TOFD中文教材(校對完)翻譯第五章(共13頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上第五章TOFD 檢測工藝設(shè)計5.1 精度和分辨率精度 精度是指信號（尖峰或交界點）到達時間的精確度。最理想的情況是達到波長的0.1 倍，即對于5M的探頭來說，在鋼中精度達到0.1mm。這是TOFD測量尺寸所能達到的最高精度。實際中，由于各種誤差的存在而達不到，例如采樣頻率的影響。圖 5.1 分辨力和精度的圖解分辨率分辨率是指2個信號在能夠識別的基礎(chǔ)上所能達到的最小距離，例如：一個小裂紋的頂部和底部的衍射信號的距離。因此，分辨力決定了儀器所能分辨的缺陷的頂部和底部信號的低限。一般的，由于一個信號波形通常包含幾個周期相當(dāng)于2-3波長，這也就是分辨力。對于5M的探頭來說，相

2、當(dāng)于2-3mm。因此，夾渣和氣孔通常不能分辨上下尖端信號。通過采用高頻探頭可以提高分辨力，但這要取決于工件厚度和衰減的大小。然而，正如我們后面要提到的，我們之所以采用低頻是因為聲束擴散的原因。通常，無論怎樣選擇探頭，以10%尖端波幅來測量，直通波和地面波的長度不應(yīng)超過2個周期。 5.2波束擴散5.2.1波束擴散計算的基礎(chǔ)在最初的TOFD 的掃查中，最重要的因素是波束擴散，因為一般的目的是盡可能得用少的掃查來檢測大范圍的金屬材料。因此計算覆蓋范圍是非常重要的。一些軟件以后能夠作這項工作。下面是數(shù)學(xué)公式。晶片發(fā)出的半擴散角是：sin g = Fl/D式中：l = 介質(zhì)中的波長D = 晶片直徑F =

3、 因子，截取波束邊緣的方式不同而不同（ 6 dB F = 0.51 20 dB F = 1.08）波束圖見圖5.2。探頭的近場很復(fù)雜，現(xiàn)在的計算均假定是在遠(yuǎn)場中。Figure 5.2 聲束擴散的說明下表中給出了幾個典型探頭的楔塊中的波長和波束擴散角，這兒，已知超聲在塑料中的聲束為2.4mm/ms。F取0.7。g degreesFrequency, MHzl in shoe, mmD = 15 mmD = 10 mmD = 6 mm30.82.143.215.3550.41.281.923.21100.240.640.961.6Table 5.1楔塊中的聲束擴散大家知道，獲得最大聲束擴散角的兩個

4、途徑是：1最低的頻率2最小的晶片這在表中已經(jīng)得到證明。為了得到45度、60度、70度的縱波探頭，通常需要在探頭即前端附加有機玻璃和聚苯乙烯楔塊。在兩種不同材質(zhì)的界面上，折射角按以下公式計算c1/c2 = sin q1 / sin q2如果鋼中聲速是5.95 mm/ms，楔塊中的聲速是2.4 mm/ms,則可得到下表。Angle in shoe, degreesAngle in steel, degrees16.574520.446022.2770表5.2 楔塊中的擴散角引起的鋼中的聲束擴散要計算在鋼中的聲速擴散，應(yīng)按以下步驟：一 由選定的鋼中聲束中心的角度計算楔塊中的入射角二 計算楔塊中的擴散

5、角三 計算上擴散角和下擴散角四 由楔塊的上下擴散角運用SNELL法則計算鋼種的擴散聲束下表給出鋼中聲束中心角度為60度的探頭的擴散Beam spread for centre angle of 60 degrees in steelFrequency, MHzD = 6 mmD= 10 mmD = 15 mm340.2 - 9047.3 - 84.051.1 - 72.2547.3 - 8451.9 - 70.654.5 - 66.510 3.2 - 68.555.8 - 64.857.1 - 63.1表5.3 中心聲束角度為60度的不同探頭的聲束擴散在表中最大的聲束擴散是由3MHZ,6mm直

