金属构件超声波探伤影响因素的研究

在金属构件超声波探伤过程中,有很多因素会影响到检测的效果,如耦合剂、试件的材料及表面情况、探头的频率和类型等.针对金属试件进行实验,在不同耦合剂和探头频率条件下,通过对超声波回波峰值衰减情况及对两影响因素的显著性分析,提出了在纵波检测情况下,不同金属构件超声波检测的耦合剂和探头频率的最优组合,对实际探伤过程具有一定的指导意义.     

限幅采样技术在激光超声无损检测中的应用

基于超声信号在金属介质缺陷处发生回波现象,提出一种单位限幅数字还原采集的方法,用于回波弱信号还原。将激光超声技术、声电耦合技术和电学检测技术相结合,利用脉冲调制的单频激光源,作用于金属激发超声波,使用单位限幅数字还原的方法,抓取超声信号传输特征。超声波信号数据采集抓取完成后发送到上位机软件,对信号进行分析和处理。通过实验测试验证,使用上述信号还原方法,依托高速FPGA开发平台,提高了系统对回波弱信号的采集能力和金属缺陷判断的能力。     

基于时间序列相关处理的三维超声成像检测方法

针对固体火箭发动机药柱缺陷的检测要求，提出了一种利用超声波透射原理的数字成像检测方法，该方法不仅可以解决用单探头反射法无法解决的穿透问题，而且可以解决传统的双探头透射法不能解决的缺陷定位问题，经原理性实验验证，该方法切实可行。     

基于GA-BP神经网络的ACFM实时高精度裂纹反演算法

针对传统交流电磁场检测(ACFM)特征信号难以实现缺陷高精度实时反演的问题,在电磁耦合ACFM探头有限元模型分析的基础上,引入能量谱和相位阈值判定方法实时获取裂纹特征信号,建立裂纹实时反演实验系统并进行裂纹检测实验,基于加入遗传算法的BP神经网络(GA-BP)建立的ACFM实时高精度裂纹反演算法对实验得到的裂纹特征信号进行长度和深度的反演。结果表明:电磁耦合ACFM探头有限元模型可较好地仿真裂纹特征信号;采用能量谱和相位阈值判定方法能够实时获取裂纹特征信号;GA-BP神经网络能够实现裂纹长度和深度的反演,反演精度误差不超过10%。     

基于扩展BVD模型的压电换能器电匹配研究

针对提高无损检测压电换能器灵敏度问题,提出了一种电阻抗匹配网络的设计方法。首先通过压电换能器电导纳实验曲线建立压电超声换能器的BVD模型等效电路。根据压电换能器电导纳的实验值对所建立的等效电路进行参数识别,确定等效电路各元件的值;并对参数识别的结果进行理论验证。同时与实验结果进行比对,吻合较好,表明该参数识别的方法可信度较高。在建立等效电路的基础上,采用Smith圆图,基于电匹配理论,设计压电换能器匹配电路;并对匹配后的压电换能器进行理论分析和实验验证。结果表明该匹配电路可将压电换能器的灵敏度提高约三倍。     

基于声振耦合理论的后桥声功率测试系统研究

汽车工业现场背景噪声很大,在该环境下对零部件总成进行噪声测量往往非常困难。本文提出了一种基于壳体结构声振耦合理论的应用方法,剖析了基于声振耦合法的后桥总成声功率测试理论,并对了在线检测工艺、系统方案和软、硬件设计方案做了全面的分析与讨论,最后通过对比性试验证了该方法的准确、可靠和有效性。     

