第6章缺陷信号特征和数据评定资料
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第六章TOFD缺陷信号特征和数据评定
上式表明，当S＞0.577D时，横波直通波在 底面纵波之后到达。只有当S＜0.577D时， 横波直通波才在底面纵波之前到达。实际 检测中S不可能取0.577D及其以下值，所以 在底面纵波之前不可能有横向直通波波信 号。 但波型转换信号有可能出现在底面纵波之 前。尤其在平行扫查中，时常可见如图 6.27所示图形。如不明原理可能会引起认 识混乱，但是一旦知道原理和图形特点， 信号的辨识就不困难。
上表面开口缺陷的定性可通过目视观察， 或应用磁粉、渗透等表面检测方法确认。 如果较大的裂纹在表面只有很小开口，表 面检测难以判断，可以使用爬波探头检测 验证，或使用斜角横波探头的二次波来寻 找角反射来验证。
6.1.2 下表面开口缺陷信号特征
下表面开口缺陷的两个主要特征是： （1）底面回波消失或减弱； （2）仅有上尖端衍射 . 有三种情况: ①如果高度很大，则A扫的底波信号 会消失，图像中 的底波会断开（图6.5）; ②如果缺陷高度不太大，其A扫底波信号可能并不消失， 仅仅是波幅减小，图像中的底波并不完全断开，仅仅信 号减弱而灰度变浅或因传输时间延长而下沉（图 6.6）； ③如果底面开口缺陷高度很小，则底面波的信号 将几 乎不发生变化。此类缺陷的上尖端信号相位与直通波相 反。除非缺陷很大，一般情况下直通波没有变化。
图6.14 条状夹渣和分段夹渣显示
图6.15 链状气孔和单个气孔显示
6.1.6 埋藏的有自身高度的缺陷的信号特征 埋藏的有自身高度的缺陷主要是指裂纹和 未熔合，当然也包括一些自身高度较大的 条状夹渣和条形气孔。 裂纹和未熔合都属于面积型缺陷，其信号 比较相似。有一定高度的内部裂纹和未熔 合的信号由上下尖端衍射波组成，两个信 号的相位相反，振幅比较弱(见图6.17、图 6.18)。相位信息非常重要，因为如果相位 相同，信号就不是来自于同一缺陷。
超声波检测典型缺陷
LCP未熔合（Nonfusion LCP） 未焊透（Lack of penetration）既可表示缺陷也是用于 描述焊缝钝边区的术语。这可能与内焊机未能将焊道堆积到 足够的深度，热焊熔透不够深，或（常常）与错边有关。由 于焊工的因素，这种情况可能会比较对称（在上游和下游通 道上看到的长度和波幅大致相等），然而错边的情况使一侧 的信号比另一侧强。通过邻近的通道（根部和热焊1）可以看 出LCP是向内还是向外延伸。 特征 缺陷显示超过阈值 受影响的通道 对称性（US和DS） 渡越时间 长度 说明 是 LCP （通常）是 在校准目标距离 合格/判废
单侧根部/LCP上有平滑规则信号
从上游端或下游端一侧的根部和LCP通道上出现图像。这 两个通道的信号是关联的，但波幅可能不同。 识别单侧根部/LCP上有平滑规则信号的步骤 1. 查看根部和LCP通道上的TOF，确保图像在熔合线上（校 准目标距离）。 2. 查看另一端的通道，确保没有相关联的图像。 3. 查看TOFD通道看有无缺陷（参见第6章）。LOF应表现为 一种近内表面缺陷。 4. 查看TOFD通道看有无内壁信号的中断。 5. 一般的ECA判废标准可以适用。 可能是根部和LCP未熔合。
图像可以粗略的分成“平滑、规则”和“不规则”的信 号
根部
根部的发射器以53°入射角对准根部熔合线。 波幅门的起点通常在熔合线以前4-5mm，而终 点位于中心线后1mm。时间门的起点同样在熔 合线以前4-5mm处但一直延伸到根部内壁的较 远的一侧。所以时间门（TOF）可以正常的监测 根焊道处，与此同时从根部焊道得到的反射信 号不会象那些超过波幅门的信号那样被采集和 显示出来。这样操作者可以监测根部成形不好。 错边和焊导板的错位等而不至于在波幅门上引 起误报。
