辨力和声束覆盖范围。 2、7M-Φ3-60°探头与5M-Φ6-60°相比,有哪些优点和缺点? 3、探测150mm厚焊缝,分三个区进行扫查,选择的探头为:第一对探头7MΦ3mm60°,第二对探头5MΦ6mm60°,第三对探头2.5MΦ6mm 45° (1)如果第一对探头聚焦在20mm,第二对探头聚焦在70mm,第二对探头聚焦在130mm,试计算各对探头的PCS=? (2)第一对探头衍射角度=40°的深度是多少? (3)第三对探头对底面缺陷的衍射角度是多少? 解:(1)第一对探头PCS1= 2s=2×20tan60=69.3mm。 第二对探头的PCS2= 2s=2×70tan60=242.5mm。 第三对探头的PCS3= 2s=2×130tan45=260mm。 (2)X=34.7/ tan40=41.35mm (3)tanθD=130/150,θD=40.9° |