TOFD资格考试理论样题

1、TOFD 知识普及教程TOFD -超声波衍射时差法也叫 “裂纹端点衍射法”或“尖端反射法” 什么是 TOFD?衍射时差法(TOFD)是一种依靠从待检试件内部结构(主要是指缺陷)的“端角” 和“端点”处得到的衍射能量来检测缺陷的方法。超声 TOFD 法可用于材料探伤、缺陷定位和定量。与常规的超声技术不同，TOFD 法不用脉冲回波幅度对缺陷大小做定量测定，而是靠脉冲传播时间来定 量。TOFD -认可TOFD 已经得到 ASTM E2373-04，ASME III Code 2235， CEN EN 583-6 (2000)， BS 7706 (1993)等标准的认可。TOFD 对于判定缺陷的真实性

2、和准确定量上十分有效。同时， TOFD 可以和脉冲反射法相互取长补短。 例如， 检出焊缝中部的缺 陷，判断缺陷是否向表面延伸等就是它的强项。衍射时差技术TOFD 发展简史衍射现象TOFD 原理实际操作标准TOFD 优点和局限性TOFD 发展简史七十年代中期由 UKAEA Harwell 发现的定量很准-成为了一种标准的定量技术在九十年代初，线形 TOFD 开始用于管线单独使用TOFD的检出率很高TOFD 应用情况在国内的特种设备行业，2003 年，最早将 TOFD 技术用于工程检测并申请成 为企业标准的是中国第一重型机械集团公司。应用对象是神华煤液化工程中的壁 厚达 340mm 的加氢反应器。

3、此外，在核工业、电力、石油系统，TOFD技术的研究和应用也在蓬勃发展， 影响日益扩大。衍射现象惠更斯原理:TOFD 的基本原理 扫查分类TOFD: 典型的设置A 扫信号 相位变化 传播时间 传播时间缺陷深度 缺陷自身高度 一些典型缺陷向外表面延伸的缺陷向内表面延伸的缺陷 水平方向的平面形缺陷 向外表面延伸的裂纹 向内表面延伸的裂纹 水平方向的平面形缺陷 （层间未熔, 冷夹层） 数据显示 数据显示 校准工具 测量工具 缺陷位置的影响 缺陷位置的不确切性 横向扫查 校准 TOFD 检测工艺的选择 探头的选择（波型、探测分辨力、近场、声束宽度、频率、角度、尺寸、数 量和位置布置）。中心间距-PCS的

4、选择灵敏度的选择 槽型校准试块的选择 电子仪器的要求（数据记录、脉冲发生器、信噪比、数据采样、信号显示内 容和方式）TOFD 扫查图典型 TOFD 成像TOFD 检测的一般流程仪器设置。（主要设置一些功能参数，如：触发电压、探头频率、工件厚度、 编码器、滤波器、PCS脉冲重复频率等）扫查工件（一般采取非平行扫查） 校准仪器（校准指针零点，方便测量） 缺陷分析（点、线、面的初步判定甚至性质的精确确定、埋藏深度、自身高度 长度）常见缺陷在TOFD中的显示近表面裂纹根部未焊透根部未熔合侧壁未熔合气孔横向裂纹根部内凹层间未熔合TOFD +脉冲回波技术描述数据浏览检测结果优点技术描述TOFD&P/E 数

5、据浏览检测结果检测结果检测结果横向波线性化横向波线性化TOFD 可靠性TOFD 的优点 对于焊缝中部缺陷检出率很高 容易检出方向性不好的缺陷 可以识别向表面延伸的缺陷 采用TOFD和脉冲回波相结合，可以实现100%焊缝覆盖。 沿焊缝作一维扫查，具有较高的检测速度。缺陷定量、定位精度高。根据TOFD可进行ECA分析（缺陷寿命评估）。国内外现有TOFD标准和规范欧洲标准（ BS7706-1993、EN583-6：2000、CEN/TS-14751：2004 等同德国 DIN CEN/TS14751 和英国 DD CEN/TS14751 、NEN1882：2005）美国标准（ASME code ca