错边（Missed Edge） 由于内部接口处没对齐或有错口，根部坡口的一侧 金属可能无法堆积。示意图中在焊缝右侧是错边。咬边（ Undercut）在焊缝左侧，它是由于焊根母材处被烧熔形成 的凹陷。我们仅能检出较深的咬边，但我们仍无法将U/C （咬边）和错边很妥善地区分开来。 特征 缺陷显示超过阈值 受影响的通道 对称性（US和DS） 渡越时间 长度 说明 是 仅有根部 否 在校准目标距离并且平滑 合格/判废
第六章信号显示与测量
TEK DPO4104
开发的DPO样机
示波器最新产品
泰克—混合域示波器（MDO4000系列）
MDO4000系列混合域示波器是由美国泰克公司2011年9月推 出的世界首创也是唯一的集数字荧光示波器、频谱分析仪 、逻辑分析仪、总线协议分析仪、调制域分析仪五种仪器 功能于一身的跨域分析示波器。
数字示波器测出的上升时间与取样点的位臵 有关（见图6-22）
数字示波器测出的上升时间与扫速也有关（见表6-5）。 因数字示波器的实际取样率随扫速下降而下降，因此 测上升沿的误差也随扫速下降而增加。表6-5为TDS520B数 字示波器在改变时基因数时测量某波形的上升时间值。
由表可见，不同时基因数时测得的上升时间值相差甚 远，因此，使用数字示波器时不能根据测出的波形上升时间 的值来反推信号的上升时间。
垂直输入电路包括输入衰减器、前臵放大器，对各种幅度 的被测信号进行衰减或放大。 垂直末级放大器对信号进一步放大，以满足Y偏转板的要求。 触发电路产生触发脉冲启动时基发生器工作。
时基发生器是扫描电路的核心，由它产生扫描电压。
水平末级放大器对扫描电压进行放大，以满足X偏转板的要 求。
Z电路控制荧光屏显示的亮暗程度
延迟级是为了能在屏幕上观测到被测信号的起始部分，因 为水平通道的延迟时间比垂直通道的延迟时间要长，所以要 在Y通道加一延迟级以推迟被测信号到达Y偏转板的时间。 图6-3(b)为电路各点的波形。
模拟示波器的主要技术指标:
(1)Y通道的带宽和上升时间 高端 Y通道的 频率 带宽
BW f h f l
1998年，TEK公司推出了数字荧光示波器（DPO）
3.示波器的分类
(1)通用示波器
模拟示波器 数字示波器 数字存储示波器-DSO, 数字荧光示波器-DPO 取样示波器 采用取样技术将高频周期信号转化为低频信号. (2)特种示波器
第6章信号处理简介
机电工程学院 Sun Chuan 68215 第6章 信号处理简介
随机信号分类
随机信号可分为平稳的和非平稳的。如果随机 信号的特征参数不随时间变化，则称为平稳的，否
则为非平稳的。一个平稳随机信号，若一次长时间
测量的时间平均值等于它的统计平均值(或称集合平 均值)，则称这样的随机信号是各态历经的。通常把 工程上遇到的随机信号均认为是各态历经的。
X(k ) x(n)e j2πkn/N
n 0
N 1
(2.4.1)
1 N 1 x(n) X(k )e j2πkn/N N k 0
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上述的离散傅里叶变换对将N个时域采样点x(n)与N 个频率采样点X((k)联系起来，建立了时域与频域的关 系，提供了通过计算机作傅里叶变换运算的一种数学 方法。利用计算机进行离散傅里叶变换可查阅相关文 献。
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图2.4.3 采样频率不同时的频谱波形
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3. 量化及量化误差
(1) 量化 将采样信号的幅值经过四舍五入的方法离散化的 过程称为量化。 (2) 量化电平 若采样信号可能出现的最大值为A，令其分 为B个间隔，则每个间隔Δx=A/B，Δx称为量化电平，每个量 化电平对应一个二进制编码。 (3) 量化误差 当采样信号落在某一区间内，经过四舍五入 而变为离散值时，则产生量化误差，其最大值是±0.5Δx。 量化误差的大小取决于A/D转换器的位数，其位数越高， 量化电平越小，量化误差也越小。比如，若用8位的A/D转换 器，8位二进制数为28=256，则量化电平为所测信号最大幅值 的1/256，最大量化误差为所测信号最大幅值的±1/512。
