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申请/专利权人：大连理工大学

摘要：一种管道结构轴向缺陷的类TOFD定量检测方法，属于无损检测技术领域。此方法使用TOFD检测系统，包括一对TOFD探头、一对与之匹配的倾斜楔块和超声检测设备。连接探头与楔块并相向放置在管道表面进行周向扫查；在给定检测参数下，根据声束路径计算不同偏心距与缺陷埋深时，三种类TOFD波的渡越时间，并生成三维图像。从TOFD实验扫查图像中读取可识别的类TOFD波偏心距和渡越时间，结合建立的三维图像确定对应缺陷埋深。该方法适合于检测不同曲率半径与厚度的管道结构轴向缺陷，并可提供多种的类TOFD波进行缺陷定量。同时，拓宽每种类TOFD波的可用信号范围，避免信号混叠而引起的方法受限，极具应用前景和推广价值。

主权项：1.一种管道结构轴向缺陷的类TOFD定量检测方法，其特征在于，该类TOFD定量检测方法使用TOFD检测系统，包括一对TOFD探头、一对与之匹配的倾斜楔块和超声检测设备；连接TOFD探头与倾斜楔块并相向放置在管道表面进行周向扫查；在给定检测参数前提下，根据声束路径计算不同偏心距与缺陷埋深时，三种类TOFD波的渡越时间，并生成三维图像；从TOFD扫查图像中读取可识别的类TOFD波偏心距和渡越时间，结合建立的三维图像确定对应缺陷埋深；具体步骤如下：aTOFD检测参数确定根据待检测管道材料、直径、壁厚及待检范围选取TOFD检测参数，包括探头频率、楔块角度、检测增益、采样频率和扫查分辨率；bTOFD扫查图像采集设管道外壁曲率半径为R，内壁曲率半径为r，管道材料纵、横波声速分别为cL和cS，管道轴向缺陷上端点到管道外表面距离为d；设置倾斜楔块与管道耦合界面处，声束出射点和入射点间距为探头中心距2S，选取步骤a中的TOFD检测参数，将TOFD探头放至管道外壁表面进行周向扫查，以管道中心为原点，缺陷端点所在延长线为极轴建立极坐标系；扫查到任意位置时的TOFD探头移动距离为偏心距x，从TOFD扫查图像中读取，此时对应偏离极轴的角度为偏心角α，超声波在管道内壁反射点与极轴的夹角为β；c类TOFD波渡越时间计算在极坐标下，偏心距x和偏心角α满足式1所示关系，并定义角度θ1和θ2如式2和式3所示： 衍射纵波是最早被探头接收到的类TOFD波，其渡越时间tLL最短，根据传播路径计算： 超声波在缺陷端点处发生波型转换，由纵波转换成的横波称为模式转换波，其渡越时间tLS为： LS-L波是指在管道内壁发生一次反射和进行波型转换的类TOFD波，渡越时间tLS-L为： 此外，LS-L波在管道内壁反射满足 d三维图像构建针对三种典型类TOFD波，即衍射纵波、模式转换波和LS-L波，根据渡越时间式4-6，以及声速关系式7，确定偏心距x、缺陷埋深d与对应渡越时间t之间的相关性，并构建得到给定TOFD检测参数下的x-d-t三维图像，这里的t是tLL、tLS或tLS-L；e缺陷深度定量基于步骤a给出的检测参数，对管道内部未知深度轴向缺陷进行TOFD周向扫查后得到TOFD扫查图像；对于TOFD扫查图像中未与其它信号混叠且幅值可识别的衍射纵波、模式转换波和LS-L波，均利用不同偏心距x和对应A扫描信号中的类TOFD波渡越时间t，从建立的三维图像中确定唯一的轴向缺陷埋深d。

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