超声数据分析工作流：RF 波形、校准与指示表
从原始 A 扫与编码坐标生成可复核的位置、幅度和地图。
- 可回溯 RF 与编码数据
- 位置/声程/相对幅度指示表
- B/C/S 扫与有效性图
怎样使用这份课程
第一次按目录顺序读，每个公式先确认变量、单位与适用条件，再手算文中例子。遇到不熟悉的术语可查本页词表；完成一阶段后，用自测检查能否解释结果。
正文按经典理论与权威资料独立编写。参考文献附阅读提示，部分原文需机构权限。自编案例、图示与交互均标注教学假设；论文中的观察、模型解释与本课演算分别说明。书目与公开方法入口核对日期：2026-10-28。
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正文目录
每章包含原理、推理和练习；
文章内可切换上一篇、下一篇。
波动与探头
从质点运动到反射、折射、近场和分辨能力。
5 章校准与常规数据
校正零点、计算声程和深度，解释幅度与扫描图。
5 章06 · 校准：零点、声速、角度与灵敏度
用两点时间校准讲清仪器延迟与材料声速，区分测距校准、系统性能和验收要求。
阅读全文 ↗07 · A 扫描：回波、闸门、声程和深度
从一条幅度—时间曲线读取位置，说明底波、多次回波、死区与波形显示形式。
阅读全文 ↗08 · 斜探头定位：深度、水平距离与跨距
用三角函数从声程恢复位置，解释一次声程、二次声程和几何反射的区分。
阅读全文 ↗09 · 幅度分析：dB、DAC、TCG 与缺陷定量
解释参考回波比较、距离补偿和定量限制，避免把波高直接换成裂纹面积。
阅读全文 ↗10 · B 扫描与 C 扫描：从波形到地图
解释位置编码、闸门、幅度图和时间图的形成，理解彩色图的每个像素究竟代表什么。
阅读全文 ↗
信号与高级成像
理解采样、延时聚焦、端点衍射及矩阵数据。
4 章完整练习与报告
把校准、原始波形、位置和数据有效性放进同一分析。
2 章改变参数，核对结果
动画与交互演算
默认静止，按需播放与暂停；
滑块支持键盘调整。
交互练习 · 原创教学模型
脉冲回波：往返时间怎样换成深度
目标回波 t = 6.780 μs
底波 t = 13.559 μs
当前演示 t = 0.00 μs
z=ct/2。幅度固定为教学示意，改变深度不会模拟真实衰减或声束效应。
40 mm 均匀平板、法向声路、零点已校正。橙点演示目标声路的往返；高斯包络与幅度均为合成设定，未求解真实波动和反射能量。动画放慢显示；横轴时间仍以 μs 计算。
交互练习 · 原创教学模型
楔块折射：一个入射角，两种候选波型
横波：42.74°
纵波：无普通折射体波
sinθ₁/c₁ = sinθ₂/c₂。所需 sinθ₂ 超过 1 时，这个模式不能作为普通折射体波传播。
平面界面与均匀各向同性介质。给定楔块纵波 2730 m/s、钢纵波 5900 m/s、钢横波 3230 m/s。只画传播方向，未计算能量分配、表面波、倏逝波或实际声束宽度。
交互练习 · 原创教学模型
TOFD 对称测深：两段路程相加
z = 18.793 mm
z = √[(ct/2)² − (PCS/2)²]。最短时间 PCS/c = 10.169 μs。
同一时间下增大间距会使计算端点更浅。浅层结果对测时误差较敏感。
端点位于探头中垂面，两个探头位于同一平面，纵波 c=5900 m/s，时间已扣除楔块/电子延迟。只计算单个端点深度；不模拟波形重叠、盲区和偏心端点。
把原理用到分析中
超声验证工作流：声路、定量和覆盖复核
针对目标缺陷验证检出与测量，区分仪器性能、方法能力与产品验收。
- 系统与参考体检查表
- 定位/定量误差记录
- 覆盖范围与补充检测建议
原理、方法和应用各有来源
教材与经典论文怎么读
每章末尾列出与该章相关的来源。以下阅读提示说明各资料的用途；标准仅引用公开用途与官方入口，具体试验与验收应核对项目采用版次。
教材
Schmerr：Fundamentals of Ultrasonic Nondestructive Evaluation，第 2 版 ↗
Schmerr, L. W., Jr. A Modeling Approach. Springer, 2016.
超声弹性波、换能器、散射与系统建模。
阅读提示：先读波动和测量系统，再进入换能器声场、散射与模型。书中严格模型比单条声线更完整；本课程的几何算例仅用于建立直觉。
论文
Silk 与 Lidington（1975）：The potential of scattered or diffracted ultrasound in the determination of crack depth ↗
Silk, M. G. & Lidington, B. H. Non-Destructive Testing 8, 146–151 (1975).