6、徑晶片得到，它向右擴散到上表面，90度。由SNELL法則可知，聲束擴散不是以聲速中心對稱的。頻率和晶片直徑的增加能劇烈的減小聲束擴散。這種現(xiàn)象可以從圖5.3看出，圖中是以一對60度的探頭，聚焦深度為2/3工件壁厚。雖然考慮到分辨力和聲束強度的因素，高頻率和大直徑是第一選擇，但是，很顯然在檢測中，在發(fā)現(xiàn)缺陷階段，聲束的覆蓋范圍成為考慮的第二因素，這促使我們選擇低頻率和小直徑的探頭。當(dāng)已經(jīng)發(fā)現(xiàn)缺陷并確定了缺陷位置，就需要優(yōu)化設(shè)置進行進一步掃查以確定缺陷的精確尺寸。圖5.3 60度探頭的覆蓋范圍很顯然，用一次掃查不能對整個焊縫進行檢測，這在下節(jié)進行討論。5.2.2掃查次數(shù)的選擇對于TOFD檢驗來說，

7、探頭配置的個數(shù)取決于要檢測工件的厚度和需要覆蓋的范圍。顯然，用一組探頭進行一次掃查效率最高。主要的問題是是否能夠?qū)砻鎱^(qū)域能夠有效的覆蓋。這也就是為什么當(dāng)TOFD進行焊縫下半部及根部區(qū)域檢測是非常有效的原因。以檢測40mm厚工件，檢測范圍為焊縫中心左右40mm為例進行說明。假定探頭頻率為5MHZ,F為0.7。最好的分辨力就是由直通波與底面波之間的時間差決定的，這在后面可以看到。這可以有45度探頭獲得。下表列出5MHZ探頭的不同擴散角。圖5.4為45度，直徑6mm，聚焦深度為2/3T的示例。圖 5.4 45度探頭和60度探頭的覆蓋范圍Beam spread, degrees in steelA

8、ngle, degreesD = 6 mmD= 10 mmD = 15 mm4534.0 - 5738.8 - 51.840.8 - 49.96047.3 - 8451.9 - 70.654.5 - 66.57054.0 - 9059.6 - 90.062.6 - 82.1表 5.4 5MHZ的擴散角45度探頭即使晶片直徑為6mm，他的覆蓋范圍也很小，見圖5。4上圖。而60度6mm晶片的探頭可以覆蓋2/3焊縫區(qū)域，見圖5.4下圖。70度探頭一般不采用，因為他將時間壓縮很多，造成分辨率很低。如圖5.4所示，60度探頭掃查遺漏的區(qū)域需要一對探頭能將表面區(qū)域覆蓋來進行掃查。如圖5.5所示。圖5.5

9、近表面區(qū)域的60度、70度探頭的覆蓋范圍由圖5.5看到，近表面區(qū)域用70度探頭能很好地覆蓋。在實際應(yīng)用中，兩種探頭地擴散角度基本相同。60度探頭可以獲得分辨率而70度探頭有更大地覆蓋范圍,應(yīng)根據(jù)實際情況考慮。最后，為了完全地覆蓋焊縫中心兩側(cè)40mm范圍，我們需要每對探頭三次掃查，60度探頭聚焦深度在0.66T及60度或70度聚焦0.25T。這就需要進行6次掃查或2對探頭同時采集數(shù)據(jù)，掃查3次。圖 5.6 2焊縫中心兩側(cè)40mm范圍，探頭同時采集數(shù)據(jù)，掃查3次因此，只用一次掃查不能完成掃查，應(yīng)細(xì)心設(shè)計合適的探頭和掃查次數(shù)。如有可能，在與被測工件厚度相同的內(nèi)部有反射體的試塊上進行試驗。53 被檢材

10、料的檢查在實施一項檢驗之前，有一些提高檢驗質(zhì)量和有助于解釋超聲信號的工作需要進行。如：1 了解焊縫的冶金參數(shù)，如焊縫結(jié)構(gòu)形式、焊接方法、現(xiàn)場條件。了解歷史數(shù)據(jù)和需要檢測的裂紋的類型。2 檢查焊縫兩邊的母材，確定是否有分層和撕裂，這有助于解釋D/B掃描中帶狀信號。3 檢查焊縫兩邊的母材的厚度突變，這能引起多個地面波。4 檢查材料衰減和粗糙度的影響。高頻波在通過金屬材料時能引起劇列衰減，這種情況在長距離傳播更加強烈。測量方法見12.3。54 探頭角度的選擇我們先考慮直通波與地面波的時間范圍，因為這個區(qū)間對我們是非常重要的記錄區(qū)域。兩者之間的時間間隔計算在3.5.3.5，這個時間范圍是不同的，例如：

