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南通友联TOFD仪器数据离线分析方法

1.1在离线分析软件中使用光标的方法

  • 在电脑上打开离线分析软件,利用“打开文件”功能选择需要分析的TOFD图谱;
  • 移动十字光标的方法有三种,第一种是用鼠标定点,在图谱上双击鼠标左键,红色十字光标和抛物线光标会出现在鼠标箭头所在位置,双击鼠标右键,蓝色十字光标和抛物线光标会出现在鼠标箭头所在位置;
  • 移动十字光标的第二种方法是用鼠标拖动,将鼠标箭头移动到十字光标交点处,箭头形状变成十字,此时点住鼠标左键可以将十字光标拖动到图谱中的任意位置;
  • 移动十字光标的第三种方法是键盘操作,用鼠标双击或拖动方法移动过某个光标后,可以用键盘的方向键移动光标;
  • 在图谱进行深度校准前,十字光标的纵轴是时间轴,读出的信号位置坐标值是时间值,在深度校准后,十字光标的纵轴变为深度轴,读出的信号位置坐标值是时间值,同时抛物线光标的形状在深度校准计算后也得到参数修正;
  • 在离线分析软件中红坐标仍是主坐标,测量图像尺寸时软件利用红蓝两个坐标之间的差值进行尺寸换算。
南通友联TOFD

南通友联TOFD

1.2图像深度校准计算的概念

将A扫时间轴坐标转换为TOFD图谱深度坐标的计算。TOFD深度校准计算与常规横波斜探头法缺陷定位计算的区别是,斜探头用一个探头的声程和角度来确定缺陷的位置,可以认为是基于极坐标的计算方法;TOFD探头缺乏角度的参数,而是使用双探头间距参数来代替了角度参数,通过两个探头的声波传输时间和探头间距来解算深度值,是基于解三角形的计算方法。在深度校准之前,A扫数据的横坐标是时间单位,图谱的深度方向值用时间(us)来表示,每一个采样记录点在图谱中的坐标信息含义为(水平方向位置,传播时间);在深度校准之后,A扫数据的横坐标被换算成长度单位,图谱的深度方向值用深度度(mm)来表示,每一个采样记录点在图谱中的坐标信息含义为(水平方向位置,深度方向位置)。需要特别注意的是,在深度校准计算中,深度坐标的零点与时间坐标的零点并不在一个位置,计算前需要图谱分析人员指定深度坐标的零点。

1.3信号位置测量

信号位置指的是信号在A扫时间轴上的位置,代表了信号到达的时刻。在TOFD图谱进行深度计算校准后,信号位置代表信号在壁厚方向上的相对深度。因此,测量缺陷的深度位置和尺寸,也就是测量信号的位置,而信号位置测量的准确程度也决定了缺陷深度和高度的测量精度。信号到达时刻可以选定信号前沿、信号第一个峰值,或者第一个峰值后的第一个零点等三种判据中的某一种进行判断。对于一幅图谱而言,选定某一个判据进行深度校准后,必须用同一个判据进行信号位置的测量。

1.4缺陷尺寸测量

TOFD检测深度方向的测量用信号的传播时间来换算,缺陷高度测量精度依赖于仪器的水平线性,而常规超声检测中缺陷尺寸的测量精度依赖于仪器的垂直线性;长度方向的测量用A扫信号所在的位置来换算,长度测量的精度依赖于位置编码器的精度。

TOFD图谱显示的是缺陷在工件纵剖面上的二维投影图像,因此缺陷尺寸的测量是对图谱上显示图像的大小进行测量,与A扫显示波形的波高幅度无关。缺陷的尺寸在深度方向上是由上下端点衍射信号之间的距离来换算,在长度方向上是由位置传感器记录的、缺陷起始点和终止点衍射信号所在的A扫波形所在位置来换算。由此可见,缺陷尺寸深度方向的测量用信号的传播时间来换算,精度依赖于仪器的水平线性、采样率,以及信号位置的测量;长度测量的精度依赖于位置编码器的精度、扫查增量,以及抛物线光标的使用。

一般用十字光标和抛物线光标测量缺陷的尺寸。在对图谱进行深度校准后,将光标位置移动到缺陷图像的边界,利用光标读数差值读取缺陷尺寸。缺陷测高时,可将红色十字光标放置到缺陷图像的上端点边界位置,将蓝色十字光标放置到缺陷图像的下端点边界位置,两个位置间的差值即是缺陷的高度。缺陷测长时,需用两个抛物线光标分别与缺陷起始边界和终止边界的衍射弧形图案拟合,两个抛物线光标间的位置差即是缺陷的高度。具体测量方法见图示及讲解。

1.5图像拉直操作

在实际检测时,由于工件表面不平整,导致楔块与工件表面之间的耦合层厚度发生变化时,会使直通波传输时间发生变化,导致直通波的扭曲。图像中直通波的扭曲会造成缺陷测深和测高的误差变大,有可能影响缺陷分级评判。此时需要使用图谱分析软件的图像拉直功能来减小这一影响。直通波拉直操作一般是针对需要拉直的一段图像进行,在离线分析软件打开图谱后,在软件的“编辑”菜单中选择“拉直通波”选项,利用鼠标框选需要拉直的图像段,即可将该框选范围内的直通波进行拉直处理。


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