TOFD資格考試?yán)碚摌宇}

1、TOFD 知識普及教程TOFD -超聲波衍射時差法也叫 “裂紋端點衍射法”或“尖端反射法” 什么是 TOFD?衍射時差法(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”處得到的衍射能量來檢測缺陷的方法。超聲 TOFD 法可用于材料探傷、缺陷定位和定量。與常規(guī)的超聲技術(shù)不同，TOFD 法不用脈沖回波幅度對缺陷大小做定量測定，而是靠脈沖傳播時間來定 量。TOFD -認(rèn)可TOFD 已經(jīng)得到 ASTM E2373-04，ASME III Code 2235， CEN EN 583-6 (2000)， BS 7706 (1993)等標(biāo)準(zhǔn)的認(rèn)可。TOFD 對于判定缺陷的真實性

2、和準(zhǔn)確定量上十分有效。同時， TOFD 可以和脈沖反射法相互取長補短。 例如， 檢出焊縫中部的缺 陷，判斷缺陷是否向表面延伸等就是它的強項。衍射時差技術(shù)TOFD 發(fā)展簡史衍射現(xiàn)象TOFD 原理實際操作標(biāo)準(zhǔn)TOFD 優(yōu)點和局限性TOFD 發(fā)展簡史七十年代中期由 UKAEA Harwell 發(fā)現(xiàn)的定量很準(zhǔn)-成為了一種標(biāo)準(zhǔn)的定量技術(shù)在九十年代初，線形 TOFD 開始用于管線單獨使用TOFD的檢出率很高TOFD 應(yīng)用情況在國內(nèi)的特種設(shè)備行業(yè)，2003 年，最早將 TOFD 技術(shù)用于工程檢測并申請成 為企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的是中國第一重型機械集團公司。應(yīng)用對象是神華煤液化工程中的壁 厚達 340mm 的加氫反應(yīng)器。

3、此外，在核工業(yè)、電力、石油系統(tǒng)，TOFD技術(shù)的研究和應(yīng)用也在蓬勃發(fā)展， 影響日益擴大。衍射現(xiàn)象惠更斯原理:TOFD 的基本原理 掃查分類TOFD: 典型的設(shè)置A 掃信號 相位變化 傳播時間 傳播時間缺陷深度 缺陷自身高度 一些典型缺陷向外表面延伸的缺陷向內(nèi)表面延伸的缺陷 水平方向的平面形缺陷 向外表面延伸的裂紋 向內(nèi)表面延伸的裂紋 水平方向的平面形缺陷 （層間未熔, 冷夾層） 數(shù)據(jù)顯示 數(shù)據(jù)顯示 校準(zhǔn)工具 測量工具 缺陷位置的影響 缺陷位置的不確切性 橫向掃查 校準(zhǔn) TOFD 檢測工藝的選擇 探頭的選擇（波型、探測分辨力、近場、聲束寬度、頻率、角度、尺寸、數(shù) 量和位置布置）。中心間距-PCS的

4、選擇靈敏度的選擇 槽型校準(zhǔn)試塊的選擇 電子儀器的要求（數(shù)據(jù)記錄、脈沖發(fā)生器、信噪比、數(shù)據(jù)采樣、信號顯示內(nèi) 容和方式）TOFD 掃查圖典型 TOFD 成像TOFD 檢測的一般流程儀器設(shè)置。（主要設(shè)置一些功能參數(shù)，如：觸發(fā)電壓、探頭頻率、工件厚度、 編碼器、濾波器、PCS脈沖重復(fù)頻率等）掃查工件（一般采取非平行掃查） 校準(zhǔn)儀器（校準(zhǔn)指針零點，方便測量） 缺陷分析（點、線、面的初步判定甚至性質(zhì)的精確確定、埋藏深度、自身高度 長度）常見缺陷在TOFD中的顯示近表面裂紋根部未焊透根部未熔合側(cè)壁未熔合氣孔橫向裂紋根部內(nèi)凹層間未熔合TOFD +脈沖回波技術(shù)描述數(shù)據(jù)瀏覽檢測結(jié)果優(yōu)點技術(shù)描述TOFD&P/E 數(shù)

