超聲TOFD檢測盲區(qū)及分辨率的計算與改善方法

1、2 6 22 0 0 8 年安徽省科協(xié)年會機械工程分年會論文集六、 無損檢測篇超聲 T O FD 檢測盲區(qū)及分辨率的計算與改善方法齊 杰(安徽省合肥市長江西路 8 8號 , 合肥通用機 械研究 院)摘 要 ; 超聲 T O FD 檢測在我國已逐步應(yīng)用于設(shè)備檢測 和缺陷定量。 本 文利用 T O FD 檢測中等效深度 的概念來計 算盲區(qū)及分辨率, 通過綜合考慮探頭頻率、 角度 、 直徑 、 探頭中心 距及激發(fā) 脈沖寬度等多方面 的因素來分析 盲區(qū) 、 分辨率 的產(chǎn)生原因,并提出相應(yīng)的改善方法 。關(guān)健詞 : T O FD 法, 盲區(qū) ; 分辨率; 等效深度前言超聲 T O F D 檢測技術(shù)可 靠性

2、好 , 衍射信號受聲束角影響小 , 幾乎任何方向的缺陷都能有效 的發(fā)現(xiàn) , 具有很高的缺陷檢出率; 定量精度高, 缺陷定量定位不 依靠信號振幅, 而是根據(jù)衍射信號傳播時差 確定衍射點位置。 因此 , T O FD 法 在缺陷定量及精度上相較于傳統(tǒng)超 聲脈沖回波技術(shù)有很大提高 , 它在歐美國 家已得到廣泛應(yīng)用。 近年來 , 隨著我國經(jīng)濟和科技的發(fā)展 , 大直徑 厚壁設(shè)備 的需求 日益 增多, 對現(xiàn)場安裝的檢測要 求也相應(yīng)提高 , 迫切需要發(fā)展 T O F D 技術(shù)來實施現(xiàn) 場檢測5 。 國內(nèi)目前 已著手該技術(shù)的研究 , 有少 數(shù)單位制定了相應(yīng)的企業(yè) 標準, 國家行業(yè)標準也即將出臺。盲區(qū)和分辨率

3、是 T O FD 檢 測 中必 須考慮 的 問題 , 盡可 能減小盲 區(qū) 和 提 高分 辨率 是制定檢 測工 藝的關(guān)鍵。1 盲區(qū)及分辨率的計算盲區(qū)及 分辨率的計算公式在現(xiàn)行的文獻一般未作詳細說 明 , 實際上它們都是間接利用等效深度的方法計算 。 在這里 明確一下 , 等效深度就是在指定的時間點所對應(yīng)的深度 , 它與直通 波位置存在時間平方關(guān)系。在 T O F D 檢測中, 直通波和底波在 A 掃或 D 掃中都有一定的脈沖長度 , 其脈沖長度時間所對應(yīng)的等效深度就是其盲區(qū) 。1 . 1直通波盲區(qū)直通波脈沖長度所對應(yīng)的等效深度就是直通 波盲區(qū) , 如圖 1 :Tx1LW翻圖 1 直通波盲區(qū)那 么

4、依據(jù) T O FD 原理 , 直通 波持續(xù)時間及 脈沖長度時 間和為 爪 + T 尸 , 直通波盲區(qū)等效公式為:D上 一 le|J尸 C T一 +一2一S |(1 )上式中, T : 為直通波持續(xù)時間 , T ; 為直通波脈沖長度, 。 為聲速 , : 為探頭中心距的一 半( 以下 同) 。2 6 22 0 0 8 年安徽省科協(xié)年會機械工程分年會論文集六、 無損檢測篇超聲 T O FD 檢測盲區(qū)及分辨率的計算與改善方法齊 杰(安徽省合肥市長江西路 8 8號 , 合肥通用機 械研究 院)摘 要 ; 超聲 T O FD 檢測在我國已逐步應(yīng)用于設(shè)備檢測 和缺陷定量。 本 文利用 T O FD 檢測中

