《TOFD检测（双语）》课件-8.TOFD检测探头间距计算

TOFD检测探头间距计算

CalculationofProbeCenterSpacingforTOFDTestingTOFD检测技术

TOFDTestingTechnologyTOFD探头间距（PCS）的定义

DefinitionofProbeCenterSpacing(PCS)inTOFDTesting1TOFD探头间距（PCS）的计算

CalculationofProbeCenterSpacing(PCS)inTOFDTesting2TOFD探头间距（PCS）引起的深度测量误差

DepthMeasurementErrorsCausedbyProbeCenterSpacing(PCS)3知识目标

Knowledgeobjectives教学目标

Teachingobjectives发射探头和接收探头入射点之间的直线距离，称为探头间距，用符号PCS表示。

Thestraight-linedistancebetweenthebeamentrypointsofthetransmittingandreceivingprobesisreferredtoastheprobecenterspacingandisdenotedbyPCS.sd1hsT底面回波

Back-WallEcho直通波

Lateralwaved2TOFD探头间距（PCS）的定义

DefinitionofProbeCenterSpacing(PCS)inTOFDTestingPCS=2S特殊扫查场景说明

SpecialScanningConditionsPCS（即2S）=2d×tanθ

PCS,i.e.,2S,=2d×tanθd:聚焦的指定深度θ:探头楔块折射角度

disthespecifiedbeamintersectiondepth,andθistherefractedangleoftheprobe.常用计算法则（2/3T法则）

CommonCalculationRule:The2/3TRule2/3T法则并非强制标准，在以下情况需灵活调整：

The2/3Truleisnotmandatoryandshouldbeadjustedasappropriateunderthefollowingconditions:计算示例：

CalculationExample:工件厚度16mm，探头角度70°。代入公式：

Theworkpiecethicknessis16mm,andtheprobeangleis70°.Substitutionintotheequationgives:

在常规检测中，通常将聚焦点设定在检测范围的2/3处。即公式中的d=2/3T（T为检测范围厚度）。

Inroutineinspection,thebeamintersectionpointisgenerallysetattwo-thirdsoftheinspectiondepthrange.Accordingly,d=2T/3,whereTisthethicknessoftheinspectionrange.TOFD探头间距（PCS）的定义

DefinitionofProbeCenterSpacing(PCS)inTOFDTesting

平行扫查：根据所需的覆盖区域进行调整，不一定遵循2/3T。

Parallelscanning:ThePCSisadjustedaccordingtotherequiredcoverageanddoesnotnecessarilyfollowthe2/3Trule.根部扫查：若重点检测焊缝根部或特定深度的缺陷，PCS值应重新计算以匹配该聚焦深度。

Weld-rootscanning:Whentheinspectionfocusesontheweldrootordefectsataspecifieddepth,thePCSshouldberecalculatedtopositionthebeamintersectionpointatthatdepth.对于厚工件，有时需要多对探头分层扫查。例如：焊缝厚度为60mm，依据NB/T47013.10标准表中规定，可将其划分为两个扫查区：

Forthickworkpieces,multipleprobepairsmaysometimesberequiredtoinspectseparatedepthzones.Forexample,accordingtotherelevanttableinNB/T47013.10,a60mmthickweldmaybedividedintotwoscanningzones:第一分区：0~2/5t→0~24mm深度范围

Zone1:0–2T/5,correspondingtoadepthrangeof0–24mm第二分区：2/5t~t→24～60mm深度范围

Zone2:2T/5–T,correspondingtoadepthrangeof24–60mmTOFD探头间距（PCS）的计算

CalculationofProbeCenterSpacing(PCS)inTOFDTesting非平行扫查时，探头应聚焦在各自扫查区厚度的2/3处。第二分区聚焦深度为：24mm+(60-24)mm×2/3=48mm。则第二分区探头间距（PCS）计算如下：

Duringnonparallelscanning,thebeamintersectionpointshouldbepositionedattwo-thirdsofthethicknessofeachscanningzone.ThebeamintersectiondepthforZone2is24mm+(60−24)mm×2/3=48mm.Theprobecenterspacing(PCS)forZone2isthereforecalculatedasfollows:PCS=2×[24+(60-24)×2/3]×tan55°≈137mmTOFD探头间距（PCS）的计算

CalculationofProbeCenterSpacing(PCS)inTOFDTesting根据衍射端点深度计算公式：

Accordingtotheequationforcalculatingthedepthofadiffractingpoint:d²=(c/2)²t²-s²对d和s微分，dδd=-sδs

⇒δd=-sδs/d

Differentiatingwithrespecttodandsgivesdδd=−sδs;therefore,δd=−sδs/d.由上式可见，在探头间距一定的情况下，误差δs对深度测量有很大影响。而且对越接近表面的缺陷，深度测量误差越大。

Theequationaboveshowsthat,foragivennominalprobespacing,anerrorδshasasignificanteffectonthemeasureddepth.Furthermore,thecloseradefectistotheinspectionsurface,thegreaterthedepthmeasurementerror.TOFD探头间距（PCS）引起的深度测量误差

DepthMeasurementErrorsCausedbyProbeCenterSpacing(PCS)举个例子s=50mm，误差δs=1mm，

Forexample,assumethats=50mmandδs=1mm,当缺陷深度为20mm，则得到的误差δd=2.5mm；

Whenthedefectdepthis20mm,themagnitudeoftheresultingdeptherrorδdis2.5mm.当缺陷深度为10mm，得到的误差δd=5mm。

Whenthedefectdepthis10mm,themagnitudeoftheresultingdeptherrorδdis5mm.由于浅缺陷的深度测量误差极易超标，在实际检测中，必须利用“直通波”和“底面波”信号对探头间距进行严格校准。

Becausedepthmeasurementerrorsforshallowdefectscaneasilyexceedtheallowablelimit,theprobecenterspacingmustbecarefullycalibratedinactualinspectionsusingthelateral-waveandback-wall-echosignals.结论：

Conclusions:根据衍射端点深度计算公式：

Accordingtotheequationforcalculatingthedepthofadiffractingpoint:d²=(c/2)²t²-s²对d和s微分，dδd=-sδs

⇒δd=-sδs/d

Differentiatingwithrespecttodandsgivesdδd=−sδs;therefore,δd=−sδs/d.TOFD探头间距（PCS）引起的深度测量误差

DepthMeasurementErrorsCausedbyProbeCenterSpacing(PCS)01TOFD探头间距（PCS）与聚焦深度强相关

Theprobecenterspacing(PCS)usedforTOFDtestingiscloselyrelatedtothebeamintersectiondepth常规检测按2/3T法则计算，厚工件分层扫查时需按各分区2/3深度分别计算PCS，确保检测覆盖完整。

Forroutineinspection,thePCSiscalculatedaccordingtothe2/3Trule.Whenathickworkpieceisdividedintomultiplescanningzones,thePCSforeachzoneshouldbecalculatedseparatelybypositioningthebeamintersectionpointattwo-thirdsofthezonethickness,therebyensuringcompleteinspectioncoverage.02PCS偏差对测量精度有显著影响

PCSdeviationshaveasignificanteffectonmeasurementaccuracy.PCS值的微小偏差会直接导致缺陷深度的测量误差，且缺陷越靠近工件表面，该误差会被放大。

EvenasmalldeviationinthePCSdirectlycausesanerrorinthemeasureddefectdepth,andthis