2025年TOFD资格考试理论样题

TOFD知识普及教程

TOFD-超声波衍射时差法也叫“裂纹端点衍射法”或“尖端反射法”

什么是TOFD?

衍射时差法(TOFD)是一种依托从待检试件内部构造(重要是指缺陷)的

“端角”和“端点”处得到的衍射能量来检测缺陷的措施。

超声TOFD法可用于材料探伤、缺陷定位和定量。与常规的超声技术不一样,

TOFD法不用脉冲回波幅度对缺陷大小做定量测定，而是靠脉冲传播时间来定

量。

TOFD-承认

TOFD已经得至I」ASTME2373-04,ASME111Code2235,CENEN583-6(),

BS7706(1993)等原则的承认。

TOFD对于鉴定缺陷的真实性和精确定量上十分有效。

同步，TOFD可以和脉冲反射法互相取长补短。例如，检出焊缝中部的缺

陷，判断缺陷与否向表面延伸等就是它的强项。

衍射时差技术

TOFD发展简史

衍射现象

TOFD原理

实际操作

原则

TOFD长处和局限性

TOFD发展简史

七十年代中期由UKAEAHarwell发现的

定量很准-成为了一种原则的定量技术

在九十年代初，线形TOFD开始用于管线

单独使用TOFD的检出率很高

TOFD应用状况

在国内的特种设备行业,，最早将TOFD技术用于工程检测并申请成为企业原

则的是中国第一重型机械集团企业。应用对象是神华煤液化工程中的壁厚达

340mm的加氢反应器。

此外，在核工业、电力、石油系统，TOFD技术的研究和应用也在蓬勃发展，

影响日益扩大。

衍射现象

惠更斯原理：

TOFD的基本原理

扫查分类

TOFD:经典的设置

A扫信号

相传变化

传播时间

传播时间

缺陷深度

缺陷自身高度

某些经典缺陷

向外表面延伸的缺陷

向内表面延伸的缺陷

水平方向的平面形缺陷

向外表面延伸的裂纹

向内表面延伸的裂纹

水平方向的平面形缺陷

（层间未熔，冷夹层）

数据显示

数据显示

校准工具

测量工具

缺陷位置的影响

缺陷位置的不确切性

横向扫查

校准

TOFD检测工艺的选择

探头的选择（波型、探测辨别力、近场、声束宽度、频率、角度、尺寸、数

量和位置布置）。

中心间距-PCS的选择

敏捷度的选择

槽型校准试块的选择

电子仪器的规定（数据记录、脉冲发生器、信噪比、数据采样、信号显示内

容和方式）

TOFD扫查图

经典TOFD成像

TOFD检测的一般流程

仪器设置。（重要设置某些功能参数，如：触发电压、探头频率、工件厚度、

编码器、滤波器、PCS脉冲反复频率等）

扫查工件（一般采用非平行扫查）

校准仪器（校准指针零点，以便测量）

缺陷分析（点、线、面的初步鉴定甚至性质的精确确定、埋藏深度、自身高度、

长度）

常见缺陷在TOFD中的显示

近表面裂纹

根部未焊透

根部未熔合

侧壁未熔合

气孔

横向裂纹

根部内叫

层间未熔合

TOFD+脉冲回波

技术描述

数据浏览

检测成果

长处

技术描述

TOFD&P/E数据浏览

检测成果

检测成果

检测成果

横向波线性化

横向波线性化

TOFD可靠性

TOFD的长处

对于焊缝中部缺陷检出率很高

轻易检出方向性不好的缺陷

可以识别向表面延伸的缺陷

采用TOFD和脉冲回波相结合，可以实现IO。％焊缝覆盖。

沿焊缝作一维扫查，具有较高的检测速度。

缺陷定量、定位精度高，

根据TOFD可进行ECA分析（缺陷寿命

评估）。

国内外既有TOFD原则和规范

欧洲原则（BS77O6-1993、EN583-6：、CEN/TS-14751：等同德国DIN

CEN/TS14751和英国DDCEN/TS14751、NEN1882：）

美国原则（ASMEcodecase2235-9、ASTME2373-）

日本原则（NDISE2423-）

TOFD的局限性

在上、下表面附近盲区

对“噪声”敏感

夸张了某些良性的缺陷，如气孔，冷夹层，内部未熔合。

解释比较困难

注意原则问题（有待处理）

TOFD结语

TOFD设置对的时是一种很好的缺陷定量和定位措施；

根据原则和检出率的规定把TOFD和脉冲反射法相结合。

TOFD习题

1、受检工件厚度40mm,60度探头,对的的探头分开距离是:

