〔TOFD杂记〕信号的深度分辨力和上、下盲区(下)

3 上、下表面盲区高度的计算公式

    其实，上、下盲区高度的问题，就是深度分辨力的特例。上盲区是h1=0的情况，下盲区是h2=T的情况。

3.1 上盲区高度

3.1.1 计算公式

当h1=0时，公式(10)变为:

  R=h2=〔(S+0.5λ)²-S²〕^1/2           (11)

笔者注:该式适用于短脉冲(持续时间不超过2个周期)的探头，且可分辨时差设为1个周期。

3.1.2 计算举例

所有已知条件同例1，只是h1=0。又知:

 λ=C/f=(6mm/μs)÷(5/μs)=1.2mm，L1=S+0.5λ=50.6mm，计算上盲区高度R。

R=(50.6²-50²)^1/2=7.8   (mm)

3.2 下盲区高度

3.2.1 计算公式

R=T-｛〔(T²+S²)^1/2-0.5λ〕²-S²｝^1/2   (12)

笔者注:该式适用脉冲持续时间为2个周期。有人把底波持续时间算进去，似是概念错误。缺陷衍射波在底波之前，它的持续时间不会超过两个周期，而可识别时间又仅为1个周期。

3.2.2  计算举例

    所有已知条件同例1，只是h2=T=40mm。又知:

 λ=C/f=(6mm/μs)÷(5/μs)=1.2mm，计算下盲区高度R。

L2=(T²+S²)^1/2=(40²+50²)^1/2=64mm

L1=L2-0.5λ=64mm-0.6mm=63.4mm

h1=(63.4²-50²)^1/2=39    (mm)

R=T-h1=40mm-39mm=1mm

3.2.3 计算与实测误差

    资料〔1〕第95页就下列叙述:当今使用的TOFD仪器已能提供足够高分辨力的D扫描图像，用其测量底面平整试块上的足够长的槽，只要缺陷信号超前底面信号1个周期，甚至0.5个周期，就可以识别。因此，焊缝中心的底面盲区即使存在，也是很小的，对底面无余高的焊缝，盲区一般不超过1mm，甚至小于0.5mm。

4 结论

1)既使使用窄脉冲(测得的直通波持续时间按峰值10%以上时间计，不超过2个周期)信号，时间分辨力也不等于脉冲持续时间，除底面反射波外，其它信号，如直通波，缺陷上或下端点衍射波，其时间分辨力大约为1个周期。

2)由上述结论导出的、求深度分辨力理论，可概括为:处于2S中垂线上两深度h2和h1之间的分辨力R，取决于半声程L2和L1之差为0.5λ，即:L2=L1+0.5λ。

3)计算总是近似的或接近的。通常而言，处于焊缝中心(2S中垂线上的)下盲区高度，很小，可以不必用试块实测;但上盲区高度，应用对比试块测试，才可以得到较准确的数据。(全文完)

参考资料

〔1〕强天鹏主编.衍射时差法(TOFD)超声检测技术〔M〕(2011版).

〔2〕强天鹏等. TOFD技术检测盲区的计算和特性分析.2008远东论坛论文