复合材料结构中R区超声反射信号特征及其检测应用

R区是复合材料结构中的重要几何过渡区和连接区,利用超声反射法检测时,入射声波在R区形成的反射信号的复杂性明显影响了缺陷的判别和评定。为此,采用宽带窄脉冲超声检测方法,通过专门设计的超声检测系统及水膜耦合换能器,提取和分析来自实际复合材料结构R区的超声反射信号的时域特征,结合超声检出结果进行解剖验证分析。结果表明:采用水膜耦合可以获得较好的声学耦合效果和稳定的超声反射信号;来自R区分层等缺陷和R区层间界面及树脂界面的反射信号在其单周特性、幅值特性、多次反射行为等方面存在明显的时域差别,基于此特征,可有效地进行复合材料R区缺陷的判别和定位,并有效地检出R区近表面单个铺层深度(约0.13 mm)的分层;基于此信号特征的B扫描为复合材料结构中R区缺陷的检测与评估提供了一种非常直观的可视化方法。     

表面裂纹的激光超声深度测量

采用激光超声检测技术对不同深度的铝合金6061表面微裂纹进行了检测。通过搭建激光超声检测试验平台,得到不同缺陷深度的表面裂纹的缺陷信号,分析了缺陷信号的时域信号特征。研究表明:利用反射回波的震荡时间差可以定量评估裂纹深度,从而实现金属表面微裂纹深度的定量检测;通过检测不同深度的Q235钢的表面缺陷,证明了利用震荡时间差定量检测表征缺陷深度的正确性,研究结果具有一定的应用价值。     

适用于聚焦探头的铸件缺陷定量评价方法研究

从探头声场的理论分析入手,将缺陷表面的声场分布简化为高斯分布,确定了当缺陷位于聚焦声场时,缺陷反射信号幅度与缺陷尺寸之间的关系,并利用面积幅度试块等工具,对上述定量关系进行了试验验证。结果表明,提出的平底孔缺陷反射信号幅度与缺陷尺寸定量关系和试验结果表现出较好的一致性,提出了适用于聚焦探头的缺陷定量评价方法。     

多层板缺陷的超声Lamb波检测

针对多层板中缺陷的超声Lamb波检测,计算并分析了钢板-铝板-铜板多层结构的频散曲线以及位移波结构,提出了一种多层板结构中缺陷的检测方法,并进行了数值验证。数值计算表明,采用0.2 MHz的低频Lamb波检测时,多层板中各板层缺陷均产生反射信号;采用1 MHz的高频Lamb波A0模态检测时,只有铜板层中的缺陷产生反射信号,采用S0模态检测时,只有钢板层中的缺陷产生反射信号。因此,根据对多层板频散曲线和波结构的分析结果,可以选择频率与模态合适的Lamb波来实现对多层板中特定板层缺陷的检测。     

复合材料拉挤长梁缺陷的超声表征与评估

提出了一种利用单脉冲超声波在复合材料拉挤长梁结构中产生反射行为的缺陷表征与评估方法，设计制备了不同的拉挤试样，构建了单脉冲超声试验系统，分析了单脉冲超声波在复合材料拉挤长梁中产生的反射行为与时域信号特征，研究了单脉冲超声波信号时域特征、图像特征与拉挤长梁内部缺陷行为之间的声学联系，建立了缺陷的超声表征和评估方法。试验结果表明，单脉冲超声波在复合材料拉挤长梁中产生的反射行为与其内部缺陷存在信号和图像映射关系，据此可以有效实现复合材料拉挤长梁内部缺陷表征与检测及定性定量评估，表面检测盲区达到单个铺层厚度(约0.125 mm)。该研究为复合材料拉挤长梁提供了一种非常有效的超声表征与评估方法，取得了很好的实际应用效果。     

带内倒角管道对接焊缝超声检测信号的特征

将管道对接内壁倒角几种结构的超声反射信号,与未熔合、未焊透缺陷的超声反射信号特征进行分析、对比及判断,确定了超声反射信号的特征,并进行了超声检测的实例验证,避免了检测中的误判。结果可供同行参考。     

反射横波筑底衍射纵波检测焊缝下表面开口缺陷的研究

介绍了利用横波和纵波的声速差,使底面反射横波信号和底面开口缺陷上端点衍射纵波信号产生位置差的方法,将两个实际位置差极小(即底面开口缺陷自身高度)的两个回波信号在显示屏上有效分开、清晰识别,从而实现对下表面开口缺陷的有效检测。试验测试使用普通横波斜探头和纵波斜探头及常规A型脉冲反射式超声检测仪,测试结果证明该方法对下表面表面开口缺陷可有效识别并准确定位。     

带涂层圆柱形零件表面缺陷的激光超声特性

采用激光超声技术探究带涂层圆柱形零件表面缺陷的检测原理,基于有限元法建立了带有涂层金属圆柱形零件表面的数值模型,展开了带涂层圆柱表面缺陷激光超声特性的研究。通过数值模拟分析了涂层以及表面缺陷深度与激光超声表面波之间的关系。研究结果表明:涂层的存在会造成圆柱表面瑞利波的色散,且色散程度与涂层厚度有关;当表面有裂纹存在时,经过缺陷反射后的信号中存在与缺陷深度相关的特征波峰RR与RS,并且RR与RS到达的时间差!t与缺陷深度之间存在着分阶段线性关系,临界点与涂层厚度有关;经过缺陷后的透射信号的频域波形幅值随着缺陷深度的增加而减小。     

