〔TOFD杂记〕底波与直通波时差与工件厚度关系（下）

4 一个重要的概念区别---缺陷衍射波和底面反射波不同

众所周知，TOFD，非平行扫查技术，直通波与缺陷的时差不与缺陷的埋藏深度成正比，或者说，时差与缺陷深度的关系，是非线性的，即:同时差---同声程的信号，它们的埋藏深度，可能是不同的，随偏离中心程度不同，呈半椭圆分布，凹面向上;但这并不等于说， 底波与直通波时差与工件厚度的关系，也不成正比，相反，通常情况下，时差与工件厚度成正比，是线性的。不敢承tb与T成正比，似乎是把缺陷衍射与底面反射，两个不同概念混淆了。因为缺陷衍射波和底面反射波有以下的不同:

(1)缺陷衍射波，它的衍射点位置(缺陷或缺陷端点的位置)是未知的;而底面反射波，它的反射点位置是已知的，它在底面、且位于2S中垂线上。

(2) 缺陷衍射波，引起衍射的入射波线(折射)角度是未知的，衍射点与接收探头的波线(入射)角度，也是未知的;而底面反射波，在探头对中心距2S与工件厚度T的关系固定后，反射波波线的入射角与反射角就固定了，是已知的，可以计算的。

(3)此外，底面反射波的波幅，要比缺陷衍射波高一些。

附笔者注:对于非平行扫查技术，缺陷埋藏深度和时差，所以没有简单的正比关系，那是因为虽然声束轴线角度α已经确定，比如为60⁰或70⁰，但它们的扩散声束范围却很大(大约43⁰---90⁰)，通常，我们难以确定与缺陷端部作用的波线折射角度;然而，对底波而言，就不同了。随着声束轴线角度α的确定，底波波线的折射角α’马上可以确定，所以，底波与直通波的时差与工件厚度有简单的正比关系。不敢肯定，在探头对中心距2S与工件厚度T的关系固定后，底波与直通波的时差tb与工件厚度T是正比关系，似有认识上的缺陷。

5 △和T成正比的应用----计算时差周期数n举例

将时间周期差n理解为空间周期差，则:

   n=△/λ                                       (9)

5.1 例1

5.1.1 问题

根据JB/T4730.10表1要求，利用声束(轴线折射)角度α=60⁰、12MHz探头，检测厚度T=14mm的钢工件，求底波与直通波时间周期差n。

5.1.2 解题

1)求△:已知声束轴线折射角度α=60⁰时，己知△=0.74T

△=0.74X14mm=10.36mm

2)求λ:已知f=12MHz=12/μs，C=6mm//μs，λ=C/f

    λ=6mm/12=0.5mm

3)求空间(时间)周期个数n

   n=10.36mm/0.5mm=20.7 (周期)

答:该题，求底波与直通波时间周期差n为20.7个周期。

5.2 例2

5.2.1问题

根据JB/T4730.10表1要求，利用声束(轴线折射)角度α=70⁰、5MHz探头，检测厚度T=30mm的钢工件，求底波与直通波时间周期差n。

5.2.2解题

1)求△:已知，α=70⁰，△=0.5T，△=30mmX0.5=15mm;

2)求λ:已知λ=C/f，λ=6mm/5=1.2mm;

3)求空间(时间)周期个数n:已知:△=15mm，λ=1.2mm，n=△/λ，

n=15mm/1.2mm=12.5 (周期)

答:该题，底波与直通波时间差为12.5个周期。

6 附言

furulong 先生一再发帖，想把直通波与底波的时差与工件厚度联系起来，我认为:他的想法，虽不完全正确，但有一定道理。笔者将在另一篇短文《〔TOFD杂记〕超声波的空间频率与工件厚度的关系》中，加以讨论。