超声TOFD检测方法
TOFD超声检测技术
TOFD超声检测技术简介：本文简要介绍了工业发达国家正在兴起和应用的TOFD技术的起源，原理，优缺点，标准规定和在实际产品订货中节约的费用和时间。
主题词：TOFD起源原理优缺点相关费用1.衍射波时差法检测技术（TOFD）的起源TOFD(Time-of-flight-diffraction technique)检测技术是在1977年，由Silk根据超声波衍射现象提出来，意大利AEA sonovatiion公司在TOFD应用方面，已经有15年历史，此技术首先是应用于核工业设备在役检验，现在在核电，建筑，化工，石化，长输管道等工业的厚壁容器和管道方面多有应用，TOFD技术的成本是脉冲回声技术的1/10。
现在，TOFD检测技术在西方国家是一个热门话题，现在已经开始推广应用，经过几年以后，将有取代RT 趋势的可能。
2. TOFD原理及系统组成2.1 TOFD原理是当超声波遇到诸如裂纹等的缺陷时，将在缺陷尖端发生叠加到正常反射波上的衍射波，探头探测到衍射波，可以判定缺陷的大小和深度。
TOFD原理当超声波在存在缺陷的线性不连续处，如裂纹等处出现传播障碍时，无损检测资源网在裂纹端点处除了正常反射波以外，还要发生衍射现象。
衍射能量在很大的角度范围内放射出并且假定此能量起源于裂纹末端。
这与依赖于间断反射能量总和的常规超声波形成一个显著的对比。
1 =发射波2 =反射波3 =穿透波4 =顶部裂纹端衍射波5 =底部裂纹端衍射波除了发现由缺陷衍射的能量变化以外，TOFD方法也探测到一个直接穿过两个探针的表面（横向）波和达到试块底部（测试对面）没有受到缺陷干涉的底部反射波1-横向波 2 -顶部裂纹端衍射波3 -底部裂纹端衍射波 4-对面器壁反射波这种现象的研究产生了用于下列应用衍射波时差法无损检测方法：探伤检验因为来自于缺陷范围的信号可记录。
裂纹定尺寸因为衍射波分离的空间（或时间）与裂纹高度直接相关。
用一对发射接受配对的单探头组的TOFD技术，通常应用的纵向探头的入射角是450～700，通过接受探头接受衍射信号，同时根据超声系统来评估B-扫描图像。
无损检测技术衍射时差法超声TOFD检测基本原理
无损检测技术衍射时差法超声TOFD检测基本原理无损检测（Nondestructive Testing，简称NDT）技术是一种应用于工程领域的检测方法，其目的是在不损伤被测物体的情况下获得其内部和表面的缺陷信息，以判断材料的质量和可靠性。
衍射时差法超声TOFD（Time of Flight Diffraction）是无损检测中一种常用的超声检测技术，它通过分析超声波在被测物体内部的衍射图样和所传播时间的差异来确定缺陷的位置和尺寸。
衍射时差法超声TOFD检测的基本原理如下：1.超声波传播：超声波在被检测材料内部的传播速度是已知的，传播路径是直线传播的。
超声波发射器发射出短脉冲的超声波信号，经过材料中的声阻抗不一致表面发生反射；然后通过被检材料内部传播，当超声波遇到缺陷时，会部分反射、散射和透射；最后，超声波信号达到接收器并被记录。
2.衍射现象：当超声波遇到边界或缺陷时，会发生衍射现象。
衍射现象是指波通过开口或缝隙时，从波的前向运动方向上的边界或缝隙中发射出去一部分。
3.TOFD测量：TOFD测量的关键在于将两个特征回波的衍射声波进行时间差测量。
超声波发射器和接收器之间有一对平行排列的接收器，其中一个接收器用于接收来自发射器产生的超声波的第一个回波，另一个接收器用于接收来自发射器产生的超声波的第二个回波。
4.TOFD信号分析：通过同时接收两个回波，并测量二者之间的时间差，可以确定缺陷的位置和尺寸。
当超声波传播到缺陷区域时，由于缺陷的存在，衍射声波将被传播到两个接收器之间。
通过测量两个回波的时间差，可以计算出衍射声波的传播路径，从而确定缺陷的位置。