第6章GPS测量的误差来源及减弱措施
误差影响定位精度10-30 m接收机天线相位中心的偏移和变化消除或消弱各种误差影响的方法①•模型改正法–原理：利用模型计算出误差影响的大小，直接对观测值进行修正–适用情况：对误差的特性、机制及产生原因有较深刻了解，能建立理论或经验公式–所针对的误差源•相对论效应•电离层延迟•对流层延迟•卫星钟差–限制：有些误差难以模型化改正后的观测值=原始观测值+模型改正•求差法–原理：通过观测值间一定方式的相互求差，消去或消弱求差观测值中所包含的相同或相似的误差影响–适用情况：误差具有较强的空间、时间或其它类型的相关性。
–所针对的误差源•电离层延迟•对流层延迟•卫星轨道误差•…–限制：空间相关性将随着测站间距离的增加而减弱消除或消弱各种误差影响的方法②消除或消弱各种误差影响的方法③•参数法–原理：采用参数估计的方法，将系统性偏差求定出来–适用情况：几乎适用于任何的情况–限制：不能同时将所有影响均作为参数来估计消除或消弱各种误差影响的方法④•回避法–原理：选择合适的观测地点，避开易产生误差的环境；采用特殊的观测方法；采用特殊的硬件设备，消除或减弱误差的影响–适用情况：对误差产生的条件及原因有所了解；具有特殊的设备。
–所针对的误差源•电磁波干扰•多路径效应–限制：无法完全避免误差的影响，具有一定的盲目性6.1 GPS测量误差分类及对距离测量的影响与信号传播有关的误差与卫星有关的误差与接收机有关的误差其它误差•对流层折射•电离层折射•多路径效应•星历误差•卫星钟差•相对论效应•接收机钟差•位置误差•天线相位中心的偏差及变化•各通道间的信号延迟误差•地球潮汐1.5-15m1.5-15m1.5-5m1. m6.2 与信号传播有关的误差电离层折射对流层折射多路径误差电离层中的气体分子由于大气折射效应）利用电离层改正)(2cos P T t P-π∑3ϕαDC =5ns T P =14hαn 和βn ：由导航tropion N δρδρλ++- 6.2.2对流层折射▪离地面高度40km 以下的大气层，是一种非电离大气层。
2G课件 第6章 CDMA移动通信系统
6.1.1 扩频通信的基本概念
（4）可以实现码分多址：扩频通信提高了抗干扰能力， 但付出了占用频带宽的代价。如果让多个用户共用这一宽 频带，则可大大提高频带的利用率。由于扩频通信中存在 扩频码序列的扩频调制，充分利用正交或准正交的扩频码 序列之间优良的自相关特性和互相关特性，在接收端利用 相关检测技术进行解扩，则在分配给不同用户以不同码型 的情况下区分不同用户的信号，提取出有用信号，实现码 分多址。 （5）能精确地定时和测距：利用电磁波的传播特性和 伪随机码的相关性，可以比较正确地测出两个物体之间的 距离。目前广泛应用的全球定位系统（GPS）就是利用 扩频技术这一特点来精确定位和定时的。此外，扩频技术 被广泛地应用到导航、雷达、定位、定时等系统中。
6.1 概
述
与FDMA和TDMA相比，CDMA具有许多独特的 优点，其中一部分是扩频通信系统所固有的，另 一部分则是由软切换和功率控制等技术所带来的。 CDMA移动通信网是由扩频、多址接入、蜂窝组 网和频率复用等几种技术结合而成，含有频域、 时域和码域三维信号处理的一种协作，因此它具 有抗干扰性好，抗多径衰落，保密安全性高，同 频率可在多个小区内重复使用，容量和质量之间 可做权衡取舍（软容量）等属性。与其他系统相 比，这些属性使CDMA具有更加明显的优势。
6.1.1 扩频通信的基本概念
3．处理增益和抗干扰容限 扩频通信系统的扩频部分是一个带宽比信息带宽宽得 多的伪随机码（PN码）对信息数据进行调制，解扩则是 将接到的扩展频谱信号与一个和发端伪随机码完全相同的 本地码相关来实现的。当收到的信号与本地码相匹配时， 所要的信号就会恢复到其扩展之前的原始带宽，而任何不 匹配的输入信号则被本地码扩展至本地码地带宽或更宽的 频带上。解扩后的信号经过一个窄带滤波器后，有用的信 号被保留，干扰信号被抑制，从而改善了信噪比，提高了 抗干扰能力。理论分析表明，各种扩频通信系统的抗干扰 性能都大体上与扩频信号的带宽与所传送信息带宽之比成 正比。我们把扩频信号带宽W与信息带宽B之比称为处理 增益G。 G=W/B （6-7） 它表示了扩频通信系统信噪比改善的程度，是扩频通信系 统的一个重要的性能指标。