5、據(jù)瀏覽檢測結(jié)果檢測結(jié)果檢測結(jié)果橫向波線性化橫向波線性化TOFD 可靠性TOFD 的優(yōu)點 對于焊縫中部缺陷檢出率很高 容易檢出方向性不好的缺陷 可以識別向表面延伸的缺陷 采用TOFD和脈沖回波相結(jié)合，可以實現(xiàn)100%焊縫覆蓋。 沿焊縫作一維掃查，具有較高的檢測速度。缺陷定量、定位精度高。根據(jù)TOFD可進行ECA分析（缺陷壽命評估）。國內(nèi)外現(xiàn)有TOFD標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范歐洲標(biāo)準(zhǔn)（ BS7706-1993、EN583-6：2000、CEN/TS-14751：2004 等同德國 DIN CEN/TS14751 和英國 DD CEN/TS14751 、NEN1882：2005）美國標(biāo)準(zhǔn)（ASME code ca

6、se2235-9、ASTM E2373-2004）日本標(biāo)準(zhǔn)（NDIS E2423-2001）TOFD 的局限性在上、下表面附近盲區(qū) 對“噪聲”敏感 夸大了一些良性的缺陷, 如氣孔, 冷夾層, 內(nèi)部未熔合。解釋比較困難注意標(biāo)準(zhǔn)問題 （有待解決）TOFD 結(jié)語TOFD 設(shè)置正確時是一種很好的缺陷定量和定位方法； 根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)和檢出率的要求把TOFD和脈沖反射法相結(jié)合。TOFD 資格考試?yán)碚擃}超聲TOFD焊縫檢測的專業(yè)理論，1級考試要求在30分鐘內(nèi)完成20道選擇題，及格要求 為70分。II級考試要求在45分鐘內(nèi)完成30道選擇題，及格要求為70分。一級樣題1、為什么在TOFD檢測中，從D-掃中獲得的信息優(yōu)

7、于單個A-掃？a) D-掃的聲波衰減較?。籦) D-掃的端部衍射更有效；c) D-掃使得弱信號能夠識別；d) D-掃能提供縱波波形。2、什么角度的端部衍射信號最差？a) 38 度； b) 45 度； c) 50 度； d) 60 度。3、直通波的傳播是:沿工件表面輪廓傳播； b) 發(fā)生波形轉(zhuǎn)換以橫波傳播；c) 沿著時間最短的途徑傳播； d) 從底面反射。4、若TOFD探頭聲束角度為60 度,聲束聚焦深度為25mm,則直通波的傳播時間為多少？a) 6.745 微秒； b) 14.671 微秒；c) 7.336 微秒； d) 5.902 微秒。5、以下哪一條不屬于TOFD探頭與常規(guī)脈沖反射法探頭的

8、不同點？a) TOFD檢測使用的探頭脈沖更短；TOFD 檢測使用的探頭頻帶更寬；TOFD檢測使用的探頭頻率更高；d) TOFD 檢測使用的擴散角更大。二級樣題1、下述哪組探頭將提供最好的時間/深度分辨力？a) 38 度； b) 45 度；c) 60 度； d) 70 度。2、使用2對探頭進行非平行掃查，已知系統(tǒng)設(shè)定的脈沖重復(fù)頻率是1024Hz,并使用了 4次 疊加來進行信號平均處理，如果掃查速度是30mm/s,則對于任一對TOFD探頭，獲得一個 A掃描信號的時間內(nèi)探頭移動距離為：a) 0.85mm； b) 0.50mm；c) 4.27mm； d) 0.23mm。3、如果一個10MHz探頭具有從

