1、XX大学毕业设计（论文）开题报告 题目 TOFD检测信号的分析与比较专 业 名 称 测控技术与仪器 班 级 学 号 学 生 姓 名 指 导 教 师 填 表 日 期 20xx 年 4 月 9 日一、 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。相比其他检测技术，TOFD技术具有可靠性好、检出率高、定量精度高、检测效率高、无污染和操作成本低等优点。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
2、测中的新，TOFD技术既继承了传统超声检测技术的优点，又克服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 )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。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
3、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。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。对于大型压力容器的检测只是一个方面，随着厚度的增加和对检测结果的要求不断提高，迫切需要一种新技术来提高检出率，对缺陷进行精确定位、定量。 与其它无损检测技术一样，TOFD技术也有其局限之处，检测盲区即使通过改变检测参数，仍然不可能完全消除，为防止根部缺陷的漏检，应与普通超声波检测配合使用；被检测工
4、件厚度较小时，或者焊缝形状复杂、材料为粗品材料等情况下，其检测效果不如射线检测；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。对该技术局限之处的理解与分析，有助于该技术在实践中的正确使用和良性发展。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。二、 国内外研究概况及发展趋势：2004年，CEN发布了有关焊缝超声TOFD法检测的标准草案DD CEN/TS14751: ，标准是在原标准的基础上，对焊缝超声TOFD技术，进一步深化细化了有关的操作要求，包括检测等级、探
5、头设置、灵敏度和时间窗调节、试块细节及扫查要领等，同时增补了8张TOFD图像自身质量和10张焊接缺陷的典型图谱。2009年8月31日,固定式压力容器安全技术监察规程正式颁布规定“压力容器的焊接接头应当采用射线检测或者超声检测,超声检测包括衍射时差法超声检测(TOFD)、可记录的脉冲反射法超声检测和不可记录的脉冲反射法超声检测；当使用不可记录的脉冲反射法超声检测，应当采用射线检测或者衍射时差法超声检测作为附加局部检测”。规程中明确规定了TOFD检测技术与射线检测技术相同，均为压力容器制造过程中可选的焊接接头的无损检测，从而明确了 TOFD检测的地位。2010 年底，国家能源局又发布了 NB/T
6、47013.10 (JB/T 4730. 102010 )衍射时差法超声检测。规程和检测标准的颁布，为TOFD这项新的检测技术应用必将起到很大的推动。美国机械工程师协会(ASME)于2006年发布了超声TOFD图像显示的判读和评定，包括TOFD识谱原理和缺陷定位定量法则以及22例焊接缺陷典型图谱。超声TOFD法在国外起步较早，且随着计算机技术和制造技术的飞速发展，以及相关标准的颁布，在焊接结构领域得到了较好的应用，并且可以完成其他检测方法不能完成的检测，如在结构件焊接和在用的过程中进行实时检测，从而监测缺陷的生长情况。随着信号处理、电子、计算机、模式识别等技术的飞速发展，超声TOFD法必将朝着
7、自动化、智能化的方向发展，在焊接结构的无损检测领域获得更为广泛的应用。三、 研究内容及实验方案： TOFD技术作为一种新型、强大的无损检测技术，在国外早已被广泛接受并且得到充分的应用。集一身优势的TOFD技术若能得到充分的研究与应用，必将对检测行业的发展起到很大推动作用。虽然TOFD技术21世纪初传入我国，但技术人员对此技术的研究成果不多，在实际应用、推广方面也不够广泛，很多检测单位对TOFD技术不甚了解，无法从新技术中获益。为了使TOFD技术被更多人了解，推动其在国内的应用，本文对TOFD技术进行了深入研究。主要内容如下：首先，对常用无损检测技术进行了简单介绍，分析了 TOFD技术相对其他检
