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西安市無(wú)損探傷檢測(cè)廠(chǎng)家

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陜西西安TOFD無(wú)損探傷檢測(cè)

TOFD技術(shù)原理

TOFD定義

衍射現(xiàn)象
Time Of Flight Diffraction(TOFD)超聲波衍射時(shí)差法，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)的來(lái)源

衍射現(xiàn)象2
TOFD技術(shù)的英文全稱(chēng)是Time of Flight Diffraction Technique，中文譯名為衍射時(shí)差法超聲檢測(cè)技術(shù)。

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)方法要求的儀器卻遲遲未能問(wèn)世。詳細(xì)情況在下一部分內(nèi)容進(jìn)行講解。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 歷史背景TOFD 技術(shù)（Time of Flight Diffraction Technique）是一種基于衍射信號(hào)實(shí)施檢測(cè)的技術(shù)，即衍射時(shí)差法超聲檢測(cè)技術(shù)。上世紀(jì)七十年代，由于工業(yè)發(fā)展的需求的不斷增多，Mauric Silk博士（英國(guó)國(guó)家無(wú)損檢測(cè)中心）率先提出了TOFD技術(shù)。自20世紀(jì)90年代，我國(guó)開(kāi)始引進(jìn)TOFD檢測(cè)技術(shù)，到2005年，我國(guó)中科院武漢中科創(chuàng)新技術(shù)股份有限公司研發(fā)出國(guó)產(chǎn)臺(tái)TOFD檢測(cè)設(shè)備。在TOFD系統(tǒng)的發(fā)展過(guò)程中，計(jì)算機(jī)和數(shù)字技術(shù)的應(yīng)用起到了決定性的作用。早期的常規(guī)超聲檢測(cè)使用的都是模擬探傷儀，用橫波斜探頭或縱波直探頭做手動(dòng)掃查，大多數(shù)情況采用單探頭檢測(cè)，儀器顯示的是A掃波型，掃查的結(jié)果不能被記錄，也無(wú)法作為的參考數(shù)據(jù)保存。自二十世紀(jì)九十年代起，模擬儀器開(kāi)始慢慢演變?yōu)橛捎?jì)算機(jī)控制的數(shù)字儀器，隨后數(shù)字儀器逐漸完善和復(fù)雜化，可以配置探頭陣列，自動(dòng)掃查裝置，而且能夠記錄和保存所有的掃查數(shù)據(jù)用于歸檔和分析。TOFD檢測(cè)需要記錄每個(gè)檢測(cè)位置的完整的未校正的A掃信號(hào)，可見(jiàn)TOFD檢測(cè)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是一個(gè)更的復(fù)雜的數(shù)字化系統(tǒng)，在接收放大系統(tǒng)、數(shù)字化采樣、信號(hào)處理、信息存儲(chǔ)等方面都達(dá)到了較高的水平。TOFD技術(shù)與傳統(tǒng)脈沖回波技術(shù)的最主要的兩個(gè)區(qū)別在于：A) 更加的尺寸測(cè)量精度(一般為±1mm，當(dāng)監(jiān)測(cè)狀態(tài)為±0.3mm)，且檢測(cè)時(shí)與缺陷的角度幾乎無(wú)關(guān)。尺寸測(cè)量是基于衍射信號(hào)的傳播時(shí)間而不依賴(lài)于波幅。B) TOFD技術(shù)不使用簡(jiǎn)單的波幅閾值作為報(bào)告缺陷與否的標(biāo)準(zhǔn)。由于衍射信號(hào)的波幅并不依賴(lài)于缺陷尺寸，在任何缺陷可能被判不合格之前所有數(shù)據(jù)必須經(jīng)過(guò)分析，因此培訓(xùn)和經(jīng)驗(yàn)對(duì)于TOFD技術(shù)的應(yīng)用是極為基本的要求。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?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。

編輯本段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(guān)；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；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

編輯本段TOFD技術(shù)相比A型脈沖檢測(cè)方法的優(yōu)勢(shì)

