[发明专利]一种能确定缺陷尺寸及位置参数的TOFD检测方法

权利要求书

1.一种能确定焊缝缺陷尺寸和位置的TOFD检测方法，其特征在于：该方法步骤如下：

1）在焊缝的一侧放置一个发射探头（1），焊缝的另一侧放置两个接收探头，分别为第一接收探头（2）、第二接收探头（3），其中第一接收探头（2）靠近焊缝；

2）建立一个数学模型，确定缺陷的位置及尺寸

① 首先，定义以下参数，其中缺陷m上端为a，下端为b，其中以缺陷a点为例，确定其位置、尺寸；

D  被检工件厚度，为已知参数；

s  声波在工件中传播的声速，为已知参数；

c1  发射探头（1）、第一接收探头（2）间的距离的一半,为已知参数；

c2  发射探头（1）、第二接收探头（3）间的距离的一半,为已知参数；

h1  缺陷上端a距离工件上表面的尺寸，为所求参数；

L1  缺陷距离发射探头（1）的水平尺寸，为所求参数；

ta1 发射探头（1）发出的波到a的时间，为未知参数；

ta2  第一接收探头（2）收到a点衍射波时间，为未知参数；

ta3  第二接收探头（3）收到a点衍射波时间，为未知参数；

a1=(ta1+ta2)*s/2,从TOFD检测仪上获取，为已知参数；

a2=(ta1+ta3)*s/2,从TOFD检测仪上获取，为已知参数；

② 构建函数

缺陷m位于由发射探头（1）、第一接收探头（2）为焦点的、长轴为2a=(ta1+ta2)*s=2*a1、焦距为2c=2*c1的椭圆上，且又位于由发射探头（1）、第二接收探头（3）为焦点的、长轴为2a=(ta1+ta3)*s=2*a2、焦距为2c=2*c2的椭圆上，因此确定两椭圆的交点坐标m(x,y)即可确定缺点的位置及尺寸；

令三个探头所在直线为x轴，y轴位于发射探头、第一接收探头中间，与x轴相垂直，由于缺陷位于发射探头、第一接收探头之间的焊缝上，所以                                                ，又缺陷仅位于探头的一侧，所以y仅正或仅负，令y仅有正值；则建立以发射探头、第一接收探头为焦点的椭圆方程如下，

以发射探头（1）、第一接收探头（2）为焦点的椭圆方程

    

以发射探头（1）、第二接收探头（3）为焦点的椭圆向x轴正向移动了z=c2-c1的距离，所以椭圆方程为

由式1、式2联立求解的x,y值，利用matlab软件计算求解，其中：

舍去不在(-c1,c1)的x值，即可求得a点的位置坐标，

y即为缺陷m到工件上表面的距离h1，

缺陷到发射探头的水平距离L1=x+c1；

③ 确定其他点的位置

同理可求解缺陷另一端b点位置的坐标，然后做出工件截面的缺陷分布位置图，并根据a、b点坐标获取缺陷相对于工件表面的倾斜程度；在TOFD数据分析中，对两个接收探头各自生成的D扫描灰度图上被认为是同一个缺陷产生的衍射回波位置进行标定，获取a1、a2参数，又c1、c2、s为检测时已知参数，即可根据上述参数可得出缺陷分布示意图。