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衍射時差法超聲檢測技術(shù)
2011-03-24
TOFD技術(shù)的英文全稱是Time of Flight Diffraction Technique，
TOFD中文譯名為衍射時差法超聲檢測技術(shù)。
TOFD是一種依靠從待檢試件內(nèi)部結(jié)構(gòu)(主要是指缺陷)的“端角”和“端點”處得到的衍射能量來檢測缺陷的方法，用于缺陷的檢測、定量和定位。
TOFD技術(shù)于20世紀70年代由英國哈威爾的國家無損檢測中心silk博士首先提出，其原理源于silk博士對裂紋尖端衍射信號的研究。在同一時期我國中科院也檢測出了裂紋尖端衍射信號，發(fā)展出一套裂紋測高的工藝方法，但并未發(fā)展出現(xiàn)在通行的TOFD檢測技術(shù)。
TOFD技術(shù)首先是一種檢測方法，但能滿足這種檢測方法要求的儀器卻早期主要來自美國、加拿大、以色列、日本。中國在2008年開始有了自主品牌的TOFD。
TOFD要求探頭接收微弱的衍射波時達到足夠的信噪比，儀器可全程記錄A掃波形、形成D掃描圖譜，并且可用解三角形的方法將A掃時間值換算成深度值。而同一時期工業(yè)探傷的技術(shù)水平?jīng)]能達到可滿足這些技術(shù)要求的水平。直到20實際90年代，計算機技術(shù)的發(fā)展使得數(shù)字化超聲探傷儀發(fā)展成熟后，研制便攜、成本可接受的TOFD檢測儀才成為可能。但即便如此，TOFD儀器與普通A超儀器之間還是存在很大技術(shù)差別。
TOFD技術(shù)的物理原理
衍射現(xiàn)象是TOFD技術(shù)采用的基本物理原理。 衍射現(xiàn)象的解釋：波遇到障礙物或小孔后通過散射繼續(xù)傳播的現(xiàn)象，根據(jù)惠更斯原理，媒質(zhì)上波陣面上的各點，都可以看成是發(fā)射子波的波源，其后任意時刻這些子波的包跡，就是該時刻新的波陣面。
TOFD工作原理
TOFD技術(shù)采用一發(fā)一收兩個寬帶窄脈沖探頭進行檢測，探頭相對于焊縫中心線對稱布置。發(fā)射探頭產(chǎn)生非聚焦縱波波束以一定角度入射到被檢工件中，其中部分波束沿近表面?zhèn)鞑ケ唤邮仗筋^接收，部分波束經(jīng)底面反射后被探頭接收。接收探頭通過接收缺陷尖端的衍射信號及其時差來確定缺陷的位置和自身高度。
TOFD技術(shù)優(yōu)越性：
a)一次掃查幾乎能夠覆蓋整個焊縫區(qū)域(除上下表面盲區(qū))，可以實現(xiàn)非常高的檢測速度;
b)可靠性要好，對于焊縫中部缺陷檢出率很高;
c)能夠發(fā)現(xiàn)各種類型的缺陷，對缺陷的走向不敏感;
d)可以識別向表面延伸的缺陷;
e)采用D-掃描成像，缺陷判讀更加直觀;
f)對缺陷垂直方向的定量和定位非常準確，精度誤差小于1mm;
g)和脈沖反射法相結(jié)合時檢測效果更好，覆蓋率100%;
TOFD技術(shù)局限性：
a)近表面存在盲區(qū)，對該區(qū)域檢測可靠性不夠
b)對缺陷定性比較困難
c)對圖像判讀需要豐富經(jīng)驗
d)橫向缺陷檢出比較困難
e)對粗晶材料，檢出比較困難
f)對復(fù)雜幾何形狀的工件比較難測量
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