高密度聚乙烯管热熔接头的全聚焦成像实验分析

基于全矩阵数据捕获(FMC),利用全聚焦(TFM)成像技术,对高密度聚乙烯(HDPE)试块中不同深度(10～50 mm)的预制横通孔缺陷进行了全聚焦成像实验分析.在MATLAB软件中编写了全聚焦成像算法,并将全聚焦成像效果与超声相控阵扇形扫描成像效果进行比较.研究结果表明:全聚焦超声成像方法对于HDPE试块内部的横通孔缺陷,能够较好地实现缺陷位置的定位.在5 MHz频率探头的条件下,检测深度达到50 mm以上,深度定位误差在2 mm以内.相比于超声相控阵扇扫方法,本文方法的 ?1 mm缺陷最大幅值标准差从16.8 dB降低到了7.5 dB,?2 mm缺陷的最大幅值标准差从21.0 dB降低到了6.2 dB,有2～3倍的提升.     

基于TFM的奥氏体不锈钢成像算法检测

以奥氏体不锈钢为研究对象,针对现有超声相控阵技术,用仿真软件建立了大小为50 mm×50 mm的声源平面.在声源平面上建立了超声相控阵声场的可视化仿真模型,仿真了中心频率为5 MHz,阵元数为16的线性阵列换能器,按照TFM算法要求的规则采集回波信号并成像,并与现有超声相控阵成像结果进行系统地比较,发现TFM可以更准确地获得缺陷的位置信息,将TFM应用于超声相控阵检测,可以获得较好的缺陷检测效果.     

奥氏体不锈钢焊缝裂纹高度测量技术研究

奥氏体不锈钢管道焊缝的超声相控阵检测中,双晶纵波超声技术是一种有效的检测手段,但在测量裂纹高度时会产生一定程度的误差.本文理论分析了产生误差的原因,利用奥氏体不锈钢试块不同深度的横孔进行了修正实验,总结了双晶相控阵的缺陷深度测量误差规律.之后在含自然缺陷的奥氏体不锈钢管道试块上进行了相控阵检测,测量了裂纹高度,对比了裂纹高度的直接测量值、修正测量值和设计值.结果表明修正后的裂纹高度误差范围由之前的-2.4～1.8mm变为-2～-0.2mm,误差均方根由1.61mm变为0.98mm,均有明显降低,修正后的结果更加接近裂纹缺陷真实高度,提高了检测精度.     

合金铸件三通管超声相控阵检测研究

合金铸件三通管使用常规超声方法对其进行检测时,内壁检测区域大,难以保证声场能够覆盖整个需检测区域。结合相控阵具有动态深度聚焦、扫查范围大、扫查速度快的特点,将相控阵超声技术应用于合金铸件三通管的检测中。通过对合金铸件三通样管的人工缺陷进行超声相控阵检测并分析,该方法能有效检出工件弯曲部位的缺陷,具有较高的灵敏度和检出率,检测结果可靠。     

磁致伸缩超声导波的包覆层轻烃管道检测试验分析

采用磁致伸缩传感器(Ms S)超声导波检测系统,对带包覆层轻烃管道进行在线检测。研究了不同检测频率、管道直径对管道缺陷检测定位精度的影响,并分析了带有黏弹性包覆层环氧树脂对超声导波信号的影响。对114 mm和80 mm两类管道,以三通、弯头等近似为缺陷,分别使用32 k Hz和64 k Hz探头进行检测。检测结果表明:不同检测频率时管道缺陷检测精度不同,频率越高,定位精度越高。管道的直径对导波信号缺陷检测精度有重要影响,采用32 k Hz频率对80 mm管道的定位精度为9.3 cm,远高于114 mm管道的定位精度(17.6 cm)。黏弹性包覆层对检测信号有强烈的衰减,平均衰减速率约为1 d B/m。     

玻璃钢抽油杆微波无损检测系统的优化

为了对玻璃钢抽油杆的缺陷准确定位 ,防止缺陷漏检 ,同时降低检测仪器的成本 ,对检测系统的组成进行了优化 .在分析检测系统的信号源频率、探头形式以及探头位置对缺陷检测的影响的基础上 ,得出微波无损检测系统的优化方案 :微波信号源频率采用 36.75 GHz;4个探头空间相互垂直 ,2个平面布置且发射探头均采用距离被测试件 1～ 5 mm;2个穿透接收探头中 ,1个距离被测试件 1～ 2 0 mm,另 1个距离被测试件 80～ 1 40 mm     

管道小缺陷超声检测传感器阵列电路设计

针对现有的管道缺陷超声阵列检测技术发射声能低、小缺陷检出率低以及电路结构复杂的问题,设计了一种8通道阵列收发电路.发射电路采用单片机控制发射电路产生时序和重复频率均可调的8路高压窄脉冲,实现阵列的激发.接收电路采用数控模拟多路复用器,实现接收电路的分时复用.将该阵列电路用于管道试样检测中,能够检测出直径2mm、高3.6mm的平底孔和长×宽×高为10mm×0.5mm×1.5mm的裂纹,测量壁厚的平均误差达到0.51%,且电路稳定可靠.     