1)TOFD技術(shù)的可靠性好。由于其主要是利用衍射波進(jìn)行檢測(cè)，而衍射信號(hào)不受聲束影響，任何方向的缺陷都能有效的發(fā)現(xiàn)，使該技術(shù)具有很高的缺陷檢出率。國(guó)外研究機(jī)構(gòu)的缺陷檢出率的試驗(yàn)得出的評(píng)價(jià)是：手工UT，50-70%；TOFD，70-90%；機(jī)械掃查UT+TOFD，80-95%。由此可見(jiàn)，TOFD檢測(cè)技術(shù)比常規(guī)手工UT的檢測(cè)可靠性要高得多。2）TOFD技術(shù)的定量精度高。采用衍射時(shí)差技術(shù)對(duì)缺陷定量，精度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于常規(guī)手工超聲波檢測(cè)。一般認(rèn)為，對(duì)線(xiàn)性缺陷或面積型缺陷，TOFD定量誤差小于1mm。對(duì)裂紋和未熔合缺陷高度測(cè)量誤差通常只有零點(diǎn)幾毫米。3）TOFD檢測(cè)簡(jiǎn)單快捷，最常用的非平行掃查只需一人即可以操作，探頭只需沿焊縫兩側(cè)移動(dòng)即可，不需做鋸齒掃查，檢測(cè)效率高，操作成本低4）TOFD檢測(cè)系統(tǒng)配有自動(dòng)或半自動(dòng)掃查裝置，能夠確定缺陷與探頭的相對(duì)位置，信號(hào)通過(guò)處理可以轉(zhuǎn)換為T(mén)OFD圖像。圖像的信息量顯示比A掃描顯示大得多，在A型顯示中，屏幕只能顯示一條A掃信號(hào)，而TOFD圖像顯示的是一條焊縫檢測(cè)的大量A掃信號(hào)的集合。與A型信號(hào)的波形顯示相比，包含豐富信息的TOFD圖像更有利于缺陷的識(shí)別和分析。5）當(dāng)今使用的TOFD檢測(cè)系統(tǒng)都是高性能數(shù)字化儀器，完全客服了模擬超聲探傷儀和簡(jiǎn)單數(shù)字超聲波探傷儀記錄信號(hào)能力差的特點(diǎn)，不僅能全過(guò)程記錄信號(hào)，長(zhǎng)久保存數(shù)據(jù)，而且能夠高速進(jìn)行大批量信號(hào)處理。6）TOFD技術(shù)除了用于檢測(cè)外，還可用于缺陷擴(kuò)展的監(jiān)控，是有效且能測(cè)量出裂紋增長(zhǎng)的方法之一。7）TOFD能對(duì)缺陷深度位置進(jìn)行定位，對(duì)缺陷自身高度進(jìn)行定量．8）由于缺陷衍射信號(hào)與角度無(wú)關(guān)，檢測(cè)可靠性和精度不受角度影響。9）根據(jù)衍射信號(hào)傳播時(shí)差確定衍射點(diǎn)位置，缺陷定量定位不依靠信號(hào)振幅。

編輯本段TOFD技術(shù)與射線(xiàn)技術(shù)比較的優(yōu)勢(shì)

1）TOFD檢測(cè)結(jié)果與射線(xiàn)檢測(cè)結(jié)果都是以二維圖像顯示，不同的是TOFD能對(duì)缺陷的深度和自身高度進(jìn)行測(cè)量，而射線(xiàn)只能得到缺陷的俯視圖信息，對(duì)于判斷缺陷危害性程度的重要指標(biāo)，厚度方向的長(zhǎng)度，射線(xiàn)是很困難的。2）TOFD技術(shù)可探測(cè)的厚度大，對(duì)厚板探傷的效果比較明顯，但射線(xiàn)對(duì)厚板的穿透能力非常有限。3）TOFD技術(shù)檢測(cè)缺陷的能力非常強(qiáng)，特殊的探傷方式使其具有相當(dāng)高的檢出率，約90%左右，而相比之下，射線(xiàn)檢測(cè)的檢出率稍低，大約75%，在實(shí)際工作中，我們也發(fā)現(xiàn)有TOFD檢測(cè)出來(lái)的缺陷，X射線(xiàn)未能發(fā)現(xiàn)的情況，這給質(zhì)量控制帶來(lái)了極大的隱患。4）TOFD技術(shù)所采集的是數(shù)據(jù)信息，能夠進(jìn)行多方位分析，甚至可以對(duì)缺陷進(jìn)行立體復(fù)原。這是因?yàn)門(mén)OFD技術(shù)是將掃查中所有的原始信號(hào)都進(jìn)行了保存，在脫機(jī)分析中我們可以利用計(jì)算機(jī)對(duì)這些原始信號(hào)進(jìn)行各種各樣的分析，以得出更加的缺陷判斷結(jié)果；而射線(xiàn)檢測(cè)只能將射線(xiàn)底片置于觀(guān)片燈前進(jìn)行分析，不可以再進(jìn)一步利用軟件對(duì)缺陷進(jìn)行更加的分析。5）TOFD檢測(cè)操作簡(jiǎn)單，掃查速度快，檢測(cè)效率高；而射線(xiàn)檢測(cè)過(guò)程繁瑣，耗時(shí)長(zhǎng)，效率低下。6）TOFD技術(shù)是利用超聲波進(jìn)行探傷，對(duì)檢測(cè)時(shí)的工作環(huán)境沒(méi)有特殊的要求。超聲波檢測(cè)是一種環(huán)保的檢測(cè)方式，對(duì)使用人員沒(méi)有任何傷害，所以在工作場(chǎng)合不需要特殊的安全保護(hù)措施；而射線(xiàn)檢測(cè)因其放射的危害性受到國(guó)家政策的嚴(yán)格控制，現(xiàn)場(chǎng)只能單工種工作，降低了檢測(cè)工作效率，阻礙了整個(gè)工程進(jìn)度。7）TOFD檢測(cè)成本低，重復(fù)成本少；而射線(xiàn)檢測(cè)，建造暗室需要較高的投入，平時(shí)工作中的耗材成本重復(fù)發(fā)生，綜合成本相對(duì)較高

TOFD檢測(cè)波形圖

標(biāo)簽：西安市無(wú)損探傷檢測(cè) 西安市無(wú)損探傷檢測(cè)廠(chǎng)家