油气管道涡流变形检测探头研制

针对传统的管道变形内检测探头环向检测面积较小的问题,在磁旋转编码检测技术的基础上,结合电涡流检测技术,研制了一种涡流变形内检测探头。文中首先介绍了电涡流管道变形检测的理论基础,设计了管道涡流变形检测探头的机械结构及电路系统,利用有限元方法得到探头与被测件距离d的增加引起传感器输出电压峰值信号呈现非线性减小的变化规律,同时研究了激励信号峰值和激励线圈内径变化对d值检测的影响。后进行实验验证,结果表明基于电涡流检测技术的管道变形检测具有可行性,实验测量精度达到1mm。该检测探头的研制对于提高管道变形内检测环向检测精度、降低检测成本具有一定的意义。     

基于小波包BP网络的超声检测缺陷类型识别

针对A型反射超声波检测仪难以准确识别缺陷类型的问题,探讨了基于小波包和BP神经网络相结合的超声检测缺陷类型识别方法。对检测的多组超声缺陷信号分别进行3层小波包分解,提取小波包频谱能量特征,归一化后构造了各缺陷信号的特征向量,并分别组成训练样本集和测试样本集,用于3层BP神经网络的训练和网络识别效果检验。实验结果表明该方法能准确快速地识别出超声检测缺陷类型。     

超声波基桩检测法在灌注桩检测中的应用探讨

超声波透射法是通过声测管将探头直接伸入桩身内部进行逐段探测,因此,超声波对桩身混凝土缺陷的判断,比其他低应变动力法更为直观可靠。尤其是当桩内具有多层缺陷时可避免其他低应变动力检测方法对下层缺陷的误判和漏判。介绍了超声波透射法检测大直径灌注桩桩身完整性的原理、方法和现场检测技术。通过现场检测实例,给出了基桩存在缺陷时声参量的几种特征。     

基于人工神经网络的太阳能电池片表面质量检测系统

针对依赖人工进行太阳能电池片表面质量检测时效率和精度低的问题,文章提出了基于机器视觉以及人工神经网络的太阳能电池片表面质量检测方法。将表面缺陷分为外形缺陷、颜色缺陷、裂纹以及丝印线路缺陷4类,基于模板匹配检测外形缺陷,基于HIS空间下的颜色直方图检测颜色缺陷;针对细微性缺陷容易受噪声影响的特点,利用2类人工神经网络进行断栅检测,并对这2类神经网络进行比较。大量实验结果验证了上述方法能够准确、快速地检测出太阳能电池片表面缺陷。     

超声液位传感器有限元模型及其声学特性分析

运用ANSYS有限元软件建立超声液位传感器有限元模型,利用其谐波响应、瞬态响应分析技术分析了超声液位传感器声学特性．阐明了超声液位传感器声学特性分析的有限元理论,给出了建模过程若干关键问题的解决方法．研究了保护膜厚度、材料及压电元件的电学品质因数对传感器声学特性的影响,并通过实验验证了谐振频率和最大发射电压响应的仿真计算结果的合理性．由此可见,所建立的分析模型可较准确地对超声液位传感器的声学特性进行仿真模拟,为该传感器的优化设计提供了一种有效的方法．     

疲劳金属材料非线性声学特性的实验研究

非线性声学方法在材料特性的损检测中,特别是在微结构的变化及金属疲劳的检测中有很大的应用前途。报道了一种接触换能器法测量材料的超声非线性系数的方法,并用此方法从实验上测量了不同疲劳程度的ＬＹ－１２铝金棒的超非线性系数。实验结果表明非线性声学参量比线性声学参量对材料的疲晚为敏感。     

3D打印铝合金力学性能的非线性超声检测

为了研究非线性超声检测技术评估材料抗拉强度的可行性,对不同成型角度下的3D打印铝合金材料进行非线性超声检测和力学拉伸试验。结果表明材料的抗拉强度、微观缺陷比率和超声非线性系数三者之间有很强的相关性。随着材料微观缺陷比率增大,超声非线性系数也随之增大,而抗拉强度呈现变小的趋势,因此超声非线性系数可以评价材料的强度。此外,对不同成型角度下的3D打印铝合金试件进行疲劳试验,发现疲劳加载后试件的超声非线性系数随着微裂纹萌生而增大。因此,非线性超声检测技术可用于3D打印铝合金材料力学性能的评估和微裂纹的检测。     