信号与系统 第六章
2
ω ω (1 ω ) = +j 2 2 2 (1 ω ) + ω (1 ω 2 ) 2 + ω 2
2
V 1
ω =0
H ( jω )
1 2
U
= U (ω ) + jV (ω )
ωห้องสมุดไป่ตู้
3.极点,零点图(Pole-Zero Plot ) 极点, 极点 系统函数可以表示成有理函数的形式, 系统函数可以表示成有理函数的形式,即
M e , M r 为有限值
∵ r (t ) = e (t ) h (t )
∴ r (t ) = e(t ) h(t ) =
+∞
∫
+∞
∞
e(t τ )h(τ )dτ
+∞ ∞
≤ ∫ e(t τ ) h(τ ) dτ ≤ ∫ h(τ ) dτ M e = M r ∞
∴ 要求
结论: 结论:
除个别孤立的冲激函数外,单位冲激响应都应是有限的 有限的, ∫ 除个别孤立的冲激函数外,单位冲激响应都应是有限的,即
bm s m + bm1s m1 + + b1s + b0 H (S ) = an s n + an1s n1 + a1s + a0 极点——使 H (s ) 为无穷大的 使 极点 零点——使 零点——使 H (s ) 为 0 的 (1)
s 值,即分母多项式等于 的根; 即分母多项式等于0的根 的根;
表示系统函数的方法常用三种方法:频率特性曲线, 表示系统函数的方法常用三种方法:频率特性曲线, 复轨迹和极点零点分布图. 复轨迹和极点零点分布图. 1.频率特性(即系统的频率响应特性) 频率特性(即系统的频率响应特性) 频率特性
ω ω (1 ω ) = +j 2 2 2 (1 ω ) + ω (1 ω 2 ) 2 + ω 2
2
V 1
ω =0
H ( jω )
1 2
U
= U (ω ) + jV (ω )
ωห้องสมุดไป่ตู้
3.极点,零点图(Pole-Zero Plot ) 极点, 极点 系统函数可以表示成有理函数的形式, 系统函数可以表示成有理函数的形式,即
M e , M r 为有限值
∵ r (t ) = e (t ) h (t )
∴ r (t ) = e(t ) h(t ) =
+∞
∫
+∞
∞
e(t τ )h(τ )dτ
+∞ ∞
≤ ∫ e(t τ ) h(τ ) dτ ≤ ∫ h(τ ) dτ M e = M r ∞
∴ 要求
结论: 结论:
除个别孤立的冲激函数外,单位冲激响应都应是有限的 有限的, ∫ 除个别孤立的冲激函数外,单位冲激响应都应是有限的,即
bm s m + bm1s m1 + + b1s + b0 H (S ) = an s n + an1s n1 + a1s + a0 极点——使 H (s ) 为无穷大的 使 极点 零点——使 零点——使 H (s ) 为 0 的 (1)
s 值,即分母多项式等于 的根; 即分母多项式等于0的根 的根;
表示系统函数的方法常用三种方法:频率特性曲线, 表示系统函数的方法常用三种方法:频率特性曲线, 复轨迹和极点零点分布图. 复轨迹和极点零点分布图. 1.频率特性(即系统的频率响应特性) 频率特性(即系统的频率响应特性) 频率特性
信号与系统复习资料第六章
信号与系统第五章（5.1~5.3）一、知识储备正交分解矢量正交信号正交正交定义31==∑=i yi xi Ty x v v V V 两矢量内积为0⎰=21d )()(*21t t t t t ϕϕ两函数内积为0正交集正交矢量集两两正交的矢量组成的矢量集合。