11、時間范圍 = 2(s2 + D2)1/2/c - 2s/c。Angle in metal, degrees456070PCS, mm4883.2132.0Lateral wave, ms8.113.022.2Back wall, ms15.719.425.9Time range, ms7.65.423.8T表 5.5 直通波與地面波的時間范圍下表給出例子，壁厚40mm探頭聚焦深度在2/3T,一般來說，最深角度探頭時間范圍最大，這在表中可以看出，45度探頭可以獲得最大時間范圍。時間越分散，沿時間軸的信號的分辨率越高，深度測量的精度越高。然而，正如圖5.2看到的大角度探頭能夠覆蓋更大范圍，從這方面

12、看，應(yīng)用大角度探頭。有兩個因素必須考慮。第一：60度到70度之間選擇最優(yōu)的衍射角度；第二，對厚工件，為了大角度擴散需要大的PCS，但這又引起信號的幅度衰減和掃查困難。55探頭頻率的選擇一般地，PCS地選擇是為了獲得預(yù)定的覆蓋范圍，他決定了直通波和地面波的時間范圍窗口。為了獲得在直通波和地面波之間的缺陷信號，每個缺陷信號必須有幾個周期的時間，有能分辨他們的時間間隔。時間范圍計算見表5.5。60度探頭在40mm的工件上時間范圍是5.4微秒，。對于1MHZ的探頭，一周期的時間是1微妙，這只有5個周期，這是不夠的。對于5MHZ 探頭，一周期0.2微妙，這之間有27個周期，達到滿意的效果。因此，可以看出

13、，直通波和地面波的周期數(shù)目越多，深度分辨率越高。約30周期就可以獲得較好的分辨率。實際應(yīng)用中，折中的方案也最少達到20個周期，越多越好。通過增加頻率可以很容易增加周期數(shù)，但衰減和散射也隨之而來，激發(fā)能量也隨之減小，聲束擴散也減小。下表可以對選擇頻率提供幫助。Thickness, mmlateral - back wall, ms1 MHz3 MH z5 MHz10 MHz20 MHz101.251.33.86.312.525.1253.133.19.415.731.362.7506.2656.318.831.362.7125.310012.5312.537.662.7125.3250.7表5.

14、6 直通波與底面波之間的周期數(shù)表中的數(shù)值基于PCS聚焦在2/3T。因此，從表中可以得出不同厚度的工件應(yīng)選擇的頻率，< 10 mm > 20 MHz10 to 25 mm 15 to 7.5 MHz25 to 50 mm 7.5 to 4 MHz > 50 mm < 4 MHz實際應(yīng)用中，6mm厚工件用15MHZ，25毫米以上用5MHZ。發(fā)射探頭和接受探頭的頻率差別應(yīng)在20內(nèi)。上述推薦值在衰減大的材料和焊縫中應(yīng)于修正。特殊情況下，可以減小。衰減的測量見12.3，詳細(xì)討論見5.7。56 PCS的選擇除非要掃查特殊區(qū)域，一般情況下，應(yīng)使用2/3T法則確定PCS。然而，如果覆蓋

15、范圍不合適，就需要多對探頭進行掃查，PCS也要相應(yīng)調(diào)整。在平行掃查或者掃查特定區(qū)域（如焊縫根部）時，可以把PCS設(shè)置為某一數(shù)值，使焦點位于指定深度。假設(shè)深度是d mm，探頭角度是，則2s（PCS）=2dtan5.7校準(zhǔn)和增益設(shè)置5.7.1增益和反射體尺寸無關(guān)在TOFD檢測中，關(guān)于增益設(shè)置的主要問題是衍射信號來自于缺陷尖端，衍射信號的幅值和缺陷大小無關(guān)。在常規(guī)脈沖回波法檢測中，通常是用平底孔、橫孔或開槽等標(biāo)準(zhǔn)反射體的反射信號來設(shè)置增益的。但是，平底孔和橫孔等標(biāo)準(zhǔn)反射體不能用于TOFD，平底孔信號和它的大小有一點關(guān)系，但和衍射信號的強度沒有關(guān)系。在TOFD掃查中，足夠大直徑的橫孔會產(chǎn)生兩個能區(qū)分開