管形径向复合压电陶瓷超声换能器

对一种圆管形径向复合压电陶瓷超声换能器径向振动特性进行研究.该换能器由径向极化薄壁压电陶瓷短圆管与薄壁金属短圆管径向复合而成.基于弹性力学理论和机电类比原理,建立了换能器径向振动机电类比等效电路,并推导出其径向共振频率、反共振频率方程及有效机电耦合系数的解析式.实验加工了一些径向复合换能器样品,并对其径向共振频率及有效机电耦合系数进行了测试.结果表明,理论与实验测试结果相吻合.     

纵弯复合模式超声换能器设计

设计了一种夹心式纵弯复合振动模式超声换能器,该换能器由纵向夹心式压电超声换能器与弯曲正六边形薄板组成.采用有限元方法,对一定几何尺寸边界自由的正六边形薄板进行模态分析,得到中心位移最大的某一模态,设计以该模态的频率作为共振频率的纵弯复合模式换能器.实验结果表明,换能器的共振频率测试值与设计值基本吻合,达到预期设计目标,这种六边形辐射板换能器可应用于特殊环境的超声测量,或应用于超声生物处理和声化学反应设备中,对该换能器的设计和理论模拟有利于更好掌握其振动特性及其产生的声场分布,对实际应用有指导意义.     

泡沫铝:新型超轻多孔金属的制备方法与性能

泡沫铝是一种新型超轻多孔金属,具有超轻、高比强、高比刚、阻尼减振、高冲击能量吸收和优异的热、电、磁性物理和应用性能,实现了结构材料的多功能化,因而展现了广阔的应用前景。泡沫铝可以通过采用熔体发泡法、渗流法、熔模铸造和电镀法、粉末冶金法和吹气法等制备,相应的方法所制备出的泡沫铝具有各自的孔结构,因而可以针对于满足相应的高技术应用需求。     

超声波在引线键合机变幅杆中的传递规律

基于解析模型的方法, 研究了超声波在热超声金丝球引线键合机变幅杆中的传递规律. 在忽略变幅杆横向惯性效应, 假定线弹性、无阻尼情况下, 考虑变幅杆纵向微小振动, 从一维变截面杆振动方程出发, 建立热超声金丝球引线键合机复合变幅杆的动力学方程, 推导它的频率方程, 获得各阶振型. 研究结果表明: 在变幅杆的各阶振型中, 两端都是位移腹点, 但是幅值不同, 这也是变幅杆可以传递超声波的原因;夹持器应只有位于位移节点, 才能为变幅杆系统提供支撑的同时不对超声波传递产生影响.     

改善声学显微镜换能器输出信号的研究

为了改善声学显微镜换能器输出信号，从理论上分析了声学显微镜换能器输出信号的拖尾现象产生的原因，是由于它的传递函数的幅频特性起伏大引起的。由此分析提出了一种换能器匹配网络的原理和方法。利用付里叶变换和ＣＡＤ求出超声换能器的传递函数，选择级联的带阻滤波器作为换能器的匹配网络，减小换能器传递函数的起伏。经过计算机模拟和实际匹配网络的制作，联机测试结果证明上述方法达到了改善换能器输出信号的目的。     

复合材料战伤抢修中的超声纵振制孔技术

为了解决飞机复合材料战伤抢修采用机械连接修理法制孔的难题以及修理便携式的要求,研究了基于超声纵振的制孔技术。首先结合钻头及切削刃的运动分析了超声纵振的制孔机理,其次设计了超声纵振制孔系统,重点研究了超声纵振换能器的振动原理,并通过有限元仿真优化的方式设计了换能器结构参数。实验证明,采用这种设计,可有效减少制孔对复合材料带来的分层、毛刺、拔丝等缺陷,同时满足前线机场野战抢修的需求。