6、se2235-9、ASTM E2373-2004）日本标准（NDIS E2423-2001）TOFD 的局限性在上、下表面附近盲区 对“噪声”敏感 夸大了一些良性的缺陷, 如气孔, 冷夹层, 内部未熔合。解释比较困难注意标准问题 （有待解决）TOFD 结语TOFD 设置正确时是一种很好的缺陷定量和定位方法； 根据标准和检出率的要求把TOFD和脉冲反射法相结合。TOFD 资格考试理论题超声TOFD焊缝检测的专业理论，1级考试要求在30分钟内完成20道选择题，及格要求 为70分。II级考试要求在45分钟内完成30道选择题，及格要求为70分。一级样题1、为什么在TOFD检测中，从D-扫中获得的信息优

7、于单个A-扫？a) D-扫的声波衰减较小；b) D-扫的端部衍射更有效；c) D-扫使得弱信号能够识别；d) D-扫能提供纵波波形。2、什么角度的端部衍射信号最差？a) 38 度； b) 45 度； c) 50 度； d) 60 度。3、直通波的传播是:沿工件表面轮廓传播； b) 发生波形转换以横波传播；c) 沿着时间最短的途径传播； d) 从底面反射。4、若TOFD探头声束角度为60 度,声束聚焦深度为25mm,则直通波的传播时间为多少？a) 6.745 微秒； b) 14.671 微秒；c) 7.336 微秒； d) 5.902 微秒。5、以下哪一条不属于TOFD探头与常规脉冲反射法探头的

8、不同点？a) TOFD检测使用的探头脉冲更短；TOFD 检测使用的探头频带更宽；TOFD检测使用的探头频率更高；d) TOFD 检测使用的扩散角更大。二级样题1、下述哪组探头将提供最好的时间/深度分辨力？a) 38 度； b) 45 度；c) 60 度； d) 70 度。2、使用2对探头进行非平行扫查，已知系统设定的脉冲重复频率是1024Hz,并使用了 4次 叠加来进行信号平均处理，如果扫查速度是30mm/s,则对于任一对TOFD探头，获得一个 A扫描信号的时间内探头移动距离为：a) 0.85mm； b) 0.50mm；c) 4.27mm； d) 0.23mm。3、如果一个10MHz探头具有从

9、7兆赫到14MHz的频谱，则应选择：5MHz的高通滤波器和20MHz的低通滤波器；5MHz的低通滤波器和20MHz的高通滤波器；3MHz的高通滤波器和15MHz的低通滤波器；3MHz的低通滤波器和15MHz的高通滤波器。宽度应为：a) 100 ns宽度应为：a) 100 ns；5、采用 60a) 69mm；b) 50ns； c) 5 ns； d) 10 ns 。探头检测40mm厚的焊缝的根部缺陷，应选择的PCS 是: b) 138mm； c) 92.35mm； d) 112mm。TOFD 习题1、受检工件厚度 40mm，60 度探头，正确的探头分开距离是：a、56mmb、92mmc、108mm

10、d、138mm2、使用频率偏高的探头，而没有改变探头晶片尺寸会导致：a、降低分辨率，提高信噪比，加大波束展开度b、提高分辨率，降低信噪比，减小波束展开度c、提高分辨率，降低信噪比，加大波束展开度d、降低分辨率，降低信噪比，减小波束展开度3、 TOFD 检测是：a、不可能对粗晶材料b、不可能对高温度工件c、不可能对仅有下半部完成的未填满样部d、任何情况下都可能的4、模拟信号数字化后，数字信号是不充分显示的，数字化的成像可能会损失一些原来信号 的内容，是由什么引起的：a、信号重复频率的设定b、信号放大器的频宽c、数字化时的采样频率d 、探头频率5、TOFD 信号一般显示在灰色图谱上，为什么要这样显