16、的信號，但是這兩個信號都沒有用處。上邊的信號主要是孔頂端的反射，因此信號很強，而第二個信號主要是沿孔底部形成的爬波。衍射信號通常幅值是底面反射波的20。但是由于底面反射波主要是多種因素形成的反射波，因此不能用來作為可靠的參考依據(jù)。有兩種推薦的方法來設(shè)置增益。如果這兩種方法都不適用，最好把底面反射波調(diào)到滿屏高度，然后增益10dB。5.7.2用開槽的衍射波來設(shè)置增益第一種方法是用一系列窄槽底部的信號來設(shè)置增益。這種方法在英國標(biāo)準(zhǔn)BS7706有更詳細(xì)的描述。這種槽必須是上表面開口的（如下圖），而不是底面開口的。這是因為底部開槽信號的幅值非常類似于疲勞裂紋的衍射信號。而開槽頂端的信號主要是反射波。在與

17、檢測工件厚度相近的校準(zhǔn)試塊上的1/3厚度處和2/3厚度處開槽，如果可能的話，材質(zhì)也要與檢測工件相同。也可以選用能夠滿足掃描范圍需求的帶開槽的試塊。設(shè)置增益時，在信噪比滿足要求的情況下應(yīng)該把最深處槽的信號波高調(diào)到滿屏的60（FSH）。在這種設(shè)置下，底面反射波信號通常都會飽和。在A掃查中，如果PCS不是太寬，幅值很低的直通波LW能夠超過噪聲信號，可以觀察到。5.7.3用晶粒噪聲或草波來設(shè)置增益第二種方法是用晶粒噪聲設(shè)置增益，在英國標(biāo)準(zhǔn)中也有描述。在這種方法中，需要從校準(zhǔn)試塊上得到TOFD信號，然后調(diào)劑增益，使晶粒噪聲可見，并超過滿屏的5%。在直通波之前的電噪聲要低于晶粒噪聲。問題在于要掃查的焊縫中

18、的噪聲可能比試塊中的噪聲弱很多，這時，可能用待測工件中的典型噪聲來調(diào)節(jié)增益更合適。這種設(shè)置增益的方法將會確保缺陷信號能夠檢測到。如果所有增益都設(shè)置的很高，B掃描或D掃描中的信號就會很亮，這可能比使用低一點的增益更難分析。如果采用這種方法，必須確認(rèn)所有A掃描的參數(shù)都是正確的，例如，能從被測樣品或試塊的底面反射波中得出材料的厚度，與實際厚度的誤差要在0.25mm之內(nèi)。5.7.4增益設(shè)置中衰減和粗晶噪聲的影響在TOFD檢測中，如果能夠觀察到直通波和底面反射波信號，人們通常會忽略超過正常范圍的衰減所造成的影響。但是，為了確保所有焊縫都得到有效掃查，就應(yīng)該研究一下衰減和晶粒散射的影響了，這一內(nèi)容在第12

19、.3節(jié)詳細(xì)說明。在采用試塊開槽來設(shè)置檢驗增益的情況下，如果被檢式樣中的衰減大于等于2dB，那么掃查時就要加上補償。無論采用那種方法，我們通常都應(yīng)該把掃查增益設(shè)置到在D掃查和B掃查圖像中呈現(xiàn)灰色背景。這種背景灰色的強度應(yīng)該在焦點深度處比較強（聲束中心通過這一點）。為了確保能夠有效掃查被檢工件的所有檢驗區(qū)域，掃查區(qū)域邊界處的晶粒噪聲或背景灰度的波幅與焦點處晶粒噪聲相比不要少于12dB。檢驗區(qū)域的邊界通常剛好是在直通波之下到底面反射波之上。如果噪聲差大于12dB，那么就應(yīng)該把工件在厚度上分成幾個區(qū)域掃查，或者采用不同角度的探頭掃查，也可以兩者同時進行，從而使掃查區(qū)域的晶粒噪聲保持在合理的水平。另外，

20、選擇較低的掃查頻率也可能解決這個問題。如果把工件在深度上分成不同區(qū)域來掃查，則可以考慮選用大晶片直徑的探頭，因為這樣可以減小聲束擴散角，使聲波能夠在更小的區(qū)域內(nèi)聚焦。5.7.5掃查設(shè)置的校準(zhǔn)或校核掃查設(shè)置的校準(zhǔn)或校核應(yīng)該是檢查過程的一個組成部分。對于第一種增益設(shè)置方法而言，檢驗之前和檢驗之后在校準(zhǔn)槽上掃查一遍，進行掃查設(shè)置的校準(zhǔn)或校核是至關(guān)重要的。對于第二種增益設(shè)置方法而言，待檢試樣或相近厚度試塊的厚度的測量值與實際值的誤差必須小于0.25mm。這給我們提供了一個系統(tǒng)工作狀態(tài)的記錄。也能使我們避免犯錯誤，確保我們正在用正確的參數(shù)和正確的探頭在正確的深度范圍內(nèi)進行檢查。校準(zhǔn)要對以下幾項進行核對：