基于BEEI方法的软包装热封缺陷超声检测研究

将超声无损检测技术应用于软包装热封封口性能检测中,采用背散射回波包络积分(BEEI)成像方法,该方法将每一扫描点的时域回波信号进行Hilbert变换求其包络信号,将包络信号在整个回波时间段的积分值按照扫描的先后次序生成一个二维矩阵,对矩阵插值后进行成像.试验中,采用中心频率为22.66MHz的点聚焦探头,对软包装封口处直径为50—150μm的六种通道型缺陷和夹杂缺陷进行扫描,扫描区域为包含缺陷的2.98mm×1.50mm的矩形区;分析了成像矩阵中BEEI值的变异系数(CV)以及垂直于热封方向和平行于热封方向上BEEI值的变化趋势.结果表明,超声无损检测技术可以较好地应用于软包装热封质量的检测;试验所得的BEEI值的变异系数低于8%,说明整个成像矩阵中BEEI值的离散程度较小;缺陷区的BEEI均值高于背景区的BEEI均值约30%—40%.     

管道环焊缝相控超声检测系统设计

传统的单探头超声检测精度低、效率差，严重影响了管道环焊缝缺陷检测自动化程度的提高，为此将超声相控阵技术移植到管道环焊缝缺陷检测，设计了一套管道环焊缝缺陷检测系统，给出了检测系统的硬、软件设计．在硬件设计中，通过Matlab编程优化阵列换能器的参数，解决了一系列技术难点．试块和模拟管道的实验结果表明，该系统具有良好的超声发射与接收合成能力，而且对管道焊缝缺陷的检出率和缺陷定位均迭到检测要求，同时也证明了阵列换能器参数优化设计方法的可行性。     

超声相控阵探头声场优化设计仿真

超声相控阵技术是近年来无损检测领域的研究热点.通过对超声阵列换能器中各个阵元施加独立的相位控制,可实现声束的偏转和聚焦.它可以灵活地采用多种扫描方式进行检测,检测速度快,灵敏度、分辨力与信噪比高,能检测形状复杂的物体.在相控阵超声成像检测中,要获得分辨率高的声聚焦和清晰的图像,声场的好坏是关键,而声场主要取决于阵列换能器的设计,因此阵列换能器在相控阵超声成像检测中是至关重要的.文中以线性阵列探头为研究对象,通过改变探头的参数进行仿真分析,提出优化阵列的设计方法.     

玻璃钢抽油杆微波无损检测系统的优化

为了对玻璃钢抽油杆的缺陷准确定位，防止缺陷漏检，同时降低检测仪器的成本，对检测系统的组成进行了优化，在分析检测系统的信号源频率，探头形式以及探头位置对缺陷检测的影响的基础上，得出微波无损检测系统的优化方案，微波信号源频率采用36．75GHz，4个探头空间相互垂直，2个平面布置且发射探头均采用距离被测试件1－5mm；2个穿透接收探头中，1个距离被测试件1－20mm，另1个距离被测试件80－140mm。     

奥氏体不锈钢焊缝的相控阵超声检测

由于奥氏体不锈钢焊缝晶粒组织粗大以及结构的各向异性导致超声声束的散射和畸变,其超声检测比较困难。本文分析了奥氏体不锈钢焊缝超声检测特性,在奥氏体不锈钢焊缝试块上进行了常规超声和相控阵超声检测试验。研究结果表明:对于10 mm深焊缝缺陷,相控阵超声检测信噪比可达14 dB,而常规超声技术仅获得6 dB的信噪比,对于30 mm深内部缺陷,均未取得较好的效果。     

WDA相关法时间延迟估计

相控阵超声检测中,相关法时间延迟估计是实现自适应聚焦的关键技术之一。为了消除噪声、模板窗口大小和缺陷特征等因素对相关法时间延迟估计的影响,结合检测超声回波信号的特点,提出了基于小波变换的相关法时间延迟估计方法。理论仿真和实验均证明该方法能有效抑制上述因素的影响,提高时间延迟估计精度。仿真计算表明:在可信度为0.95的情况下,信噪比提高了3.2dB,最小窗口大小从无穷大变成了3倍于探头中心频率对应周期,模板有效范围扩展了60%。     

碳纤维复合材料分层缺陷的超声相控阵检测方法

碳纤维复合材料(CFRP)具有相对密度小、比强度和比模量大等优点,被广泛应用于航空航天、汽车等领域。碳纤维复合材料在生产和服役过程中容易产生分层缺陷,将严重影响其力学性能。鉴于此,开展了碳纤维复合材料分层缺陷的超声相控阵检测方法研究。首先,利用超声相控阵检测仪器测量了不同大小和位置的分层缺陷超声A扫描信号;其次,通过设置A扫描信号的闸门,提取闸门内的幅值和深度信息作为表征分层缺陷大小和位置的信号特征;最后,利用提取的幅值和深度信号特征分别构建了分层缺陷的C扫描图像。结果表明,超声相控阵技术对分层缺陷有良好的成像效果,基于深度特征的图像可以准确识别分层缺陷的位置;而基于深度和幅值特征的图像用于识别分层缺陷的轮廓。     