11、示？a、可以提咼信号的动态范围b、多个A扫信号可同时显示c、在图像数字化时，可提高处理速度d、可以打印TOFD图谱6、为什么用单个探头完成 TOFD 检测是困难的？a、波束展开度太小b、传播时间太短c、反射波会掩盖衍射波d、探头频率太低7、在进行 TOFD 检测时，只有探头具有什么特点才会成功？a、相同频率b、相同角度c、相同探头延迟d、相同入射点8、以下哪个信号永远不被显示在 TOFD 窗口内？a、底面的波型转换信号b、侧向波c、起始信号d、以上所有的因素9、TOFD 检测的扫查速度受到以下什么的限制？a、信号的平均化b、数据文件的大小C、探头的展开距离d、以上所有的因素10、探头的展开距离

12、是由什么决定的？a、焊缝余高的宽度b、越大越好c、越小越好d、通过计算和工件厚度11、在简单的 TOFD 设定下，缺陷的深度是由什么计算的？a、正弦定律b、正切定律c、勾股定律d、余弦定律12、为取得足够的 TOFD 信号采样，采样率应为：a、1b、和探头频率一样c、超过二倍的探头频率d、和脉冲重复频率一样13、TOFD 检测，数据分析是由什么取得的？a、侧向波b、A 扫信号c、B 扫信号d、C 扫信号14、以下哪些信号必须被显示在正常的 TOFD 扫查里？A、侧向波B、底面的波型转换信号C、底面波D、始脉冲波E、整个A扫a、以上所有 b、A、C、Ec、A、B、Dd、A、B、C15、以下哪些描

13、述是正确的，在理想的 TOFD 图谱中，上端点衍射波具有A、与底面波相同相位B、与始脉冲波相同相位C、与侧向波相反相位D、与侧向波相同相位a、A、Cb、A、Be、B、Cd、A、D16、近表面开口缺陷会阻碍什么信号的显示a、底面的波型转换信号b、侧向波c、底面波d、以上都不是17、具有可测自身高度的内部缺陷，会由什么来识别？a、底面波受干扰b、单个衍射信号在侧向波和底面波之间c、两个相反相位的衍射信号在侧向波和底面波之间d、两个相反相位的衍射信号在侧向波和底面波型转换波之间18、TOFD 检测时，探头频率的选择必须按：a、与工件厚度无关b、工件厚度越大，频率越低c、工件厚度越大，频率越高d、5M

14、HZ19、 TOFD 检测用的探头必须具有：a、小的波束展开度来提高分辨率b、小的波束展开度来确保受检区域的履盖c、零度的纵向波d、大的波束展开度来检测整个焊缝区域20、以下哪些描述是正确的？短脉冲波会A、减小盲区B、提高分辨率C、反转端点衍射波相位D、减小侧向波长度a、A、Cb、A、C、De、A、B、Dd、以上都不是21、以下哪些描述是正确的减小探头展开距离会A、提高深度方向的分辨率、B、减小深度方向的履盖率C、提高信噪比D、减小A扫时间坐标轴的长度a、只有Ab、只有Be、都不是d、以上都正确22、正确的 TOFD 数据分析是a、取决于衍射信号的幅度b、与衍射信号的幅度无关c、几乎与衍射信号

15、的幅度无关，不过幅度有时会提供更多的支持信息d、主要取决于信号幅度23、TOFD 检测到信号包括：a、只有衍射信号b、只有反射信号c、只有反射和衍射信号d、侧向波、反射波和衍射波24、信号的平均化用来：a、减小声波噪音b、减小电子噪音c、减小机械振动d、减小以上所有的25、TOFD 可检测出：a、只有焊缝中心线位置的缺陷b、焊缝中的所有缺陷c、缺陷，几乎与指向性无关d、只有面积型缺陷26、TOFD 是不可能：a、检测表面开口缺陷b、检测近表面缺陷C、对缺陷精确定性d、以上都正确27、TOFD 检测用探头具有：a、短脉冲宽度来取得高分辨率b、大的楔块来提高分辨率c、长脉冲宽度用于让整个焊缝区域充

