超声TOFD (Time-of-flight-Diffraction)检测技术以其原理简单,操作方便,检测速度快,对焊缝中裂纹类缺陷检出率高,特别适合于大厚件焊缝检测等特点越来越受到人们的青睐。因而开发操作简单,结构灵巧,具有一定缺陷识别功能,并且适用于焊接现场环境的TOFD检测设备是很必要的。根据TOFD检测原理,本文通过对超声采集卡的二次开发、机械扫查机构的设计、系统软件的编写,研制了具有一定缺陷识别功能的超声TOFD检测系统。为了评价系统的检测性能,作者设计、加工并利用该系统检测了系统验证试块。通过验证试验确定了开发的检测系统操作的方便性,运行的稳定性,定位的准确性。针对粗晶材料检测的问题,作者另设计、加工并检测了紫铜模拟试块,讨论了探头间距、检测面的选择及粗大晶粒对检测结果的影响,在此基础之上,确定了紫铜检测的最佳工艺参数,并利用该系统对紫铜实际焊缝进行了检测,得到了良好的效果。为了提高系统识别缺陷的能力,作者采用经验模态分解方法(Empirical Mode Decomposition,EMD)处理了不同的D扫描图像,并且通过向检测信号左右两侧分别添加极大值和极小值点的方法解决了EMD分解过程中的边缘效应。处理结果表明:系统验证试块缺陷位置计算的准确度提高了,提取出了近表面2mm的模拟缺陷;同时对紫铜焊缝缺陷的弱信号位置的提取也得到了较好的效果。本文开发的超声TOFD检测系统具有检测图像清晰,操作过程简单,检测结果便于存储,缺陷位置计算准确等特点;同时利用EMD信号处理的方法提高粗晶材料检测中缺陷识别的能力。该系统适合于现场检测,具有推广的潜力与价值。