TOFD检测信号的分析与比较.doc

1、XX大学毕业设计（论文）题 目： TOFD检测信号的分析与比较 学 院： 测试与光电工程学院专业名称： 测控技术与仪器班级学号： 学生姓名： 指导教师： 二Oxx 年 六月 TOFD检测信号的分析与比较摘要：衍射时差法(Time of Flight Diffraction, 简称TOFD)超声检测技术是一种新型的无损检测技术,是利用缺陷部位的衍射波信号来检测和测定缺陷尺寸的一种超声检测方法，通常使用纵波斜探头，采用一发一收模式。随着现代工业的发展，同时对检测精度要求也不断地提高，TOFD检测应运而生。相较于其他检测技术,TOFD技术具有可靠性好、检出率高、定量精度高、检测效率高、无污染，快捷等

2、优点。为了更好的了解TOFD检测技术，并运用于实践操作，对TOFD基本参数进行选择，了解这些参数对实验数据的影响，从而选择和时的参数进行实验。在了解TOFD检测后，本文对TOFD检测的应用和检测结论进行了研究，同时也选用常规的超声检测仪来进行检测。根据被检测工件(焊缝)的特点，确定检测参数计算和选择方法，选择合适的检验试块和检测仪器。选择好含有气孔、夹渣、裂纹、未焊透、未熔合等人工焊接缺陷的平板焊缝分别采用TOFD、常规超声二种方法进行检测。对比两种方法在定性方面的优势，详细分析 TOFD法和常规超声对焊板定量定位的方法，并进行数据分析和处理。在观察缺陷图谱时,文中利用TOFD法对缺陷性质进行

3、计算,分析常见焊接缺陷的图谱特征并与常规超声检测波形图进行比较。接着对比分析TOFD法与常规超声检测法在这些常见缺陷中检测的优缺点，以及与其它检测方法的匹配，让TOFD检测方法可以更好的在实际检测中应用。关键词：TOFD平板焊缝 缺陷种类 定性 定量 定位 Analysis and comparison of TOFDdetection signalAbstract:TOFD (time of flight diffraction (TOFD) ultrasonic testing technology is a new nondestructive testing technology is

4、 the defective parts of the diffraction wave signal to detect and size defects of an ultrasonic detection method for determination and longitudinal wave angle probe is usually used by a model. Along with the development of modern industry, the requirement of the detection accuracy is also improved,

5、and the TOFD detection has been developed. Compared with other detection technology, TOFD technology has the advantages of good reliability, high detection rate, high accuracy, high detection efficiency, no pollution, fast and so on. In order to better understanding of TOFD detection technology, and

6、 applied to practical operation, the basic parameters of TOFD, understand the effects of these parameters on the experimental data, so as to select and the parameters of the experiment. After understanding the TOFD detection. this paper of TOFD detection application and testing results were studied

7、also choose conventional ultrasonic testing equipment to detect. According to the characteristics of the detection of the workpiece (weld), determine the detection parameters calculation and selection method, select the appropriate test specimen and test instrument. The flat weld with the defects of

8、 two kinds of artificial welding defects such as porosity, slag, crack, crack, non fusion, incomplete fusion and so on, were detected by TOFD and conventional ultrasound. Comparison of the two methods in the qualitative aspects of advantages, detailed analysis of TOFD method and conventional ultraso

9、und welding plate positioning and quantitative method and data analysis and processing. In the observation of the defects, the defects of TOFD method were used to calculate the characteristics of the defects, and the characteristics of common welding defects were analyzed. And comparative analysis b

10、etween TOFD method with the conventional ultrasonic testing method in these common defects detection of advantages and disadvantages, and matching with other detection methods, TOFD detection method can be better used in practical detection.Keyword：TOFD Flat weld Defect type Qualitative Quantitative