16、满声波d、短脉冲宽度来去掉底面波28、TOFD 是什么的缩号a、缺陷检测的种类b、检测的时间传播c、衍射波的时间传播d、缺陷的时间29、在 TOFD 检测时，所有的信号都打断了，可能是由什么引起的a、缺少耦合剂b、埋藏缺陷c、贯穿焊缝厚度的裂缝d、a 和 c 是正确的30、TOFD 在什么工件厚度时是最难使用a、小于 lOOmmb、小于 8 mmc、大于 8 mmd、大于 30 mmTOFD 检测技术理论考试试题姓名： 考号：一、选择题（每题只有唯一的正确答案，每题5分，共7 5分）1、TOFD的中文全称是：Ca 缺陷的种类b 信号传播时间c 衍射波的时差d 缺陷测高的方法2、在进行TOFD检

17、测时，两个探头具有什么特点才会成功Aa相同频率b相同角度c相同的探头延迟d相同的入射点3、TOFD技术采用纵波检测的原因是：Aa纵波传播速度快b纵波能量强c纵波波长短d纵波衰减小4、以下关于直通波与缺陷上尖端、缺陷下尖端和底面反射波信号相位关系的叙述，正确的 是： Ba 直通波和缺陷上尖端信号相位相同b 直通波和缺陷下尖端信号相位相同c 直通波和底面反射波信号相位相同d 以上都对5、焊缝余高过高，会导致直通波信号： Ca消失b波幅明显减小c没有明显变化d以上都有可能6、与常规超声波检测技术相比，以下哪一条不是TOFD技术优点：Da可靠性更高b定量精度c检测效率更高d缺陷定性更精确7、使用更高的

18、频率，而没有改变探头晶片尺寸会导致探头的： Ba 分辨率降低，信噪比提高，波束扩展加大b 分辨率提高，信噪比降低，波束扩展减小c 分辨率提高，信噪比提高，波束扩展加大d 分辨率降低，信噪比降低，波束扩展减小8、TOFD检测中，70o探头与45o探头相比的优点是：Ca 70o 探头分辨率更高一些b 70o 探头信噪比更高一些c 70o 探头波束覆盖范围更大一些d 70o 探头近表面盲区更小一些9、以下哪些信号必须被显示在正常的TOFD扫查时间窗内：Aa 直通波、底面波、底面波的转换型波b 始脉冲、底面波、底面波的转换型波c 始脉冲、直通波、底面波d 始脉冲、直通波、底面波的转换型波10、探头中心

19、间距由什么决定？ Da焊缝余高的高度b越大越好c越小越好d通过工件厚度和探头角度计算11、以下哪一条不是A扫描中没有信号的原因：Da楔块中的耦合干了b连接到探头的电缆线断了c 增益设置太低了 d 脉冲重复频率设置低了12、TOFD检测时探头频率的选择：Ba 与工件厚度无关b工件厚度越大，选择低频率c工件厚度越大，选择高频率d5 MHz13、衍射波信号的特点：Ba 比反射波信号强，且没有明显指向性b 比反射波信号弱，且没有明显指向性c 比反射波信号强，且有明显指向性d 比反射波信号弱，且有明显指向性14、以下有关于直通波性质的叙述，哪一条是错误的Ba 直通波是在两个探头之间，沿最短路径以纵波速度

20、进行传播b 直通波是一种特殊的表面波c 直通波的频率比声束中心的频率低d 直通波有时可能非常微弱，不能识别15、采用非平行扫查对焊缝进行检测，不能得到的缺陷信息是： D a 缺陷的长度b 缺陷的深度c 缺陷的自深高度d 缺陷距离焊缝中心的水平位置二、 计算题（共2 5分,第一题中每小题5分，第二题10 分）1、检测 60mm 的焊缝，规定聚焦点选在板厚的 2/3 处，则：（1）采用折射角为45度的探头时，探头中心距PCS为多少？（TAN45=1计算结果取整数）（2）采用折射角为60度的探头时，探头中心距PCS为多少？（TAN60=1.73,计算结果取整数）（3）采用折射角为70度的探头时，探头