a、56mm

b、92mm

c、108mm

d、138mm

2、使用频率偏高的探头，而没有变化探头晶片尺寸会导致：

a、减少辨别率，提高信噪比，加大波束展开度

b、提高辨别率，减少信噪比，减小波束展开度

c、提高辨别率，减少信噪比，加大波束展开度

d、减少辨别率，减少信噪比，减小波束展开度

3、TOFD检测是：

a、不也许对粗晶材料

b、不也许对高温度工件

c、不也许对仅有下半部完毕的未填满样部

d、任何状况下都也许的

4、模拟信号数字化后，数字信号是不充足显示的，数字化的成像也许会损失某些本来信号

的内容，是由什么引起的：

a、信号反复频率的设定

I）、信号放大耦的频宽

c、数字化时的采样频率

d、探头频率

5、TOFD信号一般显示在灰色图谱上，为何要这样显示？

a、可以提高信号的动态范围

b、多种A扫信号可同步显示

C、在图像数字化时，可提高处理速度

d、可以打印TOFD图谱

6、为何用单个探头完毕TOFD检测是困难的？

a、波束展开度太小

b、传播时间太短

c、反射波会掩盖衍射波

d、探头频率太低

7、在进行TOFD检测时，只有探头具有什么特点才会成功？

a、相似频率b、相似角度

c、相似探头延迟

d、相似入射点

8、如卜哪个信号永远不被显示在TOFD窗口内？

a、底面的波型转换信号

b、侧向波

c、起始信号

d、以上所有的原因

9、TOFD检测的扫查速度受到如下什么的限制？

a、信号的平均化

b、数据文献的大小

C、探头的展开距离

d、以上所有的原因

10、探头的展开距离是由什么决定的？

a、焊缝余高的宽度

b、越大越好

c、越小越好

d、通过计算和工件厚度

II、在简朴的TOFD设定下，缺陷的深度是由什么计算的？

a、正弦定律

b、正切定律

c、勾股定律

d、余弦定律

12、为获得足够的TOFD信号采样，采样率应为：

a、1

b、和探头频率同样

c、超过二倍的探头频率

d、和脉冲反复频率同样

13、TOFD检测，数据分析是由什么获得的？

a、侧向波

b、A扫信号

C、B扫信号

d、C扫信号

14、如下哪些信号必须被显示在正常的TOFD扫查里？

A、侧向波

B、底面的波型转换信号

C、底面波

D、始脉冲波

E、整个A扫a、

以上所有b、A、C、Ec、A、B、Dd、A、B、C

15、如下哪些描述是对的的，在理想的TOFD图谱中，上端点衍射波具有：

A、与底面波相似相位

B、与始脉冲波相似相位

C、与侧向波相反相位

D、与侧向波相似相位a、A、Cb、A、Be、B、Cd、A、D

16、近表面开口缺陷会阻碍什么信号的显示

a、底面的波型转换信号

b、侧向波

c、底面波

d、以上都不是

17、具有可测自身高度的内部缺陷，会由什么来识别？

a、底面波受干扰

b、单个衍射信号在侧向波和底面波之间

c、两个相反相位的衍射信号在侧向波和底面波之间

d、两个相反相位的衍射信号在侧向波和底面波型转换波之间

18、TOFD检测时，探头频率的选择必须按：

a、与工件厚度无关

b、工件厚度越大，频率越低

c、工件厚度越大，频率越高

d、5MHZ

19、TOFD检测用的探头必须具有：

a、小的波束展开度来提高辨别率

b、小的波束展开度来保证受检区域的履盖

c、零度的纵向波

d、大的波束:展开度来检测整个焊缝区域

20、如下哪些描述是对的的？短脉冲波会

A、减小盲区

B、提高辨别率

C、反转端点衍射波相位

D、减小侧向波长度

a、A、Cb、A、C、De、A、B、Dd、以上都不是

21、如下哪些描述是对的的减小探头展开距离会

A、提高深度方向的辨别率、

B、减小深度方向的履盖率

C、提高信噪比

D、减小A扫时间坐标轴的长度a、只有Ab、只有Be、都不是d、以上都对的

22、对的的TOFD数据分析是

a、取决于衍射信号的幅度

b、与衍射信号的幅度无关

c、几乎与衍射信号的幅度无关，不过幅度有时会提供更多的支持信息

d、重要取决于信号幅度

23、TOFD检测到信号包括：

a、只有衍射信号

b、只有反射信号

c、只有反射和衍射信号

d、侧向波、反射波和衍射波

24、信号的平均化用来：

a、减小声波噪音

b、减小电子噪音

c、减小机械振动