21、探頭，導(dǎo)線，所有電子器件，計算機及其外圍設(shè)備在檢驗前減小誤差，例如改正PCS校準(zhǔn)確保掃查的有效性。如果發(fā)現(xiàn)異常，就重新掃查，或者在報告中提供解釋。校準(zhǔn)樣本也可以用來確定其他TOFD參數(shù)。包括對于近表面缺陷可達到的精度，（例如由直通波和底面反射波形成的近表面和底面盲區(qū)（見第六章），或者底面盲區(qū)對非平行掃查中能夠發(fā)現(xiàn)的底面開口型缺陷最小尺寸的影響。為了測量盲區(qū)尺寸，要在近表面和底面開2mm、4mm、8mm的槽，在確定盲區(qū)的時候，要在底面距掃描中心線0mm、10mm、20mm、30mm處開槽，槽的深度就是要掃查到的最小裂紋的深度。5.8數(shù)字化頻率和脈沖重復(fù)頻率模擬電超聲信號數(shù)字化的問題在第四章中已經(jīng)

22、解釋過了。為了獲得合理的重構(gòu)信號，數(shù)字化頻率至少應(yīng)該是探頭頻率的5倍，數(shù)字化頻率至少是探頭頻率的2倍時才能避免信號失真問題。深度的精確性與不同信號傳輸時間測量的準(zhǔn)確性相關(guān)，采樣數(shù)量越多，重構(gòu)的波形越精確。要得到理想的波形，每周期需要采10個或更多個點（例如，對5MHz探頭來說，這就意味著數(shù)字化頻率應(yīng)該是50MHz或者更高）。但是，數(shù)字化頻率越高，表征TOFD A掃描所需的采樣點的數(shù)量越大，存儲空間越大，掃描速度越低。脈沖重復(fù)頻率（prf）是激發(fā)探頭的頻率，這些內(nèi)容在第四章中論述過了。所以，無論是手動掃描還是編碼器/自動掃描，都要設(shè)置prf。5.9數(shù)字化處理的A掃描區(qū)域為了細(xì)致的尺寸劃分，A掃描

23、被數(shù)字化并作記錄的時間窗應(yīng)該從直通波剛剛開始處到剛剛超過縱波底面反射信號處。從檢出缺陷的目的出發(fā)，建議把時間窗設(shè)置在剛剛超過第一個底面波波型轉(zhuǎn)換處。一般路徑中完全是縱波的信號很難觀察到（例如近表面的顯示），這可能會在底面縱波信號之后得到更好的顯示（假設(shè)探頭中心距合適時）。這是因為它們的路徑有一部分是由聲速大約是縱波一半的橫波組成。這對于校驗這些信號是重復(fù)出現(xiàn)的變型波也是很有用處的。如果沒有直通波或底面反射波，就必須計算時間窗，并在試塊上校核。5.10信號的平均化處理和脈沖寬度如第四章所述，要得到缺陷尖端的衍射波，就應(yīng)該有最好的信噪比，這就意味著要設(shè)置放大濾波器，脈沖寬度和信號平均化處理次數(shù)。在

24、TOFD檢測中，由于有計算機電噪聲和周圍環(huán)境電噪聲的影響，因此經(jīng)常要進行信號平均化處理。5.11無信號常見故障下面列出了A掃描中沒有信號時的故障處理：檢查增益是否夠高，正常為70dB檢查楔塊中的耦合劑是否干燥了檢查電纜是否正確連接到探頭，確定發(fā)射和接受通道號檢查楔塊是否對正檢查發(fā)射和接收探頭是否正確連接，如信號接收探頭正工作在發(fā)射狀態(tài)等一個有用的測試方法是把發(fā)射和接收通道號設(shè)置成相同的，然后輪流用這兩個探頭工作在脈沖回波狀態(tài)。應(yīng)該能獲得很大的信號。如果兩個探頭的波形幅值有顯著區(qū)別，在檢查耦合等情況正常情況下，必須更換其中一個探頭。如果信號看起來不對，就檢查以下幾條：直通波和底面反射波在計算時間

