超声TOFD检测读谱

介绍国际法规中有关超声TOFD检测的图谱识别和显示评定要求,包括检测原理图谱、定位定量图谱、典型焊接缺陷识别和表征图谱,以及图像自身质量判定比照图谱。掌握TOFD读谱识谱基本功,是遵循法规标准、掌握承压设备焊接接头TOFD检测诊断技术的瓶颈。     

基于VB和MATLAB编程的TOFD信号处理系统

应用一种基于经验模态分解(EMD)的信号处理方法,对超声TOFD检测回波到达时间进行识别。介绍了VB和MATLAB软件混合编程方法在该TOFD检测信号处理中的应用,尤其是使用MAT-LAB ActiveX对象的混合编程技术在该系统中的应用。给出了成功开发的TOFD信号处理系统的例子,设计了数据采集卡硬件控制程序和采用了先进的基于EMD的Hilbert-Huang变换进行信号分析处理。     

基于深度重采样叠加的不锈钢焊缝TOFD检测信号降噪技术

奥氏体不锈钢焊缝粗大的柱状晶组织会导致常规TOFD(超声波衍射时差法)检测信号的信噪比较低,检测信号中的缺陷衍射波较难判定。为提高检测信号信噪比,基于缺陷衍射波信号与焊缝组织结构噪声的差异,提出了深度重采样叠加算法并进行检测试验。研究结果表明,与缺陷衍射波信号基本一致的相位分布相比,结构噪声的相位分布具有随机性;深度重采样叠加技术可有效抑制组织结构噪声,提高检测信号信噪比,对于提高奥氏体不锈钢焊缝的TOFD检测能力具有重要作用。     

LFM激励信号在超声TOFD检测中的应用

对于大厚度焊接试件的超声衍射时差法检测(time of flight diffraction, TOFD),常规超声激励难以同时满足信噪比、检测距离以及检测分辨率的要求.文中将线性调频脉冲压缩技术应用在超声TOFD检测中,线性调频(linear frequency modulated, LFM)激励可综合改善检测信噪比(signal to noise ratio, SNR)与分辨率.首先对试验用10 MHz超声换能器进行了LFM信号参数测试,选择了合适的时宽和带宽.对埋藏3 mm高的横槽缺陷的钢板分别进行了超声LFM激励的TOFD检测及常规超声TOFD检测,对比发现超声LFM激励的TOFD检测精度高达0.01μs,可准确区分缺陷上下端衍射波.在较低的激励电压和系统增益下,实现了较高的检测信噪比及分辨率.     

超声TOFD检测回波信号的时间识别

超声TOFD检测信号是一种非线性、非平稳的信号,常受噪声干扰甚至因材料的厚度过小导致波形混叠,故较难分析出各混叠回波的精确到达时间。本文应用一种基于经验模态分解（EMD）的方法,对超声TOFD检测回波到达时间进行准确识别。该方法首先把采集到的原始回波信号进行经验模态分解,得到若干个固有模态函数,通过计算出一个能量临界值与固有模态函数的能量相比较,恰当地选择其中几个分量进行重构信号,将其进行Hilbert变换得到该信号的峰值包络,则该包络的峰值所对应的时间表示为各个回波的精确到达时间。最后通过超声TOFD实验信号验证了该方法的可行性和正确性。     

超声TOFD法检测信号相位识别技术

超声TOFD（time of flight diffraction,衍射时差）法检测信号中的相位信息是缺陷定性识别及定量测量的重要参量,但受检测系统影响,原始信号的相位特征不明显.针对传统维纳逆滤波解卷积技术在提高超声检测信号时间分辨力上的不足,采用一种基于谱外推的改进维纳逆滤波方法对超声TOFD法检测信号进行处理.分别采用传统及改进的维纳逆滤波技术对计算机仿真及缺陷实测信号进行处理,并将结果进行分析比较.结果表明,基于谱外推的改进方法能有效提高信号的时间分辨力,提取与缺陷形态相关的相位信息,从而为缺陷的定性识别及定量测量提供依据.     