21、中心距PCS为多少？（TAN70=2.75计算结果取整数）2、焊缝检测中，设定探头中心距PCS = 70mm,声速C=6000m/S,声束楔块中延时2t0=0.9uS, 假设检测发现一个缺陷的衍射回波，已知该衍射点的传播时间t=15.9uS，求该衍射点的深 度？（以 =1.41，计算结果保留两位小数）TOFD技术（Time of Flight Diffraction Technique）是一种基于衍射信号实施检测的技术，即 衍射时差法超声检测技术。上世纪七十年代，由于工业发展的需求的不断增多，Mauric Silk博士（英国国家无损检测中 心）率先提出了 TOFD 技术。在 TOFD 系统的发

22、展过程中，计算机和数字技术的应用起到 了决定性的作用。早期的常规超声检测使用的都是模拟探伤仪，用横波斜探头或纵波直探头 做手动扫查，大多数情况采用单探头检测，仪器显示的是 A 扫波型，扫查的结果不能被记 录，也无法作为永久的参考数据保存。自二十世纪九十年代起，模拟仪器开始慢慢演变为由 计算机控制的数字仪器，随后数字仪器逐渐完善和复杂化，可以配置探头阵列，自动扫查装 置，而且能够记录和保存所有的扫查数据用于归档和分析。TOFD检测需要记录每个检测位置的完整的未校正的A扫信号，可见TOFD检测的数据采 集系统是一个更先进的复杂的数字化系统，在接收放大系统、数字化采样、信号处理、信息 存储等方面都达

23、到了较高的水平。TOFD 技术与传统脉冲回波技术的最主要的两个区别在于：A）更加精确的尺寸测量精度（一般为 1mm,当监测状态为土 0.3mm）,且检测时与缺陷的 角度几乎无关。尺寸测量是基于衍射信号的传播时间而不依赖于波幅。B）TOFD 技术不使用简单的波幅阈值作为报告缺陷与否的标准。由于衍射信号的波幅并不 依赖于缺陷尺寸，在任何缺陷可能被判不合格之前所有数据必须经过分析，因此培训和经验 对于TOFD技术的应用是极为基本的要求。压电复合材料是什么？在上世纪80 年代中期研制出来压电复合材料，最早研制出来压电复合材料目 的是为了提高生物医学中超声成像分辨力，后来发现其具有一系列优越性能，同 样

24、适用于工业超声检测。图3.了复合压电材料结构（1-3型;图3.了复合压电材料结构（1-3型;换能器用的压电复合材料有多种结构，图 3.7 所示为 1-3 型复合结构，由一系列 定向均布的压电棒插在环氧树脂中构成，插在聚合树脂中的压电陶瓷具有一维连 通性（即朝试件单向振动），而聚合物则具有三维连通性。图3-8 所示为应用切 割填充法制造压电复合材料的过程，先将单体陶瓷切割成骰子块状，再注入聚合 树脂，然后切片、打磨、镀银、冲压、极化制成。该种结构可用于相控阵探头、 TOFD 探头和高性能常规脉冲超声探头。1、压电复合材料的优点 用压电复合材料制作的探头有以下优点：（1）发射和接收性能好，灵敏度高

25、。与压电陶瓷PZT相比，前者要高数十倍到 上百倍。（2）机械品质因数Q值低，带宽大，脉冲短，分辨力高。与压电陶瓷PZT相比, 前者要低几倍到几十倍。3）机电耦合系数值大，声能/电能的转换效率高。4）在较大温度范围内特性稳定。5）可加工形状复杂的探头，仅需简易的切块和充填技术。6）声阻抗可以改变，以实现与不同声阻抗的材料匹配。衍射时差法（TOFD ）是广泛应用于焊缝检测的一种无损检测技术，衍射时差法（TOFD） 是通过接收缺陷尖端产生的衍射波信号，而不是接收传统超声波方法中的反射信号来检测缺 陷的。在TOFD技术中，一对探头通过扫查器置于焊缝的两侧，一个探头发射超声波脉冲，另 一个探头接收超声波脉冲，这样可以对整个焊缝体积进行检测，以及确定不连续性的具体位 置和深度。这种技术的主要优点是：检测的可靠性最大；缺陷的测量测量精度高（大于 0.2mm）； 检测速度快；检测数据可以永久保存；可有效检测缺陷的方向和实现检测质量的最大可靠性。衍射时