25、到達（加上探頭延時）。很容易犯的錯誤是把底面變型橫波誤認(rèn)為底面反射縱波，而把底面反射縱波當(dāng)作直通波。記住，直通波非常弱。校核探頭頻率，晶片直徑，楔塊角度校核濾波器設(shè)置用校準(zhǔn)試塊校核響應(yīng)檢查變型波5.12手動掃查與機械掃查5.12.1一般要求TOFD掃查時需要維持的基本要求a)與工件表面耦合要良好b) 使用有足夠剛性的掃查架保證探頭間距不變c) 直的掃查線d) 為了在不平的表面得到好的接觸，每一個探頭需要能單獨的調(diào)整掃查器夾持兩個TOFD探頭，它通常利用改變探頭間距的方法來實現(xiàn)聲束聚焦在某一深度范圍；并且如前面所說，通常每個縱波探頭都可以利用不同的楔塊來輕松的實現(xiàn)角度變化。探頭晶片與楔塊柔性耦合

26、的缺點是耦合劑隨時間可能會變干。TOFD探頭組可以用手移動掃查或者使用自動掃查器。5.12.2手動掃查手動掃查非常實用可行，并且在某些難于接近的條件下它可能是進行檢測的唯一方法。手動掃查過程通常比機械掃查安裝過程快。手動掃查也存在一些缺點，因為數(shù)據(jù)采樣時間間隔不是恒定的，而SAFD過程是基于數(shù)據(jù)采集時間間隔相同來工作的，所以它不能用于手動掃查；并且在手動B掃描中用拋物線指針測量缺陷長度和位置也是不夠精確的。不過，倘若小心移動探頭以保證勻速掃查，一般來說在長度尺寸和位置上的誤差不超過正負(fù)5mm。因為手動掃查中，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)僅僅通過脈沖重復(fù)頻率來激發(fā)發(fā)射探頭，而與探頭的位置無關(guān)。因此確保A掃描數(shù)據(jù)

27、可以通過一個規(guī)則的間隔來采集，例如，每隔1mm。在第四章中解釋過，設(shè)置發(fā)射探頭的脈沖重復(fù)頻率要與掃查速度相一致，這一點非常重要。另外，還有一些簡單的步驟可以用來幫助保證掃描速度。一般來說，TOFD檢測需要有兩個運算器，一個用于探頭的移動，另一個用于數(shù)據(jù)采集設(shè)備。這些設(shè)備通過一些自身通訊系統(tǒng)相連，可以相隔50m以上工作。開始一個掃描前，需要在被檢工件上進行校準(zhǔn)，校準(zhǔn)在一定間隔上進行（例如100mm或200mm）。在數(shù)據(jù)采集過程中數(shù)據(jù)采集器使用一個輔助工具來計算沿掃描方向的位置（例如掃描距離為0.25、0.5和0.75mm或者表觀距離-100mm，200mm等）。這些信息提供給掃描運算器使其知道它

28、所在的位置。換句話說，如果使用適當(dāng)?shù)能浖?，掃描運算器可以算出沿掃描方向通過的距離（如100mm，200mm等），數(shù)據(jù)采集器能在數(shù)據(jù)采集文件中添加標(biāo)記。這些標(biāo)記在以后的數(shù)據(jù)分析中能被識別。在手動掃查中使用一個單一編碼器非常有用。在TOFD中經(jīng)常使用一個輪子，輪子在轉(zhuǎn)動中驅(qū)動一個編碼器，編碼器將生成的數(shù)據(jù)送給數(shù)字化超聲數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。5.12.3 機械掃查在許多情況下自動掃查是很重要的。機械掃查裝置可以用TOFD數(shù)字化數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)來控制或者由其自身馬達控制系統(tǒng)來控制。在這兩種方法中編碼器反饋的信息都被超聲數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)獲得，使得TOFD中A掃描能按一定的采樣間隔被采集。對平行掃查來說，掃查的起點相對焊