d、减小以上所有的

25、TOFD可检测出：

a、只有焊缝中心线位置的缺陷

b、焊维中的所有缺陷

c、缺陷，几乎与指向性无关

<1、只有面积型缺陷

26、TOFD是不也许：

a、检测表面开口缺陷

b、检测近表面缺陷

C、对缺陷精确定性

d、以上都对的

27、TOFD检测用探头具有：

a、短脉冲宽度来获得高辨别率

b、大的楔块来提高辨别率

c、长脉冲宽度用于让整个焊缝区域充斥声波

d、短脉冲宽度来去掉底面波

28、TOFD是什么的缩号

a、缺陷检测的种类

b、检测的时间传播

c、衍射波的时间传播

d、缺陷的时间

29、在TOFD检测时，所有的信号都打断了，也许是由什么引起的

a、缺乏耦合剂

b、埋藏缺陷

c、贯穿焊缝厚度的裂缝

d、a和c是对的的

30、TOFD在什么工件厚度时是最难使用

a、不不小于lOOmmb、不不小于8mmc、不小于8mmd、不小于30mm

TOFD检测技术理论考试试题

姓名：考号：

一、选择题（每题只有唯一的对的答案，每题5分，共75分）

1、TOFD的中文全称是：C

a缺陷的种类b信号传播时间

c衍射波的时差d缺陷测高的措施

2、在进行TOFD检测时，诙个探头具有什么特点才会成功A

a相似频率b相似角度

c相似的探头延迟d相似的入射点

3、TOFD技术采用纵波检测的原因是：A

a纵波传播速度快b纵波能量强

c纵波波长短d纵波衰减小

4、如下有关直通波与缺陷上尖端、缺陷下尖端和底面反射波信号相位关系的论述，对的的

是：B

a直通波和缺陷上尖端信号相位相似

b直通波和缺陷下尖端信号相位相似

c直通波和底面反射波信号相位相似

d以上都对

5、焊缝余高过高，会导致直通波信号：C

a消大b波幅明显减小

C没有明显变化d以上均有也许

6、与常规超声波检测技术相比，如下哪一条不是TOFD技术长处：D

a可靠性更高b定量精度

c检测效率更高d缺陷定性更精确

7、使用更高的频率，而没有变化探头晶片尺寸会导致探头的：B

a辨别率减少，信噪比提高，波束扩展加大

b辨别率提高，信噪比减少，波束扩展减小

c辨别率提高，信噪比提高，波束扩展加大

d辨别率减少，信噪比减少，波束扩展减小

8、TOFD检测中，70。探头与45。探头相比的长处是：C

a70o探头辨别率更高某些

b探头信噪比更高某些

c70o探头波束覆盖范围更大某些

d70。探头近表而盲区更小某些

9、如下哪些信号必须被显示在正常的TOFD扫查时间窗内：A

a直通波、底面波、底面波的转换型波

b始脉冲、底面波、底面波的转换型波

c始脉冲、直通波、底面波

d始脉冲、直通波、底面波的转换型波

10、探头中心间距由什么决定？D

a焊缝余高的高度b越大越好

c越小越好d通过工件厚度和探头角度计算：

11、如下哪一条不是A扫描中没有信号的原因：D

a楔块中的耦合干了b连接到探头的电缆线断了

C增益设置太低了d脉冲反复频率设置低了

12、TOFD检测时探头频率的选择：B

a与工件厚度无关b工件厚度越大，选择低频率

c工件厚度越大，选择高频率d5MHz

13、衍射波信号的特点：B

a比反射波信号强，且没有明显指向性

b比反射波信号弱，且没有明显指向性

c比反射波信号强，且有明显指向性

d比反射波信号弱，且有明显指向性

14、如下有有关直通波性质的论述，哪一条是错误的B

a直通波是在两个探头之间，沿最短途径以纵波速度进行传播

b直通波是一种特殊的表面波

c直通波的频率比声束中心的频率低

d直通波有时也许非常微弱，不能识别

15、采用非平行扫查对焊缝进行检测，不能得到的缺陷信息是：D

a缺陷的长度

b缺陷的深度

c缺陷的自深高度

d缺陷距离焊缝中心的水平位置

二、计算题（共25分,第一题中每题5分，第二题10分）

1、检测60mm的焊缝，规定聚焦点选在板厚的2/3处，则：

（1）采用折射角为45度的探头时，探头中心距PCS为多少？

（TAN45=1,计算成果取整数）

（2）采用折射角为60度的探头时，探头中心距PCS为多少？

（TAN60=1.73,计算成果取整数）

（3）采用折射角为70度的探头时，探头中心距PCS为多少？

（TAN7O2.75,计髡成果取整数）

