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1、TFM

全聚焦（TFM:Total Focusing Method）：每次激励阵列探头的一个阵元，所有的阵元都接收，然后逐次遍历所有的阵元进行单独发射和全阵列接收，共收到N×N 个A 扫描数据矩阵（N 为阵列探头的阵元数量）。

优缺点：

• 与相控阵技术相比，TFM 技术具有近场区灵敏度和分辨力高、表面盲区小等优势；
• TFM采集的数据量大，成像计算量大，效率较低。
• 相控阵技术基于常规A 超的声束和信号特征进行缺陷检测和分析，技术跨度小；
• TFM 技术更加偏重于“计算”，无法控制某个具体声束的指向性

2、TOFD

2.1 介绍

衍射时差法（TOFD：Time of Flight Diffraction）是一种基于超声波衍射现象的无损检测技术，通过测量缺陷端点衍射波的传播时间差来确定缺陷的位置和尺寸。

2.2 原理

1）物理基础

• 超声波遇到缺陷端点时会产生衍射波
• 衍射波向各个方向传播，强度较弱但信号特征明显
• 不同端点的衍射波到达接收探头的时间不同

2）检测配置

• 一发一收：两个探头分别放置在焊缝两侧
• 探头角度：通常使用 60°-70° 纵波斜探头
• 探头间距：根据工件厚度计算确定

3）信号识别

• 直通波：沿工件表面传播的波，作为时间零点
• 底面反射波：从工件底面反射的波
• 缺陷衍射波：从缺陷上下端点衍射的波

2.3 对比

3、纵波、横波、表面波

3.1 简介

1）纵波：质点振动方向与波的传播方向一致的弹性波，可在固、液、气中传播
2）横波：质点振动方向与波的传播方向垂直的弹性波，只能在固体中传播
3）表面波：沿固体表面传播，质点做椭圆运动的弹性波，只在固体表面传播

3.2 产生方式

纵波、横波、表面波的产生和探头、楔块组合后，声波传入被测介质的入射角有关；
入射角不断增大时：

• 纵波消失，称为第1临界角；
• 横波消失，称为第2临界角；

如下图所示：

1）当入射角小于第1临界角时：
同时产生折射纵波L 和折射横波S，且随着入射角度的增加，纵波L逐渐减弱，横波S 逐渐增强；

2）当接近第1临界角时：
折射纵波和折射横波S 迅速减弱，直至消失。

3）在第1临界角处：
折射纵波和折射横波的能量都转化为反射纵波。

4）当入射角大于第1临界角，小于第2临界角时：
只有折射横波S，波幅随着入射角增加先迅速增加至最大值，而后逐渐减小。

5）当入射角达到第2临界角时：
折射横波消失，折射横波能量转化为反射横波。

6）当入射角大于第2临界角时：
则只有表面波R，且存在最佳入射角度（65 °），此时波幅最大。

4、相控阵超声探头

1）结构
压电复合材料是压电陶瓷与高分子聚合物复合构成，所用的高分子聚合物有硅胶、环氧树脂、聚偏二氟乙烯（PVDF）等。

2）阵列

3）接口插头

4）插头命名方式

5）脉冲宽度（Pulse Width）
探头发射的超声波脉冲持续时间

• 控制脉冲能量
  脉冲越宽，能量越大，穿透能力越强
  脉冲越窄，能量越小，穿透能力越弱
• 影响分辨率
  窄脉冲：轴向分辨率高，能区分距离更近的缺陷
  宽脉冲：轴向分辨率低，相邻缺陷可能合并显示
• 影响信噪比
  宽脉冲：信号强，信噪比高
  窄脉冲：信号弱，信噪比低

6）重复频率（Pulse Repetition Frequency, PRF）
单位时间内探头发射超声脉冲的次数，单位为 Hz。

• 控制检测速度
  PRF 越高，单位时间内发射脉冲越多，扫查速度越快
  PRF 越低，扫查速度越慢
• 影响数据采集密度
  高 PRF：数据点密集，成像质量好
  低 PRF：数据点稀疏，可能漏检小缺陷
• 避免混叠现象
  PRF 过高会导致前一个脉冲的回波与后一个脉冲混淆