裂纹深度测量中散射与衍射的经典研究。
阅读提示：把端点到探头的路程关系画出来。本文提供历史方法依据；本课的对称几何数值是独立教学算例。
Holmes、Drinkwater 与 Wilcox（2005）：Post-processing of the full matrix of ultrasonic transmit–receive array data for non-destructive evaluation ↗
Holmes, C., Drinkwater, B. W. & Wilcox, P. D. NDT & E International 38, 701–711 (2005).
FMC 数据与全聚焦后处理的经典论文。
阅读提示：先理解一发一收构成的矩阵，再理解按像素计算传播时间并相干叠加。Bristol 作者机构库提供书目与摘要，不能据摘要声称已复现论文全部试验。
教程
Evident：Ultrasonic Flaw Detection Tutorial ↗
Evident，官方超声探伤入门教程。
从波动、仪器、校准到直探头与斜探头应用。
阅读提示：依次读 2.0 原理、3.6 校准、4.0 设置、6.6 波形解释；具体按键和验收值应查实际仪器与项目规程。
Evident 2.3：Wave Propagation ↗
Evident，超声波型教程。
纵波、横波与表面波的运动方向。
阅读提示：画出质点位移和传播方向。教材给出的钢中典型声速只适合估算，测量要校准。
Evident 2.4：Beam Characteristics ↗
Evident，探头频率、带宽和声场教程。
近场、远场、频率与孔径的关系。
阅读提示：先理解有限孔径各点的波相干叠加，再用 N≈D²/(4λ) 做数量级估算。
Evident 8.1：DAC and TVG ↗
Evident，距离幅度曲线与时间变化增益教程。
同类参考反射体的幅度比较。
阅读提示：区分画出参考曲线与改变随时间的增益。不同反射体的方向、形状与粗糙度仍会改变响应。
Evident 9.1：Tip Diffraction ↗
Evident，端点衍射与 TOFD 简介。
利用裂纹端点衍射定位端点。
阅读提示：识别端点信号与角反射信号的区别，理解为什么弱衍射信号可能淹没在侧向波或底面波附近。
标准
ASTM E317 ↗
ASTM E317，以项目采用的有效版次为准。
脉冲回波超声仪器及系统性能评价
阅读提示：这里引用标准用途与官方入口，不转录付费条款，也不提供未经核实的验收限值。正式试验须核对适用材料、试样、校准、有效性条件和采用版次。
ASTM E2491 ↗
ASTM E2491，以项目采用的有效版次为准。
相控阵超声仪器与系统性能评价
阅读提示：这里引用标准用途与官方入口，不转录付费条款，也不提供未经核实的验收限值。正式试验须核对适用材料、试样、校准、有效性条件和采用版次。
术语速查
- A 扫
- 某位置的幅度—时间或声程信号。
- B / C 扫
- 分别按扫描线截面或表面位置组织的波形/特征图。
- 闸门
- 用于提取信号的指定时间范围。
- DAC / TCG
- 参考距离幅度曲线 / 随时间变化的增益补偿。
- 声程
- 沿特定路径传播的距离，未必等于垂直深度。
- TOFD
- 以端点衍射到达时间定位的检测方法。
- FMC / TFM
- 全矩阵采集 / 全聚焦后处理成像。
先回答，再展开解析
01校正后往返 10 μs，c=5900 m/s，深度多少？
直入射均匀介质中 z=ct/2=29.5 mm。
回到对应章节 →02声程 60 mm、折射角 60°，深度是 60 mm 吗？
单腿声路中深度为 60cos60°=30 mm，水平距离约 51.96 mm。
回到对应章节 →03回波幅度翻倍意味着面积翻倍吗？
不意味着。幅度增约 6.02 dB，真实尺寸还受方向、声束、粗糙度和参考体影响。
回到对应章节 →040.01 μs 采样间隔意味着分辨率 0.0295 mm 吗？
只对应该声速下的深度采样间隔；物理分辨还受脉冲、频带和信噪比限制。
回到对应章节 →05TOFD 公式里的 s 是整个 PCS 吗？
本课对称公式中 s 是探头中心距 PCS 的一半，并已扣除楔块等延迟。
回到对应章节 →06FMC 与 TFM 是同一个操作吗？
FMC 是采集发射—接收矩阵，TFM 是利用模型延时作成像的后处理。
回到对应章节 →保存阅读稿与练习记录
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2026-10-28 版，包含正文、来源、工作流、自测与术语；便于做批注和积累笔记。后续网页修订以文章日期为准。
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把样品与坐标、输入、参数、观察、计算、复核和待解决问题逐项记下。
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单个 JavaScript 文件，使用已知合成体和回波，计算孔隙、往返测深与裂纹积分；运行说明写在文件开头。无需额外软件包。
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