8、测技术的优势，对TOFD技术的基本原理、研究现状、优缺点以及检测中的理论知识进行了简述。论文的主要研究内容是：在焊接试板焊接接头上进行对比试验，试板焊接接头上焊接制作裂纹、未溶合、未焊透、气孔、夹渣等焊接缺陷。分别采用TOFD、常规超声二种方法进行检测，对各自检出的缺陷进行对比分析，分析TOFD图像中五种常见焊接缺陷的特征，为运用TOFD法判断缺陷性质作实验积累。分析了使用TOFD检测法时，缺陷的定量、定位。对焊缝进行TOFD、常规超声二种方法检测，比较两者在焊缝检测中的性能。首先，用TOFD检测多个具有各类缺陷的工件，在完成TOFD检测的同时，使用普通超声波探伤仪对同一位置进行平行检测，得到
9、的结果完全一致。然后，在定位、定性和定量方面上，比较使用TOFD方法进行检测时与常规超声方法检测时对这些缺陷数据的影响，从而得出TOFD在检测中的优势和局限性。四、 目标、主要特色及工作进度1.研究目标1） 了解掌握TOFD检测技术的基本原理2） 熟悉TOFD检测技术的操作和应用3） 比较TOFD检测与常规检测焊缝缺陷的性能4） 了解国内外TOFD检测研究概况及发展趋势2.主要特色检验是使用一对宽声束、宽频带、纵波斜探头，探头频率高于脉冲回波法（PE）的探头频率，探头相对于焊缝对称布置。声束在焊缝中传播遇到缺陷时，缺陷会产生反射波，缺陷上下端点产，反射波低2030dB。接收探头具有极高的灵敏度
10、，接收衍射波和反射波。以精确测量衍射波的传输时间和简单的三角方程为理论基础，使用计算机来完成缺陷尺寸和位置的测量。TOFD检测技术具有可靠性好、检出率高、定量精度准、检测效率高和操作成本低等优点。与传统超声检测技术相比，TOFD有两个显著特征：1)对缺陷的检出与探头入射角度无关，任何方向的缺陷都可以发现；2)深度尺寸的定位取决与衍射时差而不依靠信号振幅。与常规的检测方法相比，超声TOFD检测技术更能够准确地对缺陷定位、定量，检出率更高，是一种极具推广前景的无损检测新技术；3）TOFD检测时超声波声束覆盖范围广，只需在焊缝两侧做线性扫查，不需要做锯齿形扫查，操作更便捷，检测效率更高；4)缺陷的定
11、量不依赖于缺陷的回波幅度。3.工作进度20xx.03.0220xx.03.20 查阅TOFD检测方法相关资料20xx.03.2120xx.04.15 了解相关实验内容并撰写开题报告 20xx.04.1620xx.05.15 选择仪器和试块进行实验 20xx.05.1620xx.05.31 实验数据分析和处理 20xx.06.0120xx.06.20 总结并撰写论文，答辩 五、 参考文献参考文献1李衍.焊缝超声 TOFD 法探伤和定量新技术J.无损探伤，2003,27（05）：59.2 张燕宏.焊缝自动超声检测技术与设备的试验研究,合肥工业大学硕士论文,2005:3.3 郑晖，林树青等. 中国特
12、种设备检验协会组织编写超声检测第二版M，中国劳动社会保障出版社，2008.4 张平.超声衍射时差检测技术在中国的应用进展J.无损检测，2008,30(7)：397402.5 肖维鹏.无损检测方法在压力容器检测中的综合应用J.石油和化工设备,2011,14：6062.6 沈功田，张万岭.压力容器无算检测技术综述J.无损检测,2004,26(1):3740.7 韩伟.无损检测技术现状及其新发展J.可编程控制器与工厂自动化（PLC FA）2005(1)：121123. 8 CEN / TS-14751: 2004. Welding-Use of Time-of-Flight Diffraction Technique(TOFD)for Examination of Welds. 20049 关卫和,阎长周,张保中等.我国压力容器行业TOFD检测技术的应用和进展.无损检测,2010,32 (12): 961-96510 阎长周,刘军,关卫和等.TOFD检测在大型球形储罐制造安装中的应用.压力容器,2011, 28 (3): 4953.11 2006 ASME Code. Section VArticle4.Mandatory Appendix III.Non-mandatory Appendix Land N. 2006