9、7兆赫到14MHz的頻譜，則應(yīng)選擇：5MHz的高通濾波器和20MHz的低通濾波器；5MHz的低通濾波器和20MHz的高通濾波器；3MHz的高通濾波器和15MHz的低通濾波器；3MHz的低通濾波器和15MHz的高通濾波器。寬度應(yīng)為：a) 100 ns寬度應(yīng)為：a) 100 ns；5、采用 60a) 69mm；b) 50ns； c) 5 ns； d) 10 ns 。探頭檢測40mm厚的焊縫的根部缺陷，應(yīng)選擇的PCS 是: b) 138mm； c) 92.35mm； d) 112mm。TOFD 習(xí)題1、受檢工件厚度 40mm，60 度探頭，正確的探頭分開距離是：a、56mmb、92mmc、108mm

10、d、138mm2、使用頻率偏高的探頭，而沒有改變探頭晶片尺寸會導(dǎo)致：a、降低分辨率，提高信噪比，加大波束展開度b、提高分辨率，降低信噪比，減小波束展開度c、提高分辨率，降低信噪比，加大波束展開度d、降低分辨率，降低信噪比，減小波束展開度3、 TOFD 檢測是：a、不可能對粗晶材料b、不可能對高溫度工件c、不可能對僅有下半部完成的未填滿樣部d、任何情況下都可能的4、模擬信號數(shù)字化后，數(shù)字信號是不充分顯示的，數(shù)字化的成像可能會損失一些原來信號 的內(nèi)容，是由什么引起的：a、信號重復(fù)頻率的設(shè)定b、信號放大器的頻寬c、數(shù)字化時的采樣頻率d 、探頭頻率5、TOFD 信號一般顯示在灰色圖譜上，為什么要這樣顯

11、示？a、可以提咼信號的動態(tài)范圍b、多個A掃信號可同時顯示c、在圖像數(shù)字化時，可提高處理速度d、可以打印TOFD圖譜6、為什么用單個探頭完成 TOFD 檢測是困難的？a、波束展開度太小b、傳播時間太短c、反射波會掩蓋衍射波d、探頭頻率太低7、在進行 TOFD 檢測時，只有探頭具有什么特點才會成功？a、相同頻率b、相同角度c、相同探頭延遲d、相同入射點8、以下哪個信號永遠不被顯示在 TOFD 窗口內(nèi)？a、底面的波型轉(zhuǎn)換信號b、側(cè)向波c、起始信號d、以上所有的因素9、TOFD 檢測的掃查速度受到以下什么的限制？a、信號的平均化b、數(shù)據(jù)文件的大小C、探頭的展開距離d、以上所有的因素10、探頭的展開距離

12、是由什么決定的？a、焊縫余高的寬度b、越大越好c、越小越好d、通過計算和工件厚度11、在簡單的 TOFD 設(shè)定下，缺陷的深度是由什么計算的？a、正弦定律b、正切定律c、勾股定律d、余弦定律12、為取得足夠的 TOFD 信號采樣，采樣率應(yīng)為：a、1b、和探頭頻率一樣c、超過二倍的探頭頻率d、和脈沖重復(fù)頻率一樣13、TOFD 檢測，數(shù)據(jù)分析是由什么取得的？a、側(cè)向波b、A 掃信號c、B 掃信號d、C 掃信號14、以下哪些信號必須被顯示在正常的 TOFD 掃查里？A、側(cè)向波B、底面的波型轉(zhuǎn)換信號C、底面波D、始脈沖波E、整個A掃a、以上所有 b、A、C、Ec、A、B、Dd、A、B、C15、以下哪些描

13、述是正確的，在理想的 TOFD 圖譜中，上端點衍射波具有A、與底面波相同相位B、與始脈沖波相同相位C、與側(cè)向波相反相位D、與側(cè)向波相同相位a、A、Cb、A、Be、B、Cd、A、D16、近表面開口缺陷會阻礙什么信號的顯示a、底面的波型轉(zhuǎn)換信號b、側(cè)向波c、底面波d、以上都不是17、具有可測自身高度的內(nèi)部缺陷，會由什么來識別？a、底面波受干擾b、單個衍射信號在側(cè)向波和底面波之間c、兩個相反相位的衍射信號在側(cè)向波和底面波之間d、兩個相反相位的衍射信號在側(cè)向波和底面波型轉(zhuǎn)換波之間18、TOFD 檢測時，探頭頻率的選擇必須按：a、與工件厚度無關(guān)b、工件厚度越大，頻率越低c、工件厚度越大，頻率越高d、5M