5.结果分析：将TOFD信号进行处理和分析，可以得到缺陷的尺寸、位置和形态。
同时，根据TOFD原理的高度灵敏度特点，可以检测到非常小的缺陷。
衍射时差法超声TOFD检测技术具有以下优点：1.高敏感性：TOFD检测技术可以检测到相对较小的缺陷，对大多数工程材料和结构缺陷的检测效果非常好。
tofd操作规程
tofd操作规程TOFD操作规程一、 TOFD简介TOFD（Time of Flight Diffraction，声时差检测）是一种非破坏性超声波测试技术，广泛应用于检测各种材料的缺陷。
它基于声时差原理，即利用超声波在缺陷周围的散射现象来检测缺陷的存在和位置。
二、 TOFD操作规程1. 设备准备（1）检查设备：确认TOFD设备完整且无损坏，包括传感器、探头、接收器等。
（2）校准设备：按照设备使用手册进行设备校准，确保测量的准确性和可靠性。
（3）设置参数：根据被测材料的特性和待检测缺陷的要求，合理设置TOFD设备的参数，包括探头频率、发射电平、增益等。
2. 缺陷检测（1）传感器安装：根据被测材料的情况和测试要求，选择合适的传感器，并将其连接到探头上。
（2）采样点设置：根据被测材料的尺寸和缺陷的位置要求，在被测材料上设置合适的采样点，保证检测全面和准确度。
（3）扫描探头：将探头平行于被测材料表面移动，保持一定的扫描速度和均匀性，确保探头能够覆盖到所有的采样点。
（4）记录数据：将扫描中得到的TOFD信号记录下来，包括声时差信号和幅度信号，以便后续的数据处理和分析。
3. 数据处理（1）数据导入：将记录的TOFD信号数据导入到数据处理软件中，通过合适的文件格式进行导入。
（2）信号处理：在数据处理软件中进行信号处理，包括首次回波定位、声时差计算等，以获得准确的缺陷位置和大小。
（3）结果分析：根据信号处理的结果，对检测到的缺陷进行分析和评估，判断其是否符合要求，并记录下来。
4. 报告编写（1）报告内容：根据检测结果，编写检测报告，包括被测材料的信息、TOFD操作过程、检测结果和评估等内容。
（2）报告结构：检测报告应包括封面、目录、摘要、引言、实施方案、检测结果、数据分析、结论和附件等部分。
（3）报告格式：检测报告的格式应符合相应的标准或规范，并注明检测时间、检测人员和设备信息等。
5. 数据保存（1）数据归档：将检测过程中的原始数据和处理结果进行归档，建立完整的数据档案，保证数据的完整性和可追溯性。
TOFD检测步骤及要领
TOFD 检测步骤及要领1 原理介绍TOFD 技术有赖于超声波与缺陷端部的相互作用。
此相互作用的结果：在相当大的角度范围发射衍射波。
检出衍射波就能确定缺陷的存在。
信号的幅值用来发现缺陷，所记录信号的传播时间信息用来对缺陷进行定位定量。
TOFD 采用一对相同型号的探头一发一收，对置放置。
波速覆盖的扫查面中有缺陷时，直通波和底面回波之间还含有缺陷端部产生的衍射波，根据直通波、缺陷回波和底面回波三者的时间关系和两探头之间的位置，就能对缺陷进行定位、定量。
计算示意图见图1。
图1 计算示意图(1.发射探头 2.接收探头 A.侧向波 B.底面回波C.上端点衍射波D.试件厚度 S.探头间距的一半)则缺陷深度可由简单的几何关系得出：d =上(1)St c t c d 下下下∆+∆=4)(212(2)上下d d D -= (3)式中 c ：工件中纵波波速；S：1/2探头间距；d ：缺陷端点高度；t∆：A信号中上端点衍射信号出现的时间；上t∆：A信号中下端点衍射信号出现的时间；下D ：工件自身高度；2 探头角度、频率、尺寸和间距对检查的影响TOFD检测中，探头角度、频率、尺寸和探头间距的选择十分重要，四者起着相互制约的作用。
1探头角度大小的选择关系到声波能量的分布，大角度探头声波能量分布靠上，检测区域也就靠上，小角度探头能量分布靠下，相应的检测区域也就靠下。
