基于半跨模式波的铝合金板底面缺陷TOFD检测
收稿日期: 2021-11-17
修回日期: 2021-12-10
录用日期: 2021-12-24
网络出版日期: 2022-01-04
基金资助
国家重点研发项目(2019YFA0709003);国家自然科学基金(51905079);辽宁省“兴辽英才计划”(XLYC1902082)
TOFD detection of bottom defects in aluminum alloy plate by half-skip mode wave
Received date: 2021-11-17
Revised date: 2021-12-10
Accepted date: 2021-12-24
Online published: 2022-01-04
Supported by
National Key Research and Development Program of China(2019YFA0709003);National Natural Science Foundation of China(51905079);Liaoning “Revitalization Talents Program”(XLYC1902082)
采用超声衍射时差法（TOFD）检测铝合金板底面缺陷时，受直通波脉冲宽度影响存在近表面盲区。提出了TOFD半跨模式波法进行盲区抑制，利用一次底面反射波在缺陷端点处衍射波的特征及其在B扫查图像中的对称性推导底面缺陷定深公式。仿真和实验结果表明，对于厚度为7.0 mm的铝合金板，在探头中心距为40 mm、中心频率为10 MHz的检测条件下TOFD半跨模式波法能将近表面盲区抑制64%以上，且深度不小于2.0 mm底面缺陷的定位误差不超过6.32%。与模式转换波及TOFD⁃W波相比，半跨模式波不会与底波混叠且离直通波较近，在铝合金板底面缺陷检测中适用性较强。
关键词： 超声衍射时差法（TOFD）; 盲区; 半跨模式波; 铝合金; 定量检测
金士杰 , 王志诚 , 田鑫 , 孙旭 , 林莉 . 基于半跨模式波的铝合金板底面缺陷TOFD检测[J]. 航空学报, 2023 , 44(4) : 426674 -426674 . DOI: 10.7527/S1000-6893.2021.26674
When Time-of-Flight Diffraction （TOFD） technique is used to detect the bottom defects in the aluminum alloy plate， there is a near-surface dead zone under the effect of the pulse duration of lateral wave. In this paper， a TOFD half-skip mode wave method is proposed to reduce the dead zone. The characteristics of the diffracted wave of the first back-wall reflected wave at the defect tip and its symmetry in B-scan image are employed to derive the depth determination formula of bottom defect. Simulation and experiment results show that with the proposed method， the range of the near-surface dead zone is reduced by more than 64%， and the positioning errors of the defects with depth of no less than 2.0 mm are within 6.32% for the aluminum alloy plate with a thickness of 7.0 mm by using the probes with 10 MHz center frequency and 40 mm probe center spacing. Compared to the mode-converted wave and the TOFD-W wave， the half-skip mode wave is decoupled with the back-wall wave and is close to the lateral wave， presenting stronger applicability in detecting the bottom defect in aluminum alloy plate.
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