对于大厚度焊接试件的超声衍射时差法检测(time of flight diffraction,TOFD),常规超声激励难以同时满足信噪比、检测距离以及检测分辨率的要求.文中将线性调频脉冲压缩技术应用在超声TOFD检测中,线性调频(linear frequency modulated,LFM)激励可综合改善检测信噪比(signal to noise ratio,SNR)与分辨率.首先对试验用10 MHz超声换能器进行了LFM信号参数测试,选择了合适的时宽和带宽.对埋藏3 mm高的横槽缺陷的钢板分别进行了超声LFM激励的TOFD检测及常规超声TOFD检测,对比发现超声LFM激励的TOFD检测精度高达0.01μs,可准确区分缺陷上下端衍射波.在较低的激励电压和系统增益下,实现了较高的检测信噪比及分辨率.
为了定量检测厚壁焊接结构中的缺陷,对基于USB接口的便携式超声衍射时差法(TOFD,time of flight diffraction)的缺陷检测及定位系统进行了研究.为了便于缺陷的定量及定性识别,引入了信号互相关算法,实现了检测图像的校正.利用该检测系统进行了锅炉压力容器焊缝的检测.结果表明,该系统所获得的D扫描图像清晰、直观、易分辨,同时较准确地确定了缺陷位置,信号互相关算法很好地解决了检测图像不连贯的现象.
针对常规超声TOFD法存在近表面检测盲区的问题,提出一种纵波三次反射的TOFDW检测模式.分析了TOFDW模式的声传播特性,并阐明了该模式的检测原理.通过人工缺陷检测,研究了该模式检测信号和图像特征及检测灵敏度和精度.对实际焊缝进行了检测,并通过破坏性试验对无损检测结果进行了验证.结果表明,TOFDW模式能够识别常规模式下无法辨别的近表面缺陷,可有效检测到埋藏深度1.0 mm的人工缺陷;同时,该模式具有较高的量化测量精度,近表面人工缺陷埋藏深度测量的平均绝对误差不超过0.3 mm.