2、焊缝检测中，设定探头中心距PCS=70mm,声速C=6000mS声束楔块中延时2l0=0.9uS,

假设检测发现•种缺陷的衍射问波，已知该衍射点的传播时间t=15.9uS,求该衍射点的深

度？

（以=1.41,计算成果保留两位小数）

TOFD技术（TimeofFlightDiffractionTechnique）是一种基于衍射信号实行检测的技术，即

衍射时差法超声检测技术。

上世纪七十年代，由于工业发展的需求的不停增多，MauricSilk博士（英国国家无损检测中

心）率先提出了TOFD技术。在TOFD系统的发展过程中，计算机和数字技术的应用起到

了决定性的作用。初期的常规超声检测使用的都是模拟探伤仪，用横波斜探头或纵波直探头

做手动打查，大多数状况采用单探头检测，仪器显示的是A打波型，打查的成果不能被记

录，也无法作为永久的参照数据保留。自二十世纪九十年代起，模拟仪器开始慢慢演变为由

计算机控制的数字仪器，随即数字仪器逐渐完善和复杂化，可以配置探头阵列，自动扫查装

置，并PL可以记录和保留所有的扫查数据用于归档和分析。

TOFD检测需要记录每个检测位置的完整的未校正的A扫信号，可见TOFD检测的数据采

集系统是一种更先进的复杂的数字化系统，在接受放大系统、数字化采样、信号处理、信息

存储等方面都到达了较高的水平。

TOFD技术与老式脉冲回波技术的最重要的两个区别在于：

A）愈加精确的尺寸测量精度（--般为±1mm,当监测状态为±0.3mm）,且检测时与缺陷的

角度几乎无关。尺寸测量是基于衍射信号的传播时间而不依赖于波幅。

B）TOFD技术不使用简朴的波幅阈值作为汇报缺陷与否的原贝I。由于衍射信号的波幅并不

依赖于缺陷尺寸，在任何缺陷也许被判不合格之前所有数据必须通过度析，因此培训和经验

对于TOFD技术的应用是极为基本的规定。

压电复合材料是什么？

在上世纪80年代中期研制出来压电复合材料，最早研制出来压电复合材料目

的是为了提高生物医学中超声成像辨别力，后来发现其具有一系列优越性能，同

样合用于工业超声检测。

压电复合材料是压电陶瓷与高分子聚合物复合构成，所用的高分子聚合物有好几

种，例如硅胶、环氧树脂、聚偏二氟乙烯（PDF）等等。

图31复合压电材料结构（1-3型）

换能器用的压电复合材料有多种构造，图3.7所示为1-3型复合构造，由一系列

定向均布的压电棒插在环氧树脂中构成，插在聚合树脂中的压电陶瓷具有一维连

通性（即朝试件单向振动；，而聚合物则具有三维连通性。图3-8所示为应用切

割填充法制造压电复合材料的过程，先将单体陶瓷切割成骰子块状，再注入聚合

树脂，然后切片、打磨、镀银、冲压、极化制成。该种构造可用于相控阵探头、

TOFD探头和高性能常规脉冲超声探头。

1、压电复合材料的长处

用压电复合材料制作的探头有如下长处：

（1）发射和接受性能好，敏捷度高。与压电陶凭PZT相比，前者要高数十倍到

上百倍。

（2）机械品质因数Q值低，带宽敞，脉冲短，辨别力高。与压电陶瓷PZT相比,

前者要低几倍到几十倍。

（3）机电耦合系数值大，声能/电能的转换效率高。

（4）在较大温度范围内特性稳定。

(5)可加工形状复杂的探头，仅需简易的切块和充填技术。

(6)声阻抗可以变化，以实现与不一样声阻抗的材料匹配。

衍射时差法（TOFD）是厂泛应用于焊缝检测的一种无损检测技术，衍射时差法（TOFD）

是通过接受缺陷尖端产生的衍射波信号，而不是接受老式超声波措施中的反射信号来检测缺

陷的。

在TOFD技术中，一对探头通过扫查器置于焊缝的两侧，一种探头发射超声波脉冲，另

一种探头接受超声波脉冲，这样可以对整个焊缝体积进行检测，以及确定不持续性的详细位

置和深度。

这种技术的重要长处是：检测的可靠性最大：缺陷的测量测量精度高（不小于0.2mm）：

检测速度快:检测数据可以永久保留：可有效检测缺陷的方向和实现检测质量的最大可靠性。

衍射时差法（TOFD）检测技术重要应用于压力容器、管线和板材的对接焊缝的制造检

测，以及应用于不一样产品门类：如海洋工程、石油、天然气、大型钢构造、风力发电、航

空业等腐蚀监测、复合层和缺陷变化的在役检测。

PCN衍射时差法（TOFD）检测考试有关工作经验和培训课时的最低规定：

1级

培训时间40小时

工作经验3个月

2级

培训时间4