TOFD-201206班-練習題（有答案）1

只看該作者 · 2017-12-13 08:02:51

選擇題

1、TOFD檢測中，每次掃查的焊縫長度是2m，步進增量是0.5毫米， A掃信號傳輸時間t=15ms，采樣的數字化頻率F=20MHz，則每次掃查采集的樣本數量大約為：（ d ）

a、12萬個； b、30萬個； c、60萬個； d、120萬個；

2、使用2對探頭同時進行分區非平行掃查，系統參數設定：脈沖重復頻率為4000Hz，平均次數16次，掃查增量0.5mm，則允許的最大掃查速度為（ a ）

a、62.5mm/s b、125mm/s

c、250mm/s d、31.25mm/s

3、使用2對探頭進行非平行掃查，已知系統設定的脈沖重復頻率是1024Hz，并使用了4次疊加來進行信號平均處理，如果掃查速度是30mm/s，則對于任一對TOFD探頭，獲得一個A掃描信號的時間內探頭移動距離為：（ d ）

a、0.85mm b、0.50mm

c、4.27mm d、0.23mm

4、TOFD儀器脈沖發射電路中，以下有關矩形電脈沖上升時間的描述，哪一條是正確的？（ d ）

a、脈沖上升時間越短，激勵的超聲信號頻率越高

b、脈沖上升時間越短，激勵的超聲信號能量越大

c、脈沖上升時間越短，激勵的超聲信號周期數越多

d、脈沖上升時間越短，所能激勵的信號帶寬越寬

5、探頭頻率提高和晶片尺寸增大，則：（ a ）

a、分辨率提高，波束覆蓋區域減小

b、分辨率提高，波束覆蓋區域增大

c、分辨率降低，波束覆蓋區域減小

d、分辨率降低，波束覆蓋區域增大

6、以下哪種條件下，采用合成孔徑聚焦技術效果最佳（ a ）

a、采用小直徑探頭探測距離較遠缺陷；

b、采用小直徑探頭探測距離較近缺陷；

c、采用大直徑探頭探測距離較遠缺陷；

d、采用大直徑探頭探測距離較近缺陷。

7、晶片尺寸φ3mm，頻率10MHz，折射角θL=60°縱波斜探頭在鋼中的－12dB聲束邊界角（ d ）

a、90°和33.41°； b、90°和41.22°；

c、84°和44.50°； d、80.06°和46.47°

計算題

1：采用晶片尺寸3mm，頻率5MHz，折射角為60°的縱波斜探頭對T=36mm的工件進行TOFD檢測，聲束聚焦在2/3T處，設工件中縱波聲速為5.94mm/us ，橫波聲速為3.23mm/us，采樣頻率為80M，系統的A/D轉換器為12位，屏幕上要求同時出現直通波、縱波底波和變型波底波，求

（1）A掃長度大約是多少？（12.3us）

（2）一個A掃需采集多少個樣本？（984個）

（3）如果掃查的焊縫長度為5m，步進增量為0.5mm，則存儲該焊縫的數據文件需要多大內存？（約20M）

（1）解題過程：

求PCS：2s = （4/3）Dtanq=（4/3）36tan60°=83.14mm

求縱波底波路徑長度：L=（s2+D2）1/2=55mm

近似認為變形底波沿縱波底波路徑，則變形底波傳輸時間T=L/cL+L/cS=26.28us

求直通波到達時間：T0=2s/cL=14us

A掃長度t=T-T0=12.3us

2（1）已知射頻信號幅度范圍是±3V，計算10位A/D轉換器的最小量化單位△？（5.86mV）

（2）如果噪聲小于△，該系統信號的動態范圍是多少？（54dB）

（3）如果噪聲電平為飽和值的2%，該系統信號的動態范圍是多少？（34dB）

（4）如果噪聲電平為20mV，該系統信號的動態范圍是多少？(43.5dB)

解：

（1）最小量化單位△=6000/210=5.86mV

（2）噪聲小于△的系統動態范圍A0=20 log10（512/1） = 54dB。

（3）噪聲電平為飽和值的2%的系統動態范圍A1=20 log10（512/10.24） = 34dB

（4）20mV噪聲所淹沒的量化單位數20/5.86=3.4，則系統動態范圍A2=20 log10 （512/3.4）= 43.5dB【或：噪聲電平占飽和信號的百分比20/3000=0.67%，換算量化單位數512×0.67%=3.4，系統動態范圍A2=20 log10 （512/3.4）= 43.5dB】

3、已知輸入信號最大值為8V ，則16位A/D轉換器能區分出輸入信號的最小電壓為多少？(0.122mV)

4、對16位數字轉換器來說，從100%FSH（全屏高度）降到1單位電平的動態范圍是多少？如果噪聲電平為2個單位電平，則轉換器的有效動態范圍是多少？(90dB；84dB）

5、（1）TOFD儀器配用45°探頭探測厚度400mm焊縫，已知縱波聲速為5950m/s，從發射到接收的縱波底波信號的傳輸時間是多少？（2）假設厚度400mm焊縫分5個區掃查，第四個區掃查深度范圍200-300mm，第五個區掃查的深度范圍是300-400mm，則第五個區采集的A掃的持續時間（長度）大致為多少微秒？

解：（1）近似計算從發射到接收的縱波底波信號傳輸時間T :

T=2（400×1.414/5.95）=190.1μs

(2)第五個區掃查的深度范圍是300-400mm，按照標準要求該掃查還應覆蓋上一個區的25%，即A掃信號前端的截取應在275mm深度，所以，應先計算275mm的縱波信號到達時間，然后再求A掃信號長度。

①求第五個區探頭的中心距PCS5：

PCS5=2s=（4/3）Dtanq=（4/3）367tan45°=489mm

②求275mm的縱波信號到達時間t

t=（s2+d2）1/2/cL=（244.52+2752）1/2/5.95=61.8μs

③求A掃信號長度Δt

Δt=T-t=190.1-61.8=128.3μs