双探头扫查系统是TOFD技术的基本配置和特征之一。在TOFD技术应用中，通常使用一对宽声束、宽频带的纵波斜探头。规格相同的两个探头分别置于被检焊缝两侧，组成一发一收的双探头模式，避免了由单探头检测时反射信号对衍射波信号的干扰，从而在任何情况下都能很好地接收到缺陷端点衍射波的信号。另外还容易实现大范围的扫查，快速获得大量的检测信号。

TOFD检测中一般会出现以下几种波型：

（1）直通波 直通波是在工件表面传播的纵波，它遵循了两点之间波束传播最快的Fermat′s理论，在曲面工件表面上，直通波仍然沿工件表面两探头之间的最短路径进行传播。

（2）底面反射波 在直通波后面出现一个反射或衍射的底面波。如果探头只能发射到工件的上部或者没有合适的工件底部进行反射，则底面波可能缺失。

（3）缺陷衍射波 当工件中存在缺陷时，在直通波和底波之间，接收探头还会收到由缺陷端部产生的衍射波，这些信号比底面反射信号要弱得多，但可能比直通波信号强。如果缺陷自身高度较小，则上尖端信号和下尖端信号可能互相重叠。

（4）横波信号或波型转换信号 在底面纵波反射信号之后将出现一个相当大的信号，这个信号是底面的横波反射信号。在这两个信号之间还会产生由于波形转换后形成的横波信号，这些信号到达接收探头需要的时间比纵波长。

工件中的超声波传播路径如图8-2所示。缺陷部位A扫描信号的相位差异如图8-3所示。

图8-2 平板和曲面工件中超声波的传播路径(www.daowen.com)

图8-3 缺陷部位A扫描信号的相位差异

从图8-3可见，直通波与底面反射波的相位是相反的，缺陷上下尖端衍射波的相位也是相反的，而缺陷的上尖端衍射波与底面反射波的相位是相同的，缺陷的下尖端衍射波与直通波的相位是相同的。这种相位间的差异使判定缺陷精确测量缺陷深度和缺陷自身高度成为可能。

TOFD检测的显示包括A扫描信号和TOFD图像两种，其中A扫描信号使用了射频波形式，而TOFD图像则是将每个A扫描信号显示成一维图像条，图像条上每个像素点的位置与A扫描信号采样点的时间对应，以灰度表示信号幅度（正相位用白色表示，幅度越高，颜色越白；负相位用黑色表示，幅度越低，颜色越黑），在扫查过程中采集到的连续A扫描信号沿探头运动方向拼接形成二维TOFD图像。在TOFD图像中，横轴表示探头移动距离，纵轴在非校准的情况下表示超声传播时间，坐标为线性坐标；纵轴在已校准的情况下表示垂直深度，坐标为非线性坐标。

图8-4是一组含有内部缺陷的平板对接接头的TOFD扫查示意图。

图8-4 TOFD检测示意图