偶看新闻兽人星球4之野兽法则:超声波检测中常规探头和TOFD探的区
来源：百度文库 编辑：偶看新闻 时间：2024/04/29 06:53:25
超声波检测中常规探头和TOFD探的区
(2010-08-27 13:11:28)
超声波检测中常规探头和TOFD探的区
TOFD技术所用的探头于常规脉冲反射技术使用的超声波检测探头不同，TOFD不要求小的扩散角和好的声束指向性，恰恰相反，为了使检测速度的提高并且有利于衍射的发生，经常采用小尺寸晶片的大扩散角探头，由于反射信号不衍射信号强很多。因此要求TOFD探头有很好的接受和发射性能。为了提供深度方向的分辨力，TOFD探头应该具有在脉冲特性和宽频带特性，并且需要选择合适的脉冲来激励探头
上图是TOFD技术使用的典型的超声探头，一个压电传感器安装在有机玻璃或其他类似材料的楔块上组成探头。压电传感器大多采用复合材料。晶片尺寸从3mm至20mm。应用频率一般在1MHz以上，最高可达到15MHz。楔块设计保证在金属中产生一定角度的纵波。典型的角度是45度，60度和70度。探头设计有螺纹结构以便与不同的楔块连接。为了使超声波能够在探头和楔块中进行传播，需要在二者间添加耦合剂。这种设计的缺点是经历一段时间后耦合剂会变干，这时需要重新添加耦合剂。
一般使用的TOFD探头的频率范围是1MHz-15MHz，晶片尺寸范围是3mm -20mm，通过楔块在钢铁中形成45°至70°的不同角度的折射纵波。
上图所示为频率5MHz，晶片直径6mm，纵波折射角60°的TOFD探头在钢中的模拟声场分布。由图可以看出该纵波探头声场特点:
1、纵波与横波同时存在。由于TOFD技术采用纵波检测，探头折射角小于第一临界角。这样在探头声场中，同时存在纵波与横波。设钢中纵波声速为5950m/s，横波声速为3230m/s，根据SNELL公式可以算出，该探头的横波折射角为28°。
2、大扩散角和宽波束。由图可见，该探头纵波具有很宽的波束。通过计算可以求出，该探头在钢中声压下降12dB的波束上边界角为90°，下边界角为45.7°。
3、图中用灰度表示声场强度，可以看出，横波声场的强度比纵波大的多。