《TOFD检测》教案-4.TOFD检测声场

字数总体字数控制在1200-1800字左右（开场白60字左右、知识点/技能点讲解+案例导入字数控制在800-1200左右、知识点应用(职业中的运用)字数控制在100左右、课程小结字数控制在100左右）课程名称TOFD检测技术课程负责人电话微课程名称TOFD检测声场学校脚本撰写人靳超电话课程结构

（以下仅供参考，根据课程特点确定）解说词（字幕）

（要求连贯、完整、口语化；与PPT对应；如有拟插入的视频或动画，要有上下文承接）对应PPT（素材）（（如PPT1、PPT2等，拟插入微课视频的图片务请插入PPT））可提供素材（标注拟插入视频或动画的编号，单独提供给编导)呈现方式（绿幕、实景）备注开场白60同学你好，本讲我们学习TOFD检测声场。PPT1本讲内容主要包括：TOFD检测声场的分布；TOFD检测中的A扫信号。PPT2知识点讲解我们先学习第一部分TOFD声场分布，首先看第一点，声场覆盖范围根据超声场的特征，TOFD检测声场覆盖的不同区域的声场强度是不一样的，这使得相同缺陷在不同的声场分布区域提取的衍射波信号幅度存在差异。主声束范围内的声场能量较强，可高效激发缺陷端部衍射波，该区域为可检区域；而超出该区域，即主声束以外的区域，声场能量很弱、衍射波微弱以至于接收探头无法接收到。如图显示，在发射探头和接收探头主声束叠加的四边形区域为可检区域，在该区域可接收到较强的衍射波幅度，且距离声束主轴越远、可能接收到的缺陷衍射波幅度越低，引起检测灵敏度低。PPT3-4主声束叠加的四边形区域可通过改变探头参数及探头间距PCS调整可检测区域范围，如：减小探头频率和晶片直径可使声束扩散角和主声束范围增大，进而提高可检测范围；通过减小楔块角度可使可检测范围向底面移动，而增大PCS也可使可检测范围向底面移动。与常规脉冲反射技术使用的超声波探头不同，TOFD技术所用的探头不要求小的扩散角和好的声束指向性。相反，为了提高检测速度和覆盖范围，往往采用小尺寸晶片的大扩散角探头。PPT5再学习第二点，探头发射声场特点。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。如图所示为频率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：PPT6由图可以看出该纵波探头声场特点：第一，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，同时存在纵波和横波。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约为28°。第二，大扩散角波束。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84°，下边界角为47.3°第三，横波声场的强度比纵波大的多。PPT7-8下面我们学习第二部分，TOFD声场中的A扫描信号。在焊缝两侧，将一对频率相同的纵波斜探头相向对称放置，一个作为发射探头，另一个作为接收探头。发射探头发射的纵波从侧面入射到被检焊缝断面，在无缺陷部位，接收探头会接收到沿工件表面传播的直通波和底面反射波，而在有缺陷存在时，在上述两波之间，接收探头会接收到缺陷上端部和下端部的衍射波。P建议教师在图上根据所描述的话，标注一下，例如箭头之类的，帮助理解PT9-108建议教师在图上根据所描述的话，标注一下，例如箭头之类的，帮助理解我们看一下图中序号1直通波：在工件表面以下沿两个探头之间最短路径以纵波声速传播。序号2缺陷信号：缺陷上、下端点产生的衍射信号，在直通波和底面反射波之间，比直通波信号强，比底面反射波信号弱。序号3底面反射波：纵波在底面的反射波。序号4-6波形转换波：纵波和横波经过反射或衍射产生的变型波。PPT11-129最后来学习TOFD声场中的A扫描信号相位特征。我们知道当波束从高阻抗介质中入射到一个低阻抗介质（例如，钢中入射到钢/水界面或钢/空气界面）时，在界面反射的信号相位改变180˚。我们总结一下相位的变化：【P11】第一，直通波LW和底面反射波BW的相位是相反的。第二，缺陷的下端点与直通波的相位是相同的。第三，缺陷的上端点与底面反射波的相位是相同的。第四，每一个衍射信号的上、下端点衍射波相位是相反的。PPT1013-1114本讲小结100本讲我们主要学习了两部分内容，希望你能够掌握TOFD检测声场的分布特征，TOFD声