厚板电子束焊缝的超声扇形扫描检测

针对传统超声斜角探伤法检测厚板焊缝宽度受限的问题,采用超声相控阵扇形扫描方法,对55 mm厚TC4电子束焊缝进行检测研究.对相控阵波束在TC4焊缝中的偏转聚焦特性及扇形扫描进行模拟分析,采用扇形扫描与D扫描、A扫描相结合的方法分析缺陷特征,给出缺陷的三维定位.结果表明：扇形扫描角度为30°～70°,采用双面检测的方法可以实现宽度有限的厚板焊缝的检测,扇形扫描图像能够更加直观地显示缺陷.在TC4电子束焊缝中检测出气孔、裂纹、未熔合和未焊透四种缺陷.通过合理设置坐标系,可以实现焊缝缺陷的三维定位,测得缺陷距离换能器楔块前沿的距离、埋藏深度和距离扫查起始位置的水平距离.     

厚壁焊缝中超声传播特性研究及检测条件选择

为了优化厚壁焊缝尤其是奥氏体焊缝的超声检测条件,对焊缝和母材中超声传播特性进行研究。实验研究了焊缝和母材中的超声衰减系数随探头频率的变化规律,以及探头的K值对检测结果的影响,并研究了焊缝和母材中超声的频散规律,以及声速和衰减的各向异性。研究结果表明,焊缝中声速小于母材,而衰减系数是母材的数倍,并且焊缝中频散严重。提出了合理的超声检测条件:选择K值尽量小的窄脉冲纵波斜探头,探头频率1~2 MHz,并且要保证探头具有足够的接收灵敏度和带宽,检测位置的确定应尽量减小焊缝中声程。     

管材超声检测中导波模式及频厚积的选择

用轴向功率流分布来选择检测自由管状结构的最佳导波模式及其最佳频厚积 ,并将混合边界元法应用于管状结构 ,对其结果的有效性进行了验证 .结果表明 :对于自由管材 ,用超声纵向L(0 ,1)模式检测时 ,频厚积在 0 .15MHz·mm以下时较为灵敏 ;用L(0 ,2 )模式检测时 ,在 1.4～ 1.8MHz·mm之间对检测管壁中央的缺陷较灵敏 ;用L(0 ,3)模式检测时 ,在 2 .0MHz·mm以下对管内外表面上的缺陷都较灵敏 .轴向功率流分布能有效地选择检测的最佳导波模式及其频厚积 .     

探头位置对玻璃钢抽油杆检测缺陷信号的影响

利用微波对玻璃钢抽油杆模拟缺陷进行无损检测 ,在信号源功率、频率以及发射探头和穿透接收探头形式确定的前提下 ,改变穿透接收探头与被测试件之间的相对位置对于缺陷信号的灵敏度、分辨率有很大的影响 .在采用双通道检测时 ,穿透接收探头处于与被测试件 80～ 1 40 mm位置对缺陷信号的反映程度与其处于 1～ 2 0 mm位置有明显的区别 :反射信号波没有明显的变化 ,而穿透法所反映的信号波却发生了很大变化 ,缺陷处信号波部分成为封闭的矩形条 ,矩形条的高度相同 ,宽度不同 .矩形条的宽度是缺陷实际大小的综合反映 ,与穿透探头处于 1～ 2 0 mm相比 ,有无缺陷一目了然且便于计算机识别 .     

有机热载体炉积碳层中超声导波的检测试验研究

阐述模拟积碳层检测的试验装置,研究不同探头间距、不同周期和有无积碳层炉管对超声导波信号的影响。研究结果表明:频率为500 kHz时的L(0,2)模态导波在双层管道中的最佳探头检测间距为35~40 cm,最佳检测周期为5周期;当探头间距为40 cm、检测周期为5周期时,频率为500 kHz激励出的L(0,2)模态在厚度为3 mm的积碳管中的群速度比在空管中的群速度减少7.59%,从模拟试验中验证了可利用超声导波群速度检测积碳层厚度。该研究结果为基于超声导波的有机热载体炉积碳检测研究提供了依据。     

复杂工件内部缺陷超声柔性探头检测数值仿真

根据相控超声波一维阵列柔性探头聚焦原理,针对复杂表面不锈钢工件的内部缺陷检测,基于CIVA无损检测仿真软件,建立了上表面为半径150 mm的圆弧曲面、下表面含有三角形槽和圆形槽的复杂工件模型,分别以10 mm×10 mm分层缺陷及直径2 mm贯穿孔缺陷检测为例,定性及定量地比较了声束偏转及单点聚焦2种聚焦模式在缺陷检测上的区别.结果表明单点聚焦模式可以较好地获得缺陷在定位、定量及定性方面的信息,声束偏转聚焦模式仅能获得缺陷在定性方面的信息,采用2种聚焦模式结合的检测方法,可以获得较好的缺陷检测效果.