TOFD探头频率的选择

TOFD探头频率的选择

通常为了得到想要的覆盖范围而选择的PCS也决定了直通波和底面回波之间的时间间隔。为了确定直通波和底面回波之间的尖端衍射信号，直通波和底面回波信号在时间上要充分地分离，才能够比较好地分辨缺陷信号。以60度探头检测40mm厚试块为例，直通波和底面反射波之间的时间差是5.4μs。对于1MHz探头而言，其回波的一个完整周期是1μs，这意味着直通波和底面回波之间的时间间隔内只能显示5个信号周期，要分辨缺陷回波显然是不够的。对于5 MHz探头，回波的一个完整周期是0.2μs，在直通波和底面回波的时间间隔中可显示27个周期，这便可以满足检测的要求。

因此，在直通波和底面回波之间时间间隔内的回波信号周期数越多，对于缺陷的分辨率则越好。时间间隔相当于30个周期的时候将获得较好的分辨率。实际应用中，直通波和底面反射波的时间间隔至少相当于20个周期，最好更多。通过增加探头的频率可以很容易的增加时间间隔内的周期数，但是信号的衰减和散射也会随之增加，更重要的是声束扩散也会减少，所以也不能一味的增加频率来获得直通波和底面反射波之间的更大的时间间隔。下表可帮助选择检测频率。

板厚(mm)	时间间隔 (μs)	1MHz	3MHz	5MHz	10 MHz	20MHz
10	1.25	1.3	3.8	6.25	12.5	25
25	3.13	3.1	9.4	15.7	31.3	62.7
50	6.265	6.3	18.8	31.3	62.7	125.3
100	12.53	12.5	37.6	62.7	125.3	250.7

在直通波和底面回波之间可存在的探头周期数

下表列出推荐的探头选择。在母材或焊缝中衰减高于正常值时，选择的探头频率可能需要降低。

壁厚(mm)	中心频率(MHz)	名义探头角(度)	晶片单元尺寸(mm)
0<10	10-15	50-70	2-6
10～30	5-10	50-60	2-6
30～70	2-5	45-60	6-12

TOFD检测中推荐的探头选择

下表为探头频率变化带来的影响；

提高探头频率	降低探头频率
波长变短	波长变长
分辨率提高	分辨率降低
波束扩散角减小	波束扩散角增大
晶粒噪声增大	晶粒噪声减小
穿透能力降低（衰减加大）	穿透能力增加（衰减小）
近场长度增加	近场长度减小