29、縫中心線的位置應(yīng)該要精確的知道，以便標(biāo)繪出缺陷在焊縫橫斷面上的精確位置，這一點很重要。5.12.4 采樣間隔采集TOFD檢測A掃描時1mm的采樣間隔幾乎成了慣例。它可以給出非常清楚的圖像，在有噪聲和低的數(shù)據(jù)質(zhì)量時從缺陷端點產(chǎn)生的拋物線狀特征有利于識別出缺陷信號。然而，這意味著通過一次長距離的掃查才能采集到大量的A掃數(shù)據(jù)，一般將采用間隔設(shè)為2或3mm就可以了。因此，采用間隔取決于探頭間距和希望得到的TOFD數(shù)據(jù)質(zhì)量。5.13 溫度使用適當(dāng)?shù)鸟詈蟿r，TOFD檢測可以在高達150° C溫度下進行。當(dāng)溫度更高時，探頭、楔塊和靠近高溫的線纜都必須進行冷卻。而且在高于150° C時，

30、必須使用適當(dāng)?shù)钠帘位蛘吒魺嵛飦肀Ｗo儀器。目前探測溫度可以高達300° C。然而，在200° C到300° C時探測靈敏度將下降，這是由于高溫時噪音增大引起的。這種情況下需要選用適當(dāng)?shù)鸟詈蟿?。如果可以獲得足夠的靈敏度，可以通過將特殊探頭永久的結(jié)合在金屬上，在更高的溫度下對特殊缺陷進行長期監(jiān)視。 5.14 耦合常規(guī)TOFD檢測中使用的普通的耦合材料與傳統(tǒng)脈沖反射檢測中使用的一樣。耦合劑的特性要與其使用的溫度相適應(yīng)。為了自動檢驗，經(jīng)常在探頭楔塊上鉆一個小孔來提供水直接在楔塊下形成耦合。由于軟管泵中任何堵塞都可以通過增大壓力來解除，所以它是一種理想的供水設(shè)備。通過在楔塊底

31、下提供耦合劑可以使耦合劑使用量最小。在一般掃查中通過在楔塊的側(cè)面添加金屬磨損條來避免探頭楔塊的磨損。這被稱為間隙掃描（典型的0.2mm）,它有助于始終保持一致的耦合層，從而獲得一致的結(jié)果。但是由于楔塊和金屬表面間可能存在的干涉效應(yīng)會使0.25和0.5mm的波長消除掉。5.15 特殊方法通常TOFD檢驗使用縱波波束聚焦在工件三分之二處。然而，當(dāng)使用特殊方法有效時，這種情況會有所改變。5.15.1二次波在解決掃查表面的難題時（如存在一個寬的焊縫蓋帽），通過反射或者下圖的底波反射有益于去發(fā)現(xiàn)這些特征部位。近表面裂紋此時不會被隱藏在直圖 5.8 兩次反射示意圖通波之中，并且高于表面產(chǎn)生的波，此處二次反

32、射中表面產(chǎn)生的波作為底面波。這種方法要求底面必須光滑和平整，并且探頭間距要足夠大，以確?；夭ㄔ诘撞ㄗ冃筒ㄖ暗竭_。由于產(chǎn)生的底波是兩倍的工件厚度所以在測尺寸時要注意這一點。 5.15.2 使用波型變換波TOFD探頭的橫波角度大約是縱波角度的一半，并且縱波在反射時也會產(chǎn)生橫波。因此被檢測工件的特殊位置可能在縱波后產(chǎn)生一系列的回波。這些特征回波對淺的缺陷非常有用，因為這些缺陷的縱波信號隱藏在直通波中，而橫波波束通過路徑時波速較慢使得信號出現(xiàn)時間稍晚并且分辨率也較好。如果其中一個探頭放置在靠近缺陷的時候或者探頭間距不夠大時使用變型波是一種很好的方法。 5.15.3 偏心掃查通常在TOFD非平行掃查檢驗中，都是假定缺陷靠近探頭連線中心線的。然而，直通波與淺的缺陷的回波的時間差隨缺陷離其中一探頭距離的減小而增大。因此對于淺的缺陷可以通過偏心掃查提高這些回波的分辨率來解決。不過深度測量會由于偏心掃查而變得不準(zhǔn)。5.16 TOFD掃查的一些參數(shù)選擇設(shè)置TOFD參數(shù)步驟：Step1：選擇超聲探頭正確的選擇探頭是非常重要的，因為合格的超聲波信號是成功檢驗的重要因素。探頭頻率和直徑將在下面討論。總的來說，必須有足夠的功率和信躁比從評價區(qū)（更大的尺寸和更低的頻率）來獲取信號，這需要和聲束擴散綜合考慮。試件中的衰減作用也