2探头频率对检测的分辨力和声波衰减影响较大。
当探头频率较高，波形振动周期短，分辨力提高，但难发生明显衍射现象，且衰减大。
探头频率减小，波形振动周期长，分辨力下降，但易于发生衍射现象，且衰减小。
3 探头晶片尺寸的大小关系到声束扩撒角的大小和与弧面工件耦合效果，小尺寸晶片扩散角较大，声束覆盖面广，对于弧面工件耦合较好，但局部声能相对较低，进场长度相对较长。
大尺寸晶片声束扩散较小，声束覆盖面窄，对弧面耦合效果不好，但局部声能集中，进场长度较短。
4 探头间距大小的调节可以改变近表面和远表面的分辨力，但较远的探头间距对应的声波传输路径也相对较长导致声波衰减较大。
TOFD检测
TOFD定义Time Of Flight Diffraction(TOFD)超声波衍射时差法，是一种依靠从待检试件内部结构（主要是指缺陷）的“端角”和“端点”处得到的衍射能量来检测缺陷的方法，用于缺陷的检测、定量和定位。
TOFD技术的来源TOFD技术的英文全称是Time of Flight Diffraction Technique，中文译名为衍射时差法超声检测技术。
TOFD技术于20世纪70年代由英国哈威尔的国家无损检测中心silk博士首先提出，其原理源于silk博士对裂纹尖端衍射信号的研究。
在同一时期我国中科院也检测出了裂纹尖端衍射信号，发展出一套裂纹测高的工艺方法，但并未发展出现在通行的TOFD检测技术。
TOFD技术首先是一种检测方法，但能满足这种检测方法要求的仪器却迟迟未能问世。
详细情况在下一部分内容进行讲解。
TOFD要求探头接收微弱的衍射波时达到足够的信噪比，仪器可全程记录A扫波形、形成D扫描图谱，并且可用解三角形的方法将A扫时间值换算成深度值。
而同一时期工业探伤的技术水平没能达到可满足这些技术要求的水平。
直到20世纪90年代，计算机技术的发展使得数字化超声探伤仪发展成熟后，研制便携、成本可接受的TOFD检测仪才成为可能。
但即便如此，TOFD仪器与普通A超仪器之间还是存在很大技术差别。
TOFD技术的物理原理衍射现象是TOFD技术采用的基本物理原理。
衍射现象的解释：波遇到障碍物或小孔后通过散射继续传播的现象，根据惠更斯原理，媒质上波阵面上的各点，都可以看成是发射子波的波源，其后任意时刻这些子波的包迹，就是该时刻新的波阵面。
TOFD工作原理TOFD技术采用一发一收两个宽带窄脉冲探头进行检测，探头相对于焊缝中心线对称布置。
发射探头产生非聚焦纵波波束以一定角度入射到被检工件中，其中部分波束沿近表面传播被接收探头接收，部分波束经底面反射后被探头接收。
接收探头通过接收缺陷尖端的衍射信号及其时差来确定缺陷的位置和自身高度。
TOFD介绍资料
钢轨焊缝TOFD方法检测1、TOFD方法基本原理TOFD方法是采集超声波在缺陷端点产生的衍射和散射的信号来进行处理和判断的超声波探伤方法，称做衍射度越时差法（Time-of-flight diffraction )．其基本原理如下图：图1 TOFD方法基本原理当超声波信号在传播介质中遇到影响因素时（如缺陷，大晶粒，不均匀等），其传播会产生相应的改变。
如图所示为超声波遇到内部裂纹时，发射的一束超声波1会分成反射波2、透射波3（图示为镜面反射方向，实际中缺陷的反射波范围很广，是粗糙表面的散射形式）、上端散射波4和下端衍射波5。
通常方法使用接收到的反射信号对缺陷进行检测（图1）。
TOFD方法采用接收到的散射和衍射信号实现对缺陷检测。
与其他方法相比，TOFD接受的信号少，所以可以尽量避免一些其他的干扰。
但是也同时存在接收的信号弱，所以要求灵敏度要高，这样对仪器和探头要求要高一些。