14、HZ19、 TOFD 檢測用的探頭必須具有：a、小的波束展開度來提高分辨率b、小的波束展開度來確保受檢區(qū)域的履蓋c、零度的縱向波d、大的波束展開度來檢測整個焊縫區(qū)域20、以下哪些描述是正確的？短脈沖波會A、減小盲區(qū)B、提高分辨率C、反轉(zhuǎn)端點衍射波相位D、減小側(cè)向波長度a、A、Cb、A、C、De、A、B、Dd、以上都不是21、以下哪些描述是正確的減小探頭展開距離會A、提高深度方向的分辨率、B、減小深度方向的履蓋率C、提高信噪比D、減小A掃時間坐標(biāo)軸的長度a、只有Ab、只有Be、都不是d、以上都正確22、正確的 TOFD 數(shù)據(jù)分析是a、取決于衍射信號的幅度b、與衍射信號的幅度無關(guān)c、幾乎與衍射信號

15、的幅度無關(guān)，不過幅度有時會提供更多的支持信息d、主要取決于信號幅度23、TOFD 檢測到信號包括：a、只有衍射信號b、只有反射信號c、只有反射和衍射信號d、側(cè)向波、反射波和衍射波24、信號的平均化用來：a、減小聲波噪音b、減小電子噪音c、減小機械振動d、減小以上所有的25、TOFD 可檢測出：a、只有焊縫中心線位置的缺陷b、焊縫中的所有缺陷c、缺陷，幾乎與指向性無關(guān)d、只有面積型缺陷26、TOFD 是不可能：a、檢測表面開口缺陷b、檢測近表面缺陷C、對缺陷精確定性d、以上都正確27、TOFD 檢測用探頭具有：a、短脈沖寬度來取得高分辨率b、大的楔塊來提高分辨率c、長脈沖寬度用于讓整個焊縫區(qū)域充

16、滿聲波d、短脈沖寬度來去掉底面波28、TOFD 是什么的縮號a、缺陷檢測的種類b、檢測的時間傳播c、衍射波的時間傳播d、缺陷的時間29、在 TOFD 檢測時，所有的信號都打斷了，可能是由什么引起的a、缺少耦合劑b、埋藏缺陷c、貫穿焊縫厚度的裂縫d、a 和 c 是正確的30、TOFD 在什么工件厚度時是最難使用a、小于 lOOmmb、小于 8 mmc、大于 8 mmd、大于 30 mmTOFD 檢測技術(shù)理論考試試題姓名： 考號：一、選擇題（每題只有唯一的正確答案，每題5分，共7 5分）1、TOFD的中文全稱是：Ca 缺陷的種類b 信號傳播時間c 衍射波的時差d 缺陷測高的方法2、在進行TOFD檢

17、測時，兩個探頭具有什么特點才會成功Aa相同頻率b相同角度c相同的探頭延遲d相同的入射點3、TOFD技術(shù)采用縱波檢測的原因是：Aa縱波傳播速度快b縱波能量強c縱波波長短d縱波衰減小4、以下關(guān)于直通波與缺陷上尖端、缺陷下尖端和底面反射波信號相位關(guān)系的敘述，正確的 是： Ba 直通波和缺陷上尖端信號相位相同b 直通波和缺陷下尖端信號相位相同c 直通波和底面反射波信號相位相同d 以上都對5、焊縫余高過高，會導(dǎo)致直通波信號： Ca消失b波幅明顯減小c沒有明顯變化d以上都有可能6、與常規(guī)超聲波檢測技術(shù)相比，以下哪一條不是TOFD技術(shù)優(yōu)點：Da可靠性更高b定量精度c檢測效率更高d缺陷定性更精確7、使用更高的

