多通道动态光弹成像系统的研制

为了研究多阵元超声聚焦声波在固体中的传播规律,研制了多通道动态光弹成像系统。该系统通过对超声阵列换能器中各阵元进行相位延时控制,获得了灵活可控的合成波束,能在固体中激励出焦点可控的聚焦声波,并可以模拟相控阵技术的声束扫查过程。通过采用动态光弹技术,可以观察超声聚焦声波在固体中的传播行为。该系统实现了多阵元超声聚焦声场的可视化,能够为利用超声聚焦声波检测缺陷的理论提供可视化的实验依据,对超声无损检测具有重要的指导意义。     

基于声-超声检测的薄钢板多焊点结构完整性评价技术

将声-超声检测方法用于汽车专用薄钢板多焊点点焊接头漏焊或脱落的快速检测中。采用波形和模态分析方法研究声-超声检测波在多焊点点焊结构中的传播机理,以此为基础提出相应的声-超声检测特征值评价点焊结构的完整性。试验中通过直探头激发和接收声-超声检测信号,通过对比钢板中声-超声检测信号的时频分布与理论频散曲线可确定结构中声-超声检测信号的模态组成,主要能量模态为A0模态Lamb波。研究显示A0模态兰姆波通过焊核在点焊结构中传播,发生相互叠加并在时频域上形成波包能量序列。该波包能量序列在时频域上的分布与焊核位置具有对应关系,通过时频分布中各波包的能量起伏能够直观判断焊核漏焊、脱落及其问题焊核的位置。此外还提出能够评价多焊点接头完整性的特征参数,对于提高检测效率、降低检测成本具有重要意义。     

各向异性单晶硅中声波时间反转自适应聚焦

1引言 在各向异性介质中,声波的传播速度与方向有关,这种传播特性会使聚焦声束产生散焦,研究如何克服这种因为传播速度各向异性而造成的相位畸变,具有重要的理论和实际意义.时间反转法(TR,time reversal)是一种新颖的聚焦方法,不需要了解介质的性质和换能器阵的结构就可以实现自适应聚焦.在时间反转处理过程中,用时间反转阵接收声波,并进行存储、时间反转后再发射,这时换能器阵各个阵元激发的声波将同时同相到达原声源处,实现自适应聚焦.近年来,这种聚焦方法引起越来越多的关注,Fink等在TR方法方面开展了大量而深入的研究,从理论上对时间反转法进行了论证,并开展了相应的实验研究.我们实验室也开展了水下波导介质和各向异性介质中时间反转法的研究,研制了一套数字式多通道超声成像系统.各向异性介质中声波时间反转法研究相当少见,在本研究中,选用本征单晶硅作为各向异性介质,研究时间反转法的自适应聚焦特性.     

复合板材的超声特征扫描成像检测

介绍特征扫描(F-scan)超声成像检测技术,研制复合薄壁板材的特征扫描超声自动成像检测系统,通过此系统提取复合材料中缺陷的特征参数,对检测结果进行多种形式(B,C,F,相位特征)成像,在适当的判断条件下,实现缺陷的判断和识别.超声波层析图像表明:此设计实现层状复合材料层间粘结情况、层状材料中密度分布状态的分析和直观显示.     

微小缺陷回波信号的成像方法研究

针对金属中微小缺陷在超声检测时回波信号较弱,利用时域回波信号对微小缺陷试块进行C扫描成像时图像噪声较大且信噪比较低的问题,借鉴医学超声影像领域中的背散射积分诊断技术,提出了一种通过计算缺陷回波信号的功率谱(PSD)和频域背散射积分(IBS)来表征微小缺陷的方法。在使用IBS对试块进行成像后发现成像的信噪比较时域成像有显著的提高,但图像出现了明显的网格化。对此提出了使用频域背散射补偿积分(IBSC)和频域背散射全宽带积分(IBSF)成像的两种改进降噪方法。实验结果表明,这两种改进的成像方法均能在保持成像具有较高信噪比的条件下抑制图像的网格化,但IBSC的计算量远小于IBSF,更适用于金属中微小缺陷的成像检测。     

基于FPGA的超声相控阵接收系统的研究

超声相控阵检测技术具有提高检测灵敏度、分辨力和信噪比等优点。该文基于现场可编程门阵列(FPGA)技术,控制接收部分的信号以完成电压隔离,放大,滤波处理并转换为低电压差分信号(LVDS)等功能,实现了超声相控阵接收控制系统的小型化和数据传输的高速化。实验结果表明,处理的信号满足所需要求,系统稳定,对相控阵接收系统的优化具有重要意义。     

游乐设施主轴的原位检测方法

研究了从端面入射超声波对轴类工件关键应力区域的原位检测方法。主要采用小角度纵波和横波对工件进行检测。用ABAQUS软件模拟了实际检测时值得注意的波型转换问题,同时用工件大端角代替裂纹的端角来模拟开口类缺陷与超声波作用后的波场。利用简单实用的缺陷定位程序可实现对检测缺陷的辅助定位。     

超声F-Scan成像技术检测双金属复合材料的方法

随着技术和需求的发展,人们对检测的要求不再仅仅是判断缺陷的有无,而是希望能够通过直观的图像显示出缺陷的全貌,从中得到可靠的分析结果。对于一些较薄的金属复合材料,手工检测存在很大难度,甚至无法进行检测。针对小构件、异形构件、薄壁金属复合材料工件,提出利用超声特征扫描成像检测系统对金属复合材料的质量进行检测。通过对时域超声信号的分析,从超声信号本身以及材料缺陷两方面进行特征提取和分析成像,给出结合层连接质量的定量化直观结果,减少扩散焊缺陷的漏检和误检问题,实现对双金属复合材料扩散焊质量的无损检测与评价。     

非线性超声检测信号提取的电路设计及测试

超声非线性测试系统的性能直接影响材料非线性系数测量的可靠性。在非线性系统中,相对于基频信号幅值而言,谐频幅值通常很小,难以观察。本研究对如何在所搭建的测试系统中提取需要的二次谐波信号进行了分析,并研制了相对应的滤波系统,给出高阶有源滤波系统的设计方案和对该系统进行了仿真,仿真结果证实:所研制的滤波系统实现了从大振幅信号中提取小振幅信号的功能,同时抑制了仪器自身所产生的部分非线性因素。     

纤维-金属层板粘接质量的非线性超声评价研究

传统超声检测利用超声波传播中遇到缺陷时波的反射、散射等特征进行缺陷检测和评价,实际上表征的是缺陷和周围介质的声阻抗差别。当超声波在材料中传播时,位错等微小缺陷会与其发生非线性相互作用,非线性超声检测就是利用这些非线性响应信号进行材料性能的评估和微小缺陷的检测,本质上反映的是微小缺陷对材料非线性的影响。文中从非线性超声理论出发,提出运用2阶和3阶非线性系数进行纤维-金属粘接层的评价,实验结果表明非线性系数可以表征粘接缺陷。