2、TOFD检测基本原理图2 TOFD检测基本原理从波动原理上我们可以知道，如果在波传播路径上，遇到阻碍或者遇到改变传播速度的介质等影响波传播的因素，波会产生衍射，散射等现象（由于超声波采用的是脉冲波，可以不考录干涉，在特殊情况下，如果纵波在某个面反射中出现的变形横波和其他稍远一些的地方传回的纵波同时到达，也有一定的干涉叠加）从图2中我们看到，TOFD方法使用一对探头构成一个检测探头单元。
理想的状态下（规则的立方体均匀材料，合适的厚度，合适的探头角度，材料中间存在的裂纹状缺陷），接收探头可以在特殊的采样范围内接收到四个信号，为直通波1、缺陷上端散射波2、缺陷下端衍射波3和底面反射波4。
由于反射和散射会有半波损失，这两个信号会出现反相。
3、TOFD检测探头布置方法：通常把发射探头和接收探头布置在要检测的焊缝两侧对称位置，一个原因是这个位置接收散射和衍射信号都很有利，另一个原因是计算方便，还有就是没有缺陷反射信号出现，这是对焊缝，尤其是对形状复杂的钢轨有其独特的优点。
超声TOFD检测方法
超声TOFD检测方法超声时间飞行差异（TOFD）是一种基于超声波技术的非破坏性检测方法，主要用于检测材料中的缺陷和裂纹。
本文将详细介绍TOFD检测方法及其应用。
1.TOFD检测原理TOFD检测利用超声波在材料中传播的时间差来检测缺陷和裂纹。
它采用两个相互垂直的传感器，其中一个作为发射器发射超声波，另一个作为接收器接收反射回来的信号。
在材料内部存在缺陷或裂纹时，超声波在缺陷处发生散射，一部分超声波会从缺陷内部反射回来，形成一条称为反射声束的图像。
另一部分超声波则会绕过缺陷，称为绕射声束。
TOFD检测利用这两个声束之间的时间差来确定缺陷的位置和尺寸。
2.TOFD检测系统TOFD检测系统由发射器、接收器和数据采集与处理系统组成。
发射器通过超声波探头发送短脉冲信号，接收器接收返回的超声信号，并将信号传输给数据采集与处理系统进行分析和显示。
数据采集与处理系统通常采用计算机或专用设备，通过算法计算声束之间的时间差，生成缺陷的声束图像。
3.TOFD检测优势TOFD检测方法具有以下优势：(1)高精度：TOFD能够实现对缺陷的准确定位和尺寸测量，能够检测到微小的裂纹。
(2)宽范围：TOFD检测方法适用于各种材料，包括金属、塑料、陶瓷等，并且对材料的厚度也没有限制。
(3)高效率：TOFD检测快速、自动化程度高，可以实现迅速检测大面积的材料。
(4)高重复性：TOFD检测方法的结果具有较高的重复性和可靠性，可以进行重复的检测。
4.TOFD检测应用TOFD检测方法广泛应用于不同领域：(1)航空航天领域：TOFD检测可以检测飞机发动机叶片等零部件中的裂纹，保证安全飞行。
(2)石油化工领域：TOFD检测可以检测石油管道、储罐等设备中的缺陷和腐蚀，避免泄漏和事故发生。
(3)交通运输领域：TOFD检测可以检测铁路轨道、桥梁等结构中的裂纹和缺陷，确保交通运输的安全。
(4)核电领域：TOFD检测可以检测核电设备中的裂纹和缺陷，预防核泄漏和事故。
TOFD–超声波衍射时差法
TOFD–超声波衍射时差法超声波衍射时差法（TOFD）是一种非破坏性检测技术，常用于测量材料中的缺陷尺寸和位置。
TOFD基于超声波传播的原理，通过计算超声波信号的到达时间差来确定材料中的缺陷。
TOFD的原理是利用超声波在材料中的传播速度来测量缺陷。
当超声波传播到材料中的缺陷时，它将发生衍射现象，这导致超声波信号的出射角度和到达时间发生变化。
通过测量这些角度和时间的变化，可以计算出缺陷的尺寸和位置。
TOFD的检测设备包括一个超声波发射器和一个接收器。
发射器将超声波信号发送到被测材料上，接收器接收反射回来的信号。
接收器上的传感器测量信号的到达时间，并将数据发送给计算机进行处理。
TOFD的步骤如下：1.准备工作：确保被测材料表面清洁，并涂上耦合剂以方便超声波的传播。
2.发送超声波信号：发射器发送超声波信号，信号穿过被测材料并遇到任何缺陷。
3.接收超声波信号：接收器接收被缺陷反射的超声波信号，传感器测量信号的到达时间。