正交函数集⎰⎩⎨⎧=≠≠=21,0,0d )()(*t t i j i ji K j i t t t ϕϕ构成空间矢量空间例如矢量A 可表示为A =a Vx +b Vy +c Vz信号空间1122n ()...nf t C C C φφφ=+++二、傅里叶级数三角形式∑∑∞=∞=Ω+Ω+=110)sin()cos(2)(n nn nt n bt n aat f或∑∞=+Ω+=10)cos(2)(n n n t n A At f ϕ式中，A0=a0，22nn nba A +=，nnn a b arctan-=ϕ. 指数形式e )(j t n n n F tf Ω∞-∞=∑=以上为复傅里叶级数展开式，可以将f （t ）理解成由一系列旋转向量合成的信号，各旋转向量的初始位置（严格来讲是t=0时刻所在的位置）就是复傅里叶系数Fn 。
画出三维频谱图如下图所示：三角形式和指数形式傅里叶系数之间的关系)j (21e 21e j n n n n n b a A F F n n -===ϕϕnnnnA b a F 212122=+=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=n nnab arctan ϕnn n A a ϕcos =nn n A b ϕsin -=n 的偶函数：an ，An ，|Fn |n 的奇函数:bn ，n波形对称性和谐波特性（四点）f(t)为偶函数——对称纵坐标)()(t f t f -=bn =0，展开为余弦级数f(t)为奇函数——对称于原点)()(t f t f --=an =0，展开为正弦级数此时其傅里叶级数中只含偶次谐波分量，而不含奇次谐波分量，即a1=a3=…=b1=b3=…=0周期信号的功率∑∑⎰∞-∞=∞==+=n nn n T FA A dt t f T2122002||212()(1周期信号一般是功率信号，上式为其平均功率，直流和n 次谐波分量在1Ω电阻上消耗的平均功率之和。
AUT典型缺陷
说明 是 根部和LCP 否 较高一侧渡越时间长，与 之相关的较低一侧渡越时 间短 NA
识别在单侧或两侧通道上出现间歇性信号的步骤。 识别在单侧或两侧通道上出现间歇性信号的步骤。
1. 在两侧根部B扫上找有无分散的小波幅信号。 2. 查看根部TOF，波幅和渡越时间可能有显著的变化。 3. 看LCP通道有无更多的信号。 4. 查看TOFD通道，但缺陷可能被内壁信号掩盖。 5. 使用普通的PCA判废标准。 间歇性的信号可能是气孔引起的，虽然气孔的波幅常在阈值 以下。一般情况下，气孔可能表现为分布于焊道中的一簇 信号，它可以在两侧的根部通道上出现。一些信号可能延 伸至LCP。另一种可能性则是由几何反射体引起。 根部气孔
由错边引起的未焊透（ 由错边引起的未焊透（Misfire） ）
内侧焊枪没有引弧，没有堆积金属。理想状态下，有 两个光滑的要部表面；然而，焊工从外侧可以发现这种 情况，而且热焊buy要经过该区域两次。这样能使部分金 属熔透从而减少根部表面未熔合区域的表面积。 特征 缺陷显示超过阈值 受影响的通道 对称性（US和DS） 渡越时间 长度 说明 是 根部和LCP 是 在校准目标距离并且平滑 合格/判废
根部通道上有不同TOF的非对称信号 的非对称信号 根部通道上有不同
图像可能在上游端或下游端中的一侧出现（即，非对称 的），一侧根部通道上的TOF很长，别一侧的TOF很短。信 号较平滑规则。 识别根部通道上有不同TOF的非对称信号的步骤： 的非对称信号的步骤： 识别根部通道上有不同 的非对称信号的步骤 查看相关联的根部和LCP的图像。 查看TOFD通道。如果有错边、内壁信号会“分隔”成两 部分。 有错边时，不适用一般的ECA判废标准，错边不属于判废 的缺陷。 这也可能由错边引起，较高一侧的根部TOF较长、较低一 侧的根部TOF较短。应该注意错边是一种几何反射信号，而 不是焊接缺陷。任何长度的错边都是合格的，但必须准确的 与焊导板错位和根部成形不好区分开来。几何反射：错边。
自动控制系统1_第6章 控制系统的误差分析与计算
6.1.1 误差定义
