随着现代工业技术的高速发展,厚壁钢结构越来越广泛地应用于机械工业、核工业及航天航空等领域。由于低合金结构钢具有较高的强度和较好的塑性与韧性,其成为厚壁焊接结构中常用的材料。超声TOFD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。因此,对中厚板低合金结构钢焊缝的TOFD检测就具有重要的理论和实际意义。本文研制了TOFD检测系统的手动扫查装置,开发了基于USB接口的便携式超声TOFD采集系统,该系统具有结构简单,操作方便等特点,适合于工程现场检测与分析。由于工件表面不平整等原因使得探头移动不够平稳,从而造成检测图像发生畸变现象。本文提出了采用互相关分析法和灰度差法对检测图像进行矫正。研究结果表明:该方法能够很好地矫正图像,使侧向波保持在相同的水平位置,为缺陷的准确定量定性和目标提取做准备。为分析TOFD法检测图像特征,本文选用24mm厚度的低合金钢板,采用手工电弧焊制备出大量的缺陷样本,共计129个,包括气孔、夹渣、裂纹及未焊透等。利用开发的系统采集了上述缺陷的超声信号,分析总结了典型缺陷检测图像特征。与射线照相底片相对比,TOFD检测对缺陷性质的判断大致与射线检测相符合。在图像矫正基础上,提取了检测图像中焊缝区域,并自动将检测图像进行线性化处理。这种处理有利于识别缺陷的深度及高度,简化了检测过程,减少了人为因素的干扰,提高了缺陷定位的精度。为了提高工作效率、减低误判率,利于后续缺陷特征提取与分类识别,本文采用基于背景差法进行缺陷目标提取。结果表明:该方法能够很好地模拟并去除TOFD法检测图像的背景并提取出缺陷。