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申请/专利权人：大连理工大学;核工业工程研究设计有限公司

摘要：本发明提供了一种基于二阶模式波的薄板结构超声TOFD检测盲区抑制方法，属于无损检测技术领域。该方法采用由超声探伤仪、TOFD探头、有机玻璃倾斜楔块和扫查装置组成的TOFD检测检测系统，沿待测薄板工件表面实施B扫查与信号采集，获得不同扫查位置处的A扫描信号集合。利用费马定理、斯涅尔定律与波型转换原理求解不同扫查位置处的二阶模式波最短传播声时与界面出射点位置，进而结合模拟退火算法确定晶片接收点与盲区内缺陷端点深度。与现有的可替代TOFD技术相比，该方法能够有效抑制薄板结构检测盲区并实现近表面缺陷深度定量，具有较高的工程应用价值。

主权项：1.一种基于二阶模式波的薄板结构超声TOFD检测盲区抑制方法，其特征在于，采用如下步骤：aTOFD检测参数确定根据待测薄板工件的材料、几何尺寸及检测范围，确定TOFD检测参数，包括TOFD探头频率、楔块斜楔角、探头中心间距、检测增益、采样频率、扫查步进；bA扫描信号集合获取采用步骤a中确定的TOFD检测参数，控制TOFD探头沿薄板工件表面进行B扫查，扫查步长为ΔS，步进次数为N-1，共获得N个A扫描信号构成的数据集合；c检测坐标系建立以待测薄板工件表面为X轴，扫查方向为X轴正向，工件深度方向为Y轴正向建立坐标系，并设扫查开始时发射探头晶片左端点在工件表面上的投影位置为坐标原点；d二阶模式波传播时间计算二阶模式波是激励信号传播过程中经过一次底面反射和一次缺陷端点处波型转换后的接收信号；由于底面反射前后波型皆为激励纵波，故将二阶模式波传播时间分为衍射前时间t1和衍射后时间t2；设发射探头的中心距为2S，待测薄板工件内部纵波声速为CL，横波声速为CS，楔块内部纵波声速为CW，并默认声束从发射探头中点垂直探头面产生；在待测薄板工件无缺陷处读取直通波到达时间tLW，由式1得激励纵波在发射探头楔块内的传播距离q： 设发射探头晶片直径为D，匹配楔块角度为α，得声束发射点坐标为Dcosα2,-qcosα，楔块与待测薄板工件界面处声束入射点坐标为Dcosα2+qsinα,0；设待测薄板工件厚度为h，待测缺陷端点深度为d，缺陷端点到两探头中点的水平距离为偏心距x，规定缺陷在中点右侧时，x为正数；设缺陷端点坐标为S+Dcosα2+qsinα+x,d；根据斯涅尔定律，由式2得t1： 经缺陷衍射后发生波型转换的横波界面出射点偏离理论值，接收楔块中折射角变化导致声束终点不再是晶片中点；将接收楔块界面处与接收探头晶片离散化为阵列点，设k与l分别为横波界面出射点和声束终点横坐标，其中S+Dcosα2+qsinα≤k≤2S+Dcosα+2qsinα，2S+D-qcosα+2qsinα≤l≤2S+Dcosα+2qsinα；进一步地，得界面实际声束出射点坐标k,0，接收探头晶片各点坐标为l,-[qcosα+Dsinα2+2S+Dcosα+2qsinα-ltanα]，则由式3得t2： 此时利用费马定理，解出令t2最短的k值，其满足： 则二阶模式波最短传播时间t为式5； eTOFD检测盲区内缺陷端点深度定量实际TOFD检测时，二阶模式波传播时间t、偏心距x可从B扫查图像中读取，而缺陷端点深度d与声束终点横坐标l未知；设式5为t＝fd,l；由于d位于TOFD检测盲区内，则0≤d≤m，m为盲区深度；将d与l的取值进行离散化，并设各元素编号为0,1,2,…i,…j,…；利用模拟退火算法在d与l的取值区间中寻找令|fd,l-t|最小的最优解；令d0＝0，l0＝2S+D-qcosα+2qsinα；在式6中基于概率P来判断是否同意将新解fdi,lj作为下一个解 不断重复上述过程，直到反演获得全局最优解，则此时的缺陷端点深度di即为待测缺陷端点深度d。

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