6.1.1 误差定义 1.从输入端定义 2.从输出端定义 3.两种定义之间的联系 由于输入r(t)是期望输出cr(t)的函数，而 主反馈b(t)又与实际输出c(t)有关，所以两种定义e(t)与er(t)有一定 的联系。
6.1.1 误差定义
系统误差的定义为：被控量期望值(理论理想值)与实际值(实际测量值)之差。
6.1.1 误差定义
图6-1 控制系统的典型结构
1.从输入端定义
1.从输入端定义 将给定输入信号作为期望值，反馈信号作为实际值，可以得到从输入端
相应的传递函数为
2.从输出端定义
2.从输出端定义 从输出端定义，控制系统的误差er(t)为被控制量的期望值 cr(t)与实际值c(t)之差，如图6 1所示，即
(3)静态加速度(s误)=差的系稳数态K误a：差系也统称对为加加速速度度输误入差信系号数r(t)＝1/2t2、R
表6-1 系统型别、静态误差系数及稳态误差与输入信号之间关系
首先，判别系统的稳定性。由图6 3可写出系统的开环传递函数
(3)静态加速度(s误)=差的系稳数态K误a：差系也统称对为加加速速度度输误入差信系号数r(t)＝1/2t2、R
图6-3 位置随动系统
(3)静态加速度(s误)=差的系稳数态K误a：差系也统称对为加加速速度度输误入差信系号数r(t)＝1/2t2、R
图6-4 化为单位反馈的位置随动系统
由系统闭环特征方程式4s 2+4s+10=0可知系统是稳定的. 然后求系统的稳态误差。由于开环传递函数中含有一个积分环节，即N=1属Ⅰ型 系统，且开环放大系数为K=2 5，所以，根据表6 1
相应的传递函数
3.两种定义之间的联系
两种定义之间的联系 由于输入r(t)是期望输出cr(t)的函数，而主反馈b(t)又 与实际输出c(t)有关，所以两种定义e(t)与er(t)有一定的联系。当实际输出值 c(t)等于期望输出值cr(t)时，由输入端定义误差信号e(t)等于零，有
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增加辅助检测可以得到更多更详细的信息。平行 扫查用于缺陷定性是非常重要的，因为在焊缝横 截面上的缺陷位置和缺陷延伸的方向可以显示出 来，这将为判断缺陷类型提供重要提示。如有可 能应同时采集脉冲回波以及TOFD数据，因为这 两个技术是相互补充的，检测数据越多，就越能 得到缺陷的表现特征。对于不能归类的缺陷或者 不确定的缺陷，一般将其看作最坏的情况，即裂 纹，除非有充分证据证明其不是裂纹，这样处理 是非常必要的。
图6.5 高度很大的下表面 图6.6 高度中等的底面开口缺陷，
开口缺陷，底波消失
部分底面波切断
靠近底面的信号的识别是比较困难的，因为底部 可能发生的缺陷种类众多，例如裂纹、条状夹渣， 条形气孔、未熔合、未焊透、内凹、错边、根部 腐蚀等。另一方面，对底部缺陷的验证也比对上 表面缺陷的验证困难。
可以通过比较上尖端信号波幅来区分裂纹和其他 缺陷。来自裂纹上尖端的信号很弱，而内凹和条 形缺陷能产生比裂纹尖端更强的信号，比较图6.7 与图6.6可以看到这一现象。需要注意的是，虽然 大多数情况是这样，但并非总是如此。其他可以 验证裂纹的办法是进行更多的扫查，使用脉冲回 波或者爬波去寻找角反射体来进行验证。
缺陷的类型及位置，高度及长度是TOFD技 术的检测结果评定分级的基本依据。需要 指出的是,上述分类只是按照缺陷位置和尺 寸划分了缺陷的类型，并没有要求确定缺 陷的性质。
众所周知，缺陷性质对于判断其危害性， 在使用过程中是否会扩展而导致破坏十分 重要，但由于TOFD技术的局限性，根据其 信号特征和图像尚不能准确判断缺陷的性 质，所以到目前为止，有关技术规范和标 准一般并不要求对发现的缺陷定性。
图6.8表面开口缺陷的轮廓
图6.7 高度很小底面开口弧形槽 (深2mm，板厚40mm ）
如果一个底面开口的缺陷具有图6.8所示 的轮廓，其TOFD信号就如图6.7所示： 缺陷图形向两边有较大的延伸，与底波 连接是清晰和连续的。而当缺陷轮廓相 对于底面边缘形成大角度过渡时，衍射 的有效能量下降，信号就可能不会延伸 到底面。例如裂纹或表面气孔，其TOFD 信号与底波连接往往是不清晰和连续的。 这种情况可见图6.9，气孔的信号显示。