基于超声TOFD直通波及神经网络的近表面缺陷自动识别

针对超声TOFD存在近表面盲区及近表面缺陷自动识别分类的问题,提出了基于超声TOFD直通波及神经网络对近表面孔状缺陷识别分类的方法。在近表面缺陷检测信号的直通波部分选取多个关键点,揭示了各关键点幅度分布与近表面缺陷深度的关系,获得了用于近表面缺陷检测的幅度分布特征值,并将该特征值用于BP神经网络对缺陷识别分类。试验结果表明,该方法能够对铝合金板近表面孔状缺陷进行准确、有效的自动识别分类。     

谱熵分析方法在TOFD信号特征提取中的应用

超声TOFD检测技术在厚大焊缝的检测方面具有较强优势,但其检测结果的定性识别目前还依赖人员完成,而自动识别技术能够降低人为因素对检测结果分析的干扰。但若欲实现检测结果的自动识别,特征量提取是关键。通过控制焊接规范,制备了含有气孔、夹渣、裂纹、未焊透和未熔合缺陷的试件,分析了各类缺陷的TOFD信号频域二维信息熵特征,即谱熵和谱的重心频率。结果表明,该二维信息熵可将五类缺陷信号分开,为缺陷的自动识别提供有效的特征量。     

欧盟TOFD技术新标准

介绍欧盟新标准CEN/TS14751：2004《焊缝超声TOFD法检测》的有关新要求。该欧标规定了A、B、C、D四种检测等级,不同壁厚（6mm～300mm）对接焊缝的TOFD设置,时间窗和灵敏度的调节方法,切槽试块和横孔试块的形状尺寸,焊缝分区扫查、中心扫查和偏心扫查的要领;列出了18张TOFD自身质量和典型缺陷的识别图谱。特别推出了克服TOFD固有局限性的一些新方法。期望对国内正在积极推广应用的TOFD技术提供新借鉴。     

TOFD技术在薄壁堆焊层裂纹缺陷检测中的应用

研究了薄壁堆焊层裂纹类缺陷的TOFD检测技术,讨论了裂纹类缺陷的TOFD检测特征,分析了不同角度探头和不同探头间距检测结果的影响。结果表明,TOFD技术可以检测到表面下3～10 mm内的垂直裂纹,结合A扫描信号和B,D扫描图像的特征,能够有效地对裂纹状缺陷进行识别、定位和定量,为堆焊质量评价提供可靠准确的依据。     

TOFD检测中采用二次波评定近扫查面缺陷尺寸的方法

在TOFD检测过程中,因直通波宽度而产生的近扫查面盲区对检测影响很大。为精确定量位于近扫查面盲区的缺陷,制作了人工缺陷试块,对其采用常规TOFD以及TOFD二次波分别进行扫查。对比两种扫查方式所得TOFD图像可见,常规TOFD技术对近扫查面缺陷极易漏检且无法定量,而利用TOFD二次波扫查方式得到的图像能够显著分辨出缺陷并能精确定量,因此可弥补常规TOFD检测中对近扫查面缺陷检出能力的不足。     

TOFD检测中借助变型波确定缺陷偏心距及缺陷精确深度的探讨

在TOFD检测中，由于轴偏离误差的存在，当缺陷不位于探头连线中心时，软件对缺陷深度的计算是不精确的，且缺陷偏离探头连线中心的距离在现有的TOFD软件中不可测量。利用缺陷的变型波信号，通过测量缺陷纵波衍射信号和变型波信号的时间差，经程序迭代修正缺陷计算深度值，进而得到缺陷偏离探头连线中心的距离。理论推导及试验验证了该方法的可行性。使用该方法能够利用现有TOFD图像，得到缺陷偏心距及精确的缺陷深度信息。     

基于USB接口的超声TOFD检测系统研制及其应用

为了定量检测厚壁焊接结构中的缺陷,对基于USB接口的便携式超声衍射时差法(TOFD,timc of flight diffraction)的缺陷检测及定位系统进行了研究.为了便于缺陷的定量及定性识别,引入了信号互相关算法,实现了检测图像的校正.利用该检测系统进行了锅炉压力容器焊缝的检测.结果表明,该系统所获得的D扫描图...     

基于自适应滤波的超声杂波抑制方法

在超声衍射时差(time of flight diffraction,TOFD)法检测获取的回波中,作为固定存在的侧向直通波信号会导致近表面缺陷信号不易于识别. 针对这一问题,提出一种基于自适应滤波技术的杂波信号抑制方法. 该方法通过迭代滤波器自身参数,调节参考信号以满足待处理回波中杂波的时基抖动变化要求,并予以去除,从而分离出与其混叠的近表面缺陷信号. 阐明了基于自适应滤波技术的杂波信号抑制原理,并利用所提方法对计算机仿真信号及人工缺陷检测回波进行了杂波抑制处理. 结果表明,所提方法可有效滤除超声TOFD法检测回波中具有时基抖动特性的杂波信号,并提取近表面缺陷信号.     