18、頻率，而沒有改變探頭晶片尺寸會導(dǎo)致探頭的： Ba 分辨率降低，信噪比提高，波束擴展加大b 分辨率提高，信噪比降低，波束擴展減小c 分辨率提高，信噪比提高，波束擴展加大d 分辨率降低，信噪比降低，波束擴展減小8、TOFD檢測中，70o探頭與45o探頭相比的優(yōu)點是：Ca 70o 探頭分辨率更高一些b 70o 探頭信噪比更高一些c 70o 探頭波束覆蓋范圍更大一些d 70o 探頭近表面盲區(qū)更小一些9、以下哪些信號必須被顯示在正常的TOFD掃查時間窗內(nèi)：Aa 直通波、底面波、底面波的轉(zhuǎn)換型波b 始脈沖、底面波、底面波的轉(zhuǎn)換型波c 始脈沖、直通波、底面波d 始脈沖、直通波、底面波的轉(zhuǎn)換型波10、探頭中心

19、間距由什么決定？ Da焊縫余高的高度b越大越好c越小越好d通過工件厚度和探頭角度計算11、以下哪一條不是A掃描中沒有信號的原因：Da楔塊中的耦合干了b連接到探頭的電纜線斷了c 增益設(shè)置太低了 d 脈沖重復(fù)頻率設(shè)置低了12、TOFD檢測時探頭頻率的選擇：Ba 與工件厚度無關(guān)b工件厚度越大，選擇低頻率c工件厚度越大，選擇高頻率d5 MHz13、衍射波信號的特點：Ba 比反射波信號強，且沒有明顯指向性b 比反射波信號弱，且沒有明顯指向性c 比反射波信號強，且有明顯指向性d 比反射波信號弱，且有明顯指向性14、以下有關(guān)于直通波性質(zhì)的敘述，哪一條是錯誤的Ba 直通波是在兩個探頭之間，沿最短路徑以縱波速度

20、進行傳播b 直通波是一種特殊的表面波c 直通波的頻率比聲束中心的頻率低d 直通波有時可能非常微弱，不能識別15、采用非平行掃查對焊縫進行檢測，不能得到的缺陷信息是： D a 缺陷的長度b 缺陷的深度c 缺陷的自深高度d 缺陷距離焊縫中心的水平位置二、 計算題（共2 5分,第一題中每小題5分，第二題10 分）1、檢測 60mm 的焊縫，規(guī)定聚焦點選在板厚的 2/3 處，則：（1）采用折射角為45度的探頭時，探頭中心距PCS為多少？（TAN45=1計算結(jié)果取整數(shù)）（2）采用折射角為60度的探頭時，探頭中心距PCS為多少？（TAN60=1.73,計算結(jié)果取整數(shù)）（3）采用折射角為70度的探頭時，探頭

21、中心距PCS為多少？（TAN70=2.75計算結(jié)果取整數(shù)）2、焊縫檢測中，設(shè)定探頭中心距PCS = 70mm,聲速C=6000m/S,聲束楔塊中延時2t0=0.9uS, 假設(shè)檢測發(fā)現(xiàn)一個缺陷的衍射回波，已知該衍射點的傳播時間t=15.9uS，求該衍射點的深 度？（以 =1.41，計算結(jié)果保留兩位小數(shù)）TOFD技術(shù)（Time of Flight Diffraction Technique）是一種基于衍射信號實施檢測的技術(shù)，即 衍射時差法超聲檢測技術(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（英國國家無損檢測中 心）率先提出了 TOFD 技術(shù)。在 TOFD 系統(tǒng)的發(fā)

22、展過程中，計算機和數(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 做手動掃查，大多數(shù)情況采用單探頭檢測，儀器顯示的是 A 掃波型，掃查的結(jié)果不能被記 錄，也無法作為永久的參考數(shù)據(jù)保存。自二十世紀(jì)九十年代起，模擬儀器開始慢慢演變?yōu)橛?計算機控制的數(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檢測需要記錄每個檢測位置的完整的未校正的A掃信號，可見TOFD檢測的數(shù)據(jù)采 集系統(tǒng)是一個更先進的復(fù)雜的數(shù)字化系統(tǒng)，在接收放大系統(tǒng)、數(shù)字化采樣、信號處理、信息 存儲等方面都達