在应用常规脉冲回波超声技术检测时，有 经验的人员可以从信号的A扫描波型和其在 焊缝中的位置，以及对材料特性、焊接技
术的认识和工厂质量管理情况，综合分析 推测该缺陷的性质。对TOFD技术来说同样 如此，并没有更有效的手段可用，除了信
号特征外，相关常识和尽可能多的背景知 识是缺陷定性的重要依据。
对于脉冲回波，随着探头角度而变化的信 号幅度有助于判别体积型缺陷和平面型缺 陷，但是对于TOFD来说，这种方法不能采 用，必须使用其他的线索。对TOFD技术， 缺陷定量和定性的一个重要线索就是尖端 衍射信号的相位。与直通波相位相同的信 号是下尖端产生的衍射信号，与直通波相 位相反的信号是上尖端产生的衍射信号。
上表面开口缺陷的定性可通过目视观察， 或应用磁粉、渗透等表面检测方法确认。 如果较大的裂纹在表面只有很小开口，表 面检测难以判断，可以使用爬波探头检测 验证，或使用斜角横波探头的二次波来寻 找角反射来验证。
6.1.2 下表面开口缺陷信号特征
下表面开口缺陷的两个主要特征是： （1）底面回波消失或减弱； （2）仅有上尖端衍射 . 有三种情况: ①如果高度很大，则A扫的底波信号 会消失，图像中 的底波会断开（图6.5）; ②如果缺陷高度不太大，其A扫底波信号可能并不消失， 仅仅是波幅减小，图像中的底波并不完全断开，仅仅信 号减弱而灰度变浅或因传输时间延长而下沉（图6.6）； ③如果底面开口缺陷高度很小，则底面波的信号 将几 乎不发生变化。此类缺陷的上尖端信号相位与直通波相 反。除非缺陷很大，一般情况下直通波没有变化。
第六章 缺陷信号特征和数据评定
上海电气核电设备有限公司 许遵言
6.1 缺陷信号特征
TOFD检测发现的缺陷分为表面开口缺陷和埋藏 缺陷两大类。其中表面开口缺陷可分为三小类， 即： （1）上表面开口缺陷； （2）下表面开口缺陷； （3）贯穿性缺陷。
埋藏缺陷也可分为三小类： （1）点状缺陷； （2）没有自身高度的缺陷； （3）有自身高度的缺陷。
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图6.2 上表面开口裂纹的图像
图6.3 上表面和下表面开口槽的信号显示 图6.4 上表面开口缺陷的平行扫查图像
采用平行扫查可以使上表面开口缺陷的信号更容 易分辨，其高度和端点的位置测量也更准确（图 6.4）。
如果上表面开口缺陷的下尖端的信号被直通波掩 盖，可采用直通波去除（差分）的处理方法使信 号显示出来。
பைடு நூலகம்.1.1 上表面开口缺陷信号特征
上表面开口缺陷有两个特征： （1）直通波消失或下沉； （2）仅有下尖端衍射。
这一类缺陷的A扫直通波信号会消失，图像中的 直通波会断开（图6.2）。但对长度或高度较小的 上表面开口缺陷，其A扫直通波信号可能并不消 失，仅仅是波幅减小；图像中的直通波并不断开， 仅仅因传输时间延长而下沉（图6.3）。此类缺陷 的下尖端信号较弱，其相位与直通波相同。但对 高度较小的缺陷，其下尖端信号可能被直通波掩 盖。除非缺陷很大，一般情况底面波没有变化， 且无异常变形波。
如果扫查时探头相对工件提离，耦合剂厚度发生 变化，图像中的直通波就会扭曲或上下跳动，影 响表面开口缺陷的识别，这时需要使用软件进行 拉直处理。为了保存掩盖在直通波内的真实信号， 应采取拉直图像的底面波信号，而不是拉直直通 波信号来进行处理，拉直直通波和拉直底波的效 果是一样的，因为探头提离时直通波和底面回波 信号是同时移动的。
图6.9 下表面气孔，深3mm
6.1.3 贯穿性缺陷的特征
贯穿型缺陷会导致所有信号缺失或减小，可能会 出现整个图象从上到下的不连续，直通波和底面 回波都会有断开的迹象，比较容易识别（图 6.10）。
在扫查过程中，如果发生探头与表面耦合不良的 情况而导致信号丢失，也会出现图像不连续的类 似情况（图6.11），必须注意不能与贯穿型缺陷 混淆。两者的一个重要区别是，贯穿型缺陷左右 有衍射的特征弧线，而信号丢失则没有。