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研究生:蕭益林
研究生(外文):Yi-lin Hsiao
論文名稱:飛行時間繞射超音波法(TOFDmethod)對薄件檢測物準確度研究
論文名稱(外文):Time of flight diffraction (TOFD) technique for thin sample detection of accuracy research
指導教授:張銘坤張銘坤引用關係
指導教授(外文):Ming-Kuen Chang
學位類別:碩士
校院名稱:國立雲林科技大學
系所名稱:防災與環境工程研究所
學門:環境保護學門
學類:環境防災學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2008
畢業學年度:96
語文別:中文
論文頁數:95
中文關鍵詞:超音波檢測自然裂紋飛行時間繞射法橫波縱波
外文關鍵詞:Ultrasonic TestingL waveTime-of-Flight DiffractionS waveNatural Crack
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傳統的焊道超音波檢測是採用脈波回波法 ( Pulse Echo Method ),此法係以訊號振福及動態行為來分辨缺陷型態及量測大小,但是,即使是不同的缺陷型態所產生之訊號特徵有可能極為相似,致使其可靠性偏低。反之,如果採用飛行時間繞射超音波法 ( TOFD ) 法來評估焊道缺陷,因為利用缺陷尖端的繞射訊號來量測缺陷,量測精度及缺陷定位效果獲得改善,所以檢測可靠度提高了許多。
本研究以自然裂紋取代人工裂紋,且將裂紋埋於鋼材內,模擬焊道內部自然裂紋,以TOFD檢測薄件的表面裂紋及內部裂纹深度,並TOFD超音波檢測方法對於檢測裂紋準確性的能力。
工安事故的發生常因為試片厚度過薄而無法準確檢驗出缺陷的大小及位置,因此本研究,利用薄件使用飛行時間繞射儀器進行檢測,獲得95%的信賴區間,得到之研究數據可供給業界參考。其中,在檢測研究發現,若縱波 (L wave) 訊號判別上較為微弱時,可以用橫波 ( S wave) 訊號來輔助說明裂纹的存在,可提升缺陷判別能力。
The traditional weld bead ultrasonic testing uses the pulse echo method, this method was Inspired the signal amplitude and dynamic behavior differentiate from the flaw state and the gauging size. but due to similar the different flaw signal characteristic the reliability to be somewhat low. Whereas, if uses the TOFD method to appraise the weld flaw, because it measuring flaw using the flaw tip diffraction signal, the measuring accuracy and the flaw localization effect obtains the improvement, therefore examination reliability enhanced many.
This research will replace the artificial crack by natural crack, and embed crack on the steel material inside, imitate the weld’s internal natural crack, time of flight diffraction (TOFD) method examines the thin of surface crack and the inner crack depth, and discussion time of flight diffraction (TOFD) examine method regarding crack accurate examination ability.
The labor peaceful accident occurrence excessively is often thin because of the preview thickness is unable to examine the flaw accurately the size and the position, so, use TOFD for thin sample detection.Data examines which after time of flight diffraction (TOFD) method in 95% confidence interval, the data provide to the field regard reference. Among, in examination research discovery. If longitudinal wave the signal distinguished is weaker, may use shear wave signal to be auxiliary explains the crack the existence.
摘 要 i
ABSTRACT ii
誌 謝 iii
目 錄 iv
表 目 錄 vi
圖 目 錄 vii
符號說明 xi
第一章 緒論 1
1.1 研究背景 1
1.2 研究動機 4
1.3 研究目的 5
第二章 文獻回顧與超音波原理 6
2.1 文獻回顧 6
2.2 超音波原理 9
2.2.1 波動原理及波式 9
2.2.2 頻率、音速和波長 13
2.2.3 超音波的產生之原理 15
2.2.4 超音波之反射(Reflection)、折射(Refraction)與波式轉換 16
2.2.5 超音波之繞射(Diffraction)、散射(Scattering)與干涉現象 18
2.2.6 超音波的音場 21
2.2.7 超音波之衰減 23
2.2.8 超音波檢測方式 24
2.2.9 裂紋評估方法 27
第三章 實驗方法 33
3.1 實驗流程 34
3.2 試片規劃 35
3.2.1 試片材料 36
3.2.2 試片加工流程 36
3.2.3 彎曲試驗之下壓壓力值 37
3.2.4 試片加工示意圖 38
3.3 超音波儀器介紹 48
3.3.1 飛行時間繞射法檢測儀器 (Time of Flight Diffraction Testing; TOFD) 48
3.4 評估檢測結果之方法 53
3.4.1 平均數 53
3.4.2 變異數 53
3.4.3 卡方分配 54
3.5.4 信賴區間 54
第四章 結果與討論 56
4.1 立體顯微鏡觀察裂紋 ( Metallograph Data ) 57
4.2 飛行時間繞射檢測法 (TOFD Data) 60
4.2.1 TOFD 平行掃描 63
4.2.2 標準誤差與誤差範圍 70
4.3 利用L-S波輔助L波檢測缺陷 72
4.3.1 表面缺陷 72
4.3.2 內部缺陷 80
第五章 結論 88
第六章 未來展望 89
參考文獻 90
附件 94
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