23、到了較高的水平。TOFD 技術(shù)與傳統(tǒng)脈沖回波技術(shù)的最主要的兩個區(qū)別在于：A）更加精確的尺寸測量精度（一般為 1mm,當(dāng)監(jiān)測狀態(tài)為土 0.3mm）,且檢測時與缺陷的 角度幾乎無關(guān)。尺寸測量是基于衍射信號的傳播時間而不依賴于波幅。B）TOFD 技術(shù)不使用簡單的波幅閾值作為報告缺陷與否的標(biāo)準(zhǔn)。由于衍射信號的波幅并不 依賴于缺陷尺寸，在任何缺陷可能被判不合格之前所有數(shù)據(jù)必須經(jīng)過分析，因此培訓(xùn)和經(jīng)驗 對于TOFD技術(shù)的應(yīng)用是極為基本的要求。壓電復(fù)合材料是什么？在上世紀(jì)80 年代中期研制出來壓電復(fù)合材料，最早研制出來壓電復(fù)合材料目 的是為了提高生物醫(yī)學(xué)中超聲成像分辨力，后來發(fā)現(xiàn)其具有一系列優(yōu)越性能，同 樣

24、適用于工業(yè)超聲檢測。圖3.了復(fù)合壓電材料結(jié)構(gòu)（1-3型;圖3.了復(fù)合壓電材料結(jié)構(gòu)（1-3型;換能器用的壓電復(fù)合材料有多種結(jié)構(gòu)，圖 3.7 所示為 1-3 型復(fù)合結(jié)構(gòu)，由一系列 定向均布的壓電棒插在環(huán)氧樹脂中構(gòu)成，插在聚合樹脂中的壓電陶瓷具有一維連 通性（即朝試件單向振動），而聚合物則具有三維連通性。圖3-8 所示為應(yīng)用切 割填充法制造壓電復(fù)合材料的過程，先將單體陶瓷切割成骰子塊狀，再注入聚合 樹脂，然后切片、打磨、鍍銀、沖壓、極化制成。該種結(jié)構(gòu)可用于相控陣探頭、 TOFD 探頭和高性能常規(guī)脈沖超聲探頭。1、壓電復(fù)合材料的優(yōu)點 用壓電復(fù)合材料制作的探頭有以下優(yōu)點：（1）發(fā)射和接收性能好，靈敏度高

25、。與壓電陶瓷PZT相比，前者要高數(shù)十倍到 上百倍。（2）機械品質(zhì)因數(shù)Q值低，帶寬大，脈沖短，分辨力高。與壓電陶瓷PZT相比, 前者要低幾倍到幾十倍。3）機電耦合系數(shù)值大，聲能/電能的轉(zhuǎn)換效率高。4）在較大溫度范圍內(nèi)特性穩(wěn)定。5）可加工形狀復(fù)雜的探頭，僅需簡易的切塊和充填技術(shù)。6）聲阻抗可以改變，以實現(xiàn)與不同聲阻抗的材料匹配。衍射時差法（TOFD ）是廣泛應(yīng)用于焊縫檢測的一種無損檢測技術(shù)，衍射時差法（TOFD） 是通過接收缺陷尖端產(chǎn)生的衍射波信號，而不是接收傳統(tǒng)超聲波方法中的反射信號來檢測缺 陷的。在TOFD技術(shù)中，一對探頭通過掃查器置于焊縫的兩側(cè)，一個探頭發(fā)射超聲波脈沖，另 一個探頭接收超聲波脈沖，這樣可以對整個焊縫體積進行檢測，以及確定不連續(xù)性的具體位 置和深度。這種技術(shù)的主要優(yōu)點是：檢測的可靠性最大；缺陷的測量測量精度高（大于 0.2mm）； 檢測速度快；檢測數(shù)據(jù)可以永久保存；可有效檢測缺陷的方向和實現(xiàn)檢測質(zhì)量的最大可靠性。衍射時