11、 Location目 录1 绪论1.1 选题的依据及意义（1）1.2 TOFD发展历史（2）1.3 国内外研究概况（3）2 TOFD法基本原理2.1 超声波衍射现象（4）2.1.1惠更斯-菲涅尔原理（4）2.1.2波的衍射（绕射）（4）2.2 TOFD法基本原理（5）2.3 TOFD检测缺陷深度计算（6）2.4 TOFD扫查方式（7）3 研究方法及内容3.1 实验仪器（9）3.2 检测中主要参数选择（10）3.2.1探头角度的选择（10）3.2.2探头频率的选择（11）3.2.3探头晶片尺寸的选择（11）3.2.4扫查次数的选择（12）3.3 TOFD检测主要步骤（12）4 检测数据分析4.1

12、 焊缝的五种常见缺陷（14）4.1.1缺陷产生原因（14）4.1.2缺陷的危害（16）4.2 TOFD信号的分析与比较（17）4.2.1气孔类缺陷分析与比较（17）4.2.2夹渣类缺陷分析与比较（19）4.2.3裂纹类缺陷分析与比较（21）4.2.4未焊透类缺陷分析与比较（23）4.2.5未熔合类缺陷分析与比较（25）5 总结参考文献（28）致谢（30）TOFD检测信号的分析与比较1 绪论1.1 选题的依据及意义衍射时差法(time-of-flight diffraction, TOFD)超声检测技术是一种新型的无损检测技术，它通过测量缺陷边缘的衍射时间差,对缺陷进行定量定位。与其他检测技术相

13、比，TOFD技术具有可靠性好、检出率高、测量精度高、检测范围大、快速和安全等优点。TOFD (全称Time of Flight Diffraction)技术，即衍射时差法超声检测技术，作为超声检测中的新技术1，TOFD技术既保持了传统超声检测技术的优点，又解决了超声检测的某些局限性。TOFD与常规超声检测有两个重要不同；1 )缺陷衍射信号的角度几乎是独立的；2)深度尺寸定位和相应的误差取决于衍射时差，而与信号振幅无关。因此相比传统超声检测，TOFD技术有新优势；1 )TOFD技术定量定位精度高，直通波的尺寸精度是1 mm，裂纹增长检测能力可达0.3 mm；2)任何方向的缺陷都能有效的发现；3

14、)检测数据以视图的形式持久保存；4）常规检测近表面检测存在盲区2,3。与磁粉检测、渗透检测、祸流检测技术相比，TOFD技术可以检测内部缺陷，与射线技术相比，TOFD技术使用成本低，不需要特殊防护，对裂纹类面状缺陷相当敏感，检测厚度范围大，检测灵敏度不随厚度增大而大幅降低4,5。与常规超声检测相比，对缺陷的定量定位更精确，检出率更高，检测速度更快，检测结果可以永久保存。常规超声检测时，当波束无法以适当的角度到达缺陷表面时，会导致漏检,在缺陷定量方面常规超声检测采用当量法。不是缺陷真实的尺寸，这样不利于后续的质量评定。用于大型压力容器的检测时，厚度的增加和检测结果的要求不断提高，都需要寻找出一种新

15、方法来提高缺陷的检出率，并且对该缺陷进行精确定位、定量。 与其常规超声检测技术一样，TOFD技术也有其局限性，检测盲区即使通过改变检测参数，仍然不可能完全消除，为防止扫查面和底面缺陷的漏检，可以和常规超声波检测配合使用；TOFD信号较弱，易受噪声干扰；如果要求对工件内部质量和表面质量的综合检测，TOFD技术必须与其它表面检测技术相互配合，才能完成检测任务；倾向于“过分夸大”中下部缺陷和部分良性缺陷，比如气孔、夹层等。所以要对该项技术局限进行充分的了解和分析，才能让该技术在实践中的得到非常好的使用和良性的发展。随着检测行业对检测技术的要求不同提高，集一身优势的TOFD技术脱颖而出，备检测受关注，成为一种极具推广前景的无损检测新技术6,7。1.2 TOFD发展历史TOFD是20世纪70年代由英国国家无损检测中心的MauricSilk博士率先提出来的,并花费了大概10年Silk博士和他的团队开发了可以检测和确定缺陷尺寸的方法811，这些缺陷探测试验（DDT）实验在国际的PISC系统中也有所应用。于是，美国机械工程师协会就认同了TOFD ，在可靠