基于超声杂波抑制的缺陷检测

超声TOFD(time of flight diffraction,衍射时差)法检测的D扫描图像中,作为背景杂波的侧向波与近表面缺陷波会发生混叠,致使近表面缺陷不易于检测. 针对这一问题,提出一种基于杂波抑制的缺陷检测方法. 该方法通过图像能量分布统计,确定背景杂波分量并予以去除,从而分离出与其混叠的缺陷信号,实现近表面缺陷的检测. 建立了的超声TOFD法检测信号的数学模型,阐明了基于图像能量分布的杂波抑制原理. 制作了人工缺陷试块及实际焊缝试块,并对其检测获取的图像进行了杂波抑制处理. 结果表明,提出的方法可有效去除图像中的非缺陷目标、提取近表面缺陷波,从而提高系统的有效检测范围.     

Shear-wave time of flight diffraction (S-TOFD) technique

Ultrasonic time of flight diffraction (TOFD) for sizing defects is based on the time of flight of the diffracted echo that is generated when a longitudinal wave is incident on a crack tip. This technique has the limitation during near-surface inspection due to signal superposition. Here, this limitation is overcome by using the shear wave-diffracted signal (instead of longitudinal wave) and hence called S-TOFD. Experiments were conducted on samples with defect tip closer to the surface of a flat plate sample to illustrate the utility of the S-TOFD technique. An increase in the flaw sizing accuracy, by using the shear wave-diffracted echoes from the tip and through the application of a signal processing technique (ESIT), was demonstrated.     

Reliability assessment of manual ultrasonic time of flight diffraction (TOFD) inspection for complex geometry components

Experimental probability of detection (POD) and probability of sizing (POS) curves are developed for the detection and sizing of surface-breaking cracks in components having complex geometry. A manual ultrasonic time of flight diffraction (TOFD) inspection system has been used to develop these POD and POS curves. Initially, it was assumed and subsequently verified that signal responses have a normal distribution. The effects of probe angle and probe center-to-center spacing on both POD and POS were observed. Unlike the PODs previously reported for conventional ultrasonic amplitude based flaw sizing techniques, the PODs associated with TOFD in the range of defect sizes considered here, exhibit a decreasing trend for a fixed set of experimental parameters. It is important to emphasize that the curves obtained in this work are specific to the geometry, specimen dimensions, set of notches and the specific probes used in the experiment. However, when using a manual TOFD inspection system, these curves can be useful for planning the risk-based inspection of components having complex geometry (such as a steam turbine rotor shaft).     

一种基于超声TOFD法的近表面缺陷检测模式

针对常规超声TOFD法存在近表面检测盲区的问题,提出一种纵波三次反射的TOFDW检测模式.分析了TOFDW模式的声传播特性,并阐明了该模式的检测原理.通过人工缺陷检测,研究了该模式检测信号和图像特征及检测灵敏度和精度.对实际焊缝进行了检测,并通过破坏性试验对无损检测结果进行了验证.结果表明,TOFDW模式能够识别常规模...     

2.25Cr1Mo钢试块缺陷的超声TOFD检测

基于超声TOFD技术检测缺陷位置和尺寸的原理,应用多通道超声TOFD检测系统检测了110 mm厚的2.25Cr1Mo钢试块中的横孔和切槽,给出了试块的D扫描和A扫描图像,分析了两者的对应关系.试验结果表明,缺陷位置和尺寸的误差＜5%,验证了超声TOFD方法在缺陷定位和定量上具有较高的准确性.为应用超声TOFD设备进行现场检测时获得的自然缺陷图像的评定提供了有效的依据.     

一种基于WMM的超声信号噪声抑制新方法

超声衍射时差（time of flight diffraction,TOFD）法存在接收的缺陷衍射信号能量低、易于被噪声干扰的问题.为了解决这一问题,根据TOFD法检测过程中两相邻测点回波中缺陷信号具强相关性、噪声信号具随机性的特点,在传统小波模极大值（waveletmodular maximum,WMM）方法的基础上...