4.数据处理：计算机接收到传感器测量的到达时间数据后，使用TOFD原理计算缺陷的尺寸和位置。
TOFD的优点是能够提供准确而详细的缺陷信息。
它可以测量缺陷的尺寸和位置，并且在一次扫描中能够检测到多个缺陷。
此外，TOFD对材料的表面和涂层厚度没有严格要求，适用于不同类型的材料。
然而，TOFD也有一些限制。
首先，TOFD需要高度训练的操作员才能正确操作设备和解读结果。
此外，材料的形状和尺寸可能会影响到信号的传播，导致检测不准确。
此外，TOFD对材料的密度和声波传播速度也有一定要求。
总之，超声波衍射时差法是一种非破坏性检测技术，通过计算超声波信号的到达时间差来确定材料中的缺陷尺寸和位置。
它可以提供准确而详细的缺陷信息，适用于不同类型的材料。
然而，正确操作设备和解读结果需要高度训练的操作员，且对材料的形状、尺寸、密度和声波传播速度有一定要求。
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超声TOFD 检测方法
一超声TOFD 检测技术的起源和国外发展现状TOFD（Time Of Flight Diffraction ）技术是1972 年国际原子能中
心的哈韦尔（英国原子能权威人士－UKKAEA ）提议下发展而来。
TOFD 最初的发展仅仅是作为定量工具，最初的想法是：使用常规技术探测到缺陷后使用TOFD 进行精确的定量和监测在线设备裂纹的扩展（例如检测压力容器）。
很多年以来TOFD 一直在实验室里，各国做过大量实验直到八十年代才为业界所认同；在这些实验中，用事实证明了TOFD 在可靠性和精度方面都是非常好的技术。
自上世纪90年代起，超声T0FD检测法在国外工业无损检测领域已得到广泛应用，欧、美、日均已推出相应的应用标准。
1992 年英国标准BS7706问世，1996年美国ASME标准将其列入规范案例2235和第v卷《无损检测》附录，2000年欧、日分别推出专用标准。
用于不同壁厚的承压设备焊接接头的制造和在用检测。
二超声TOFD 检测技术国内发展现状
2.1 超声T0FD 检测设备的研制武汉中科创新技术有限公司国产研制的国产第一台便携式T0FD 超声波检测仪2005年研制成功,2006年HS800型产品在特检行业应用,2007年底HS800成型产品推出市场，2008年产品开始销售，并逼迫进口TOFD佥测仪器价格”跳水”
2.2 超声T0FD 检测人员的培训与考核
二00七年开始到目前国家特种设备无损检测人员资格考委会共组织了三次培训与考核，考核通过人员颁发了超声TOFD H级资格证书。
2.3 国内锅炉压力容器压力管道中超声TOFD 检测技术的应用的规定
二00七年六月七日发布的关于进一步完善锅炉压力容器压力管道安全监察工作的通知（国质检特函〔2007〕402 号）对超声T0FD佥测技术的在锅炉压力容器压力管道中的应用规定如下：第六条、关于衍射波时差法超声波检测（TOFD方法的应用
对现场制造壁厚度60mm以上的压力容器，可以采用T0FD佥测方
法替代射线法进行无损检测。
从事TOFD佥测的无损检测机构必须符合
以下条件：
（一）在我国TOFD无损检测标准未公布前，应当参照国外成熟标
准制订相应的企业标准，经全国锅炉压力容器标准化技术委员会审核通
过后，按照《中华人民共和国标准化法》规定进行备案。
（二）从事TOFD佥测的无损检测机构至少应具有超声波无损检测
（UT）皿级人员1名，UT H级资格4年以上（含4年，下同）人员2名，作为TOFD佥测责任人和操作复核人员。
（三）从事TOFD佥测人员应当具有UT H级资格4年以上（含4 年），其TOFD操作技能经全国无损检测考核委员会
2.4 国内已制定TOFD佥测标准
国内制定的TOFD 检测标准为《承压设备无损检测第10部分：。