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衍射時(shí)差法超聲檢測(cè)技術(shù)
2011-03-24
TOFD技術(shù)的英文全稱(chēng)是Time of Flight Diffraction Technique，
TOFD中文譯名為衍射時(shí)差法超聲檢測(cè)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(diǎn)”處得到的衍射能量來(lái)檢測(cè)缺陷的方法，用于缺陷的檢測(cè)、定量和定位。
TOFD技術(shù)于20世紀(jì)70年代由英國(guó)哈威爾的國(guó)家無(wú)損檢測(cè)中心silk博士首先提出，其原理源于silk博士對(duì)裂紋尖端衍射信號(hào)的研究。在同一時(shí)期我國(guó)中科院也檢測(cè)出了裂紋尖端衍射信號(hào)，發(fā)展出一套裂紋測(cè)高的工藝方法，但并未發(fā)展出現(xiàn)在通行的TOFD檢測(cè)技術(shù)。
TOFD技術(shù)首先是一種檢測(cè)方法，但能滿(mǎn)足這種檢測(cè)方法要求的儀器卻早期主要來(lái)自美國(guó)、加拿大、以色列、日本。中國(guó)在2008年開(kāi)始有了自主品牌的TOFD。
TOFD要求探頭接收微弱的衍射波時(shí)達(dá)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(shí)間值換算成深度值。而同一時(shí)期工業(yè)探傷的技術(shù)水平?jīng)]能達(dá)到可滿(mǎn)足這些技術(shù)要求的水平。直到20實(shí)際90年代，計(jì)算機(jī)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(cè)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?！ ⊙苌洮F(xiàn)象的解釋?zhuān)翰ㄓ龅秸系K物或小孔后通過(guò)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(diǎn)，都可以看成是發(fā)射子波的波源，其后任意時(shí)刻這些子波的包跡，就是該時(shí)刻新的波陣面。
TOFD工作原理
TOFD技術(shù)采用一發(fā)一收兩個(gè)寬帶窄脈沖探頭進(jìn)行檢測(cè)，探頭相對(duì)于焊縫中心線(xiàn)對(duì)稱(chēng)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(guò)接收缺陷尖端的衍射信號(hào)及其時(shí)差來(lái)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(gè)焊縫區(qū)域(除上下表面盲區(qū))，可以實(shí)現(xiàn)非常高的檢測(cè)速度;
b)可靠性要好，對(duì)于焊縫中部缺陷檢出率很高;
c)能夠發(fā)現(xiàn)各種類(lèi)型的缺陷，對(duì)缺陷的走向不敏感;
d)可以識(shí)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(duì)缺陷垂直方向的定量和定位非常準(zhǔn)確，精度誤差小于1mm;
g)和脈沖反射法相結(jié)合時(shí)檢測(cè)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(duì)該區(qū)域檢測(cè)可靠性不夠
b)對(duì)缺陷定性比較困難
c)對(duì)圖像判讀需要豐富經(jīng)驗(yàn)
d)橫向缺陷檢出比較困難
e)對(duì)粗晶材料，檢出比較困難
f)對(duì)復(fù)雜幾何形狀的工件比較難測(cè)量
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