5、等效深度 的概念來計 算盲區(qū)及分辨率, 通過綜合考慮探頭頻率、 角度 、 直徑 、 探頭中心 距及激發(fā) 脈沖寬度等多方面 的因素來分析 盲區(qū) 、 分辨率 的產(chǎn)生原因,并提出相應(yīng)的改善方法 。關(guān)健詞 : T O FD 法, 盲區(qū) ; 分辨率; 等效深度前言超聲 T O F D 檢測技術(shù)可 靠性好 , 衍射信號受聲束角影響小 , 幾乎任何方向的缺陷都能有效 的發(fā)現(xiàn) , 具有很高的缺陷檢出率; 定量精度高, 缺陷定量定位不 依靠信號振幅, 而是根據(jù)衍射信號傳播時差 確定衍射點位置。 因此 , T O FD 法 在缺陷定量及精度上相較于傳統(tǒng)超 聲脈沖回波技術(shù)有很大提高 , 它在歐美國 家已得到廣泛應(yīng)用

6、。 近年來 , 隨著我國經(jīng)濟和科技的發(fā)展 , 大直徑 厚壁設(shè)備 的需求 日益 增多, 對現(xiàn)場安裝的檢測要 求也相應(yīng)提高 , 迫切需要發(fā)展 T O F D 技術(shù)來實施現(xiàn) 場檢測5 。 國內(nèi)目前 已著手該技術(shù)的研究 , 有少 數(shù)單位制定了相應(yīng)的企業(yè) 標準, 國家行業(yè)標準也即將出臺。盲區(qū)和分辨率 是 T O FD 檢 測 中必 須考慮 的 問題 , 盡可 能減小盲 區(qū) 和 提 高分 辨率 是制定檢 測工 藝的關(guān)鍵。1 盲區(qū)及分辨率的計算盲區(qū)及 分辨率的計算公式在現(xiàn)行的文獻一般未作詳細說 明 , 實際上它們都是間接利用等效深度的方法計算 。 在這里 明確一下 , 等效深度就是在指定的時間點所對應(yīng)的深度

7、 , 它與直通 波位置存在時間平方關(guān)系。在 T O F D 檢測中, 直通波和底波在 A 掃或 D 掃中都有一定的脈沖長度 , 其脈沖長度時間所對應(yīng)的等效深度就是其盲區(qū) 。1 . 1直通波盲區(qū)直通波脈沖長度所對應(yīng)的等效深度就是直通 波盲區(qū) , 如圖 1 :Tx1LW翻圖 1 直通波盲區(qū)那 么依據(jù) T O FD 原理 , 直通 波持續(xù)時間及 脈沖長度時 間和為 爪 + T 尸 , 直通波盲區(qū)等效公式為:D上 一 le|J尸 C T一 +一2一S |(1 )上式中, T : 為直通波持續(xù)時間 , T ; 為直通波脈沖長度, 。 為聲速 , : 為探頭中心距的一 半( 以下 同) 。2 6 22 0

8、 0 8 年安徽省科協(xié)年會機械工程分年會論文集六、 無損檢測篇超聲 T O FD 檢測盲區(qū)及分辨率的計算與改善方法齊 杰(安徽省合肥市長江西路 8 8號 , 合肥通用機 械研究 院)摘 要 ; 超聲 T O FD 檢測在我國已逐步應(yīng)用于設(shè)備檢測 和缺陷定量。 本 文利用 T O FD 檢測中等效深度 的概念來計 算盲區(qū)及分辨率, 通過綜合考慮探頭頻率、 角度 、 直徑 、 探頭中心 距及激發(fā) 脈沖寬度等多方面 的因素來分析 盲區(qū) 、 分辨率 的產(chǎn)生原因,并提出相應(yīng)的改善方法 。關(guān)健詞 : T O FD 法, 盲區(qū) ; 分辨率; 等效深度前言超聲 T O F D 檢測技術(shù)可 靠性好 , 衍射信號

