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。     

双合金整体叶盘连接界面的超声检测实验研究

扩散焊连接的双合金整体叶盘可能会在界面处产生缺陷,采用超声检测是控制界面缺陷的最佳方案,然而声阻抗差异和复杂的几何结构给超声检测的准确性和可靠性带来极大困难。本文提出一种利用90°声反射镜将超声波信号入射到盘件内孔孔壁的检测方法,实现了双合金整体叶盘连接界面的检测。在灵敏度、信噪比等方面实验研究了该方法对于双合金整体叶盘界面的检测能力。结果表明,本文方法的检测灵敏度可以达到Ф2.0 mm平底孔当量,在实际盘件的检测中超声检测结果与金相分析结果吻合较好,验证了本方法的可靠性。     

粉末涡轮盘夹杂缺陷的超声检出概率

缺陷的检出概率是零件损伤容限设计和寿命预测的重要基础数据。针对发动机中的关键转动件——粉末涡轮盘中的夹杂缺陷,进行了超声检出概率研究。制作了不同埋深不同孔径的平底孔人工缺陷试样,模拟粉末盘中的非金属夹杂缺陷。采用6组探头的超声水浸分区聚焦检测工艺对上述人工缺陷试样进行检测,获得了不同缺陷的超声检出概率数据,并绘制出缺陷检出概率(POD)曲线。结果表明,采用特定的检测工艺,在95%的置信水平下,以90%概率检出的缺陷当量尺寸为0.167mm。     

金属蜂窝钎焊结构焊缝质量的超声C扫描定量评价工艺

针对金属蜂窝钎焊结构超声C扫描检测工艺不规范,难以有效定量评价焊缝质量的问题,开展了超声C扫描定量评价工艺研究.建立了蜂窝钎焊结构表征模型,指出有效声束尺寸是影响检测的主要工艺参数.进行了多组工艺试验.结果表明,声束直径在蜂窝尺寸的0.7倍以下能够获得满足定量评价要求的C扫描图像,频率和扫描间距对图像质量也有一定影响.编制了定量评价软件实现了金属蜂窝钎焊结构焊缝质量的超声C扫描自动定量评价.     

超声换能器声场的模拟和可视化研究

了解超声换能器声场的分布对于检测精度和灵敏度的提高、检测工艺参数的优化都起着至关重要的作用。为了更直观地分析超声换能器的声场,提高对超声波产生和传播机理的理解,利用多元高斯声柬模型,对超声换能器辐射的声场进行了计算机模拟和可视化,开发了具有良好用户界面接口的声场模拟程序。试验结果表明,模拟结果能够比较准确地反映声场的实际分布。     

基于超声环阵相控阵的变孔径聚焦检测技术

超声相控阵检测技术在检测效率方面的优势,使其有望取代分区聚焦检测法而用于粉末高温合金盘件的缺陷检测。为了解决超声相控阵检测在焦点尺寸控制、灵敏度一致性和近表面分辨力等方面的问题,采用模拟试验和试验验证的手段研究粉末涡轮盘的超声相控阵检测技术,提出变孔径超声相控阵聚焦检测方法。结果表明:该方法可使检测灵敏度的一致性由5 dB优化至3 dB,近表面分辨力减小到3.2 mm;与传统的分区聚焦检测方法比较的结果表明,采用本方法具有与分区聚焦检测接近的缺陷检出能力,同时可将检测时间缩短至原来的1/4。     

超声相控阵延迟时间的声速校正及在复合材料中的检测

针对复合材料各向异性会导致声速随声波传播方向变化的现象,提出一种沿声波传播方向对相控阵延迟时间进行声速校正的方法.采用时域有限差分数值仿真方法分析相控阵超声波束在复合材料中的传播特性,验证提出的声速校正方法.搭建相控阵超声检测系统,对碳纤维增强树脂基复合材料平板试样进行检测实验,结果可见声速校正后近表面区域信噪比和缺陷检出率明显提高.研究表明所提出的相控阵延迟时间声速校正方法可缓解相控阵超声波束扩散,提高各向异性材料检测能力.