9、受聲束角影響小 , 幾乎任何方向的缺陷都能有效 的發(fā)現(xiàn) , 具有很高的缺陷檢出率; 定量精度高, 缺陷定量定位不 依靠信號振幅, 而是根據(jù)衍射信號傳播時差 確定衍射點位置。 因此 , T O FD 法 在缺陷定量及精度上相較于傳統(tǒng)超 聲脈沖回波技術(shù)有很大提高 , 它在歐美國 家已得到廣泛應(yīng)用。 近年來 , 隨著我國經(jīng)濟和科技的發(fā)展 , 大直徑 厚壁設(shè)備 的需求 日益 增多, 對現(xiàn)場安裝的檢測要 求也相應(yīng)提高 , 迫切需要發(fā)展 T O F D 技術(shù)來實施現(xiàn) 場檢測5 。 國內(nèi)目前 已著手該技術(shù)的研究 , 有少 數(shù)單位制定了相應(yīng)的企業(yè) 標準, 國家行業(yè)標準也即將出臺。盲區(qū)和分辨率 是 T O FD

10、 檢 測 中必 須考慮 的 問題 , 盡可 能減小盲 區(qū) 和 提 高分 辨率 是制定檢 測工 藝的關(guān)鍵。1 盲區(qū)及分辨率的計算盲區(qū)及 分辨率的計算公式在現(xiàn)行的文獻一般未作詳細說 明 , 實際上它們都是間接利用等效深度的方法計算 。 在這里 明確一下 , 等效深度就是在指定的時間點所對應(yīng)的深度 , 它與直通 波位置存在時間平方關(guān)系。在 T O F D 檢測中, 直通波和底波在 A 掃或 D 掃中都有一定的脈沖長度 , 其脈沖長度時間所對應(yīng)的等效深度就是其盲區(qū) 。1 . 1直通波盲區(qū)直通波脈沖長度所對應(yīng)的等效深度就是直通 波盲區(qū) , 如圖 1 :Tx1LW翻圖 1 直通波盲區(qū)那 么依據(jù) T O F

11、D 原理 , 直通 波持續(xù)時間及 脈沖長度時 間和為 爪 + T 尸 , 直通波盲區(qū)等效公式為:D上 一 le|J尸 C T一 +一2一S |(1 )上式中, T : 為直通波持續(xù)時間 , T ; 為直通波脈沖長度, 。 為聲速 , : 為探頭中心距的一 半( 以下 同) 。六、無損檢測篇 2 6 5 .(2) 盲區(qū)不可避免 , 只 能依據(jù)合理的工藝改善 。上下盲區(qū)及空間分辨率都可以通過提高頻率 、 減小探頭中心距離及 合理的脈沖占寬來進行優(yōu)化, 但同時都存在一 定利弊。(3) 在檢測過程中, 上下 盲區(qū)的改善本身存在一定的矛盾 , 應(yīng)根據(jù)實際需要 , 調(diào)整相應(yīng)參數(shù)。參考文 獻 1 李家鰲等

12、. 超聲波探傷 . 全國特種設(shè)備無損檢測人員培訓(xùn)教材【M , 1 9 9 5 . 3.2吳軍芳等 . T O FD 探頭性能測試及其衍 射特性的研究 J. 無 損檢測 , 2 0 0 6 (2 ) : 46一76 .口李衍等.薄板試件的超聲 T O F D 法缺陷定量和成像J. 無損探傷 , 2 0 0 5 ()5 : 2 一 .5 4 陳天 璐等 .基于超聲衍射反射回 波渡越時間的缺陷識別技術(shù)Jj . 檢測與控制裝置 , 2 0 0 6 (4) : 05 一25 . 5 陳建玉 等 .熱壁加氫反應(yīng)器深厚焊縫的 T O F D 檢測技術(shù) J. 壓力容器 , 2 。4 (8 ) : 46 一 49 . 6 j aB s k a r a n G e t a z . u lt r a s o n i