不锈钢增材制造件表面缺陷激光超声检测

利用激光超声技术检测增材制造件表面缺陷,采用有限元方法模拟热弹机制下激光激发超声波的传播过程,对不同探测位置接收的表面波反射信号进行了分析,研究缺陷的深度和宽度对表面波反射信号的影响。对316L不锈钢增材制造件进行了激光超声检测试验,验证了该模型的正确性。利用小波软阈值去噪算法处理采集到的激光超声信号。结果表明,数值模拟与试验结果基本一致,表面波与缺陷作用产生的RS波和RR波的到达时间差可以检测缺陷的深度,缺陷的宽度对检测结果几乎无影响。     

不锈钢增材制造件表面缺陷激光超声检测

利用激光超声技术检测增材制造件表面缺陷,采用有限元方法模拟热弹机制下激光激发超声波的传播过程,对不同探测位置接收的表面波反射信号进行了分析,研究缺陷的深度和宽度对表面波反射信号的影响。对316L不锈钢增材制造件进行了激光超声检测试验,验证了该模型的正确性。利用小波软阈值去噪算法处理采集到的激光超声信号。结果表明,数值模拟与试验结果基本一致,表面波与缺陷作用产生的RS波和RR波的到达时间差可以检测缺陷的深度,缺陷的宽度对检测结果几乎无影响。     

二维结构中亚波长缺陷的超声特征

在复合材料中,对于亚波长缺陷的检测还比较困难。基于包含铝和水的二维结构,通过时域有限差分法仿真研究了亚波长缺陷的超声特征,结果表明:当缺陷尺寸和缺陷间排列位置改变时,超声反射信号波形出现了相应的改变,这可以用于从反射回波中提取特征,从而确定亚波长缺陷的尺寸及排列位置。     

加垫板对接焊缝超声波检测中非缺陷信号的识别

在加垫板对接焊缝的超声波检测中,通常采用在焊缝的双面双侧布置探头进行半波程扫查的方式进行检测。对于钻杆接头与本体连接焊缝的检测,由于只能从单面进行探测,则必须同时进行半波程与全波程扫查,才能检测到整个焊缝截面,但全波程扫查时,不可避免地会出现焊缝余高表面、焊缝底部垫板端角部位的反射信号,常与内部缺陷信号混杂在一起,影响检测人员对缺陷信号的正确识别。针对这一问题,设计加工模拟焊接试板,实验分析了该类结构检测中各种非缺陷信号的来源和反射波的特征,得出了这些信号的识别方法。     

HHT在粗晶材料超声检测中的应用

超声检测粗晶材料时,结构噪声会严重降低检测信号的信噪比,造成缺陷反射波很难分辨出来。为提高检测信号的信噪比,增加粗晶材料超声检测的可靠性,本研究采用希尔伯特-黄变换(HHT)对检测信号进行分析处理。用超声检测系统对材料进行检测,采集粗晶材料测试数据;通过经验模态分解获得组成信号的本征模态函数,并经过希尔伯特变换得到不同模特对应的边际谱;分析信号的时频信息,去除噪声信号,提高了信噪比,使缺陷反射更加明显。实验结果表明:HHT能够有效去除无效的结构噪声,提高信噪比,缺陷反射更加突出。     

近表面缺陷的超声TOFDR和TOFDW检测

针对超声TOFD方法存在近表面检测盲区问题,提出了基于二次波的综合超声衍射反射回波方法(TOFDR)和缺陷W衍射反射方法(TOFDW)的检测模式。分析了TOFDR和TOFDW检测方法的超声传播特性,阐明了2种方法的检测原理,研究了它们的近表面理论检测能力。对于TOFDR检测方法,缺陷越近表面,D扫图像分辨特征越好。对于TOFDW检测方法,总体分辨能力大于TOFDR方法,但对于特别浅的近表面缺陷,声波难以识别,而将这2种检测方法综合应用,通过调整检测工艺参数可对近表面缺陷进行识别。通过对人工缺陷试样的检测,研究了综合2种方法结合条件的新检测模式的信号图像特征以及检测灵敏度,2种检测方法结合产生的D扫图像能很好的发现埋藏深度为1 mm的缺陷。     

基于小角度纵波检测技术的钎焊界面缺陷检测

基于超声小角度纵波检测技术,采用非接触聚焦直探头,调节合适的声束入射方向,提取钎焊界面的超声反射信号,利用超声信号特征幅值来识别缺陷并完成超声成像,判断钎焊界面是否存在缺陷.3种样品的钎焊界面状态分别为焊接良好、存在人工缺陷和存在工艺缺陷,且检测样品表面所在平面与钎焊界面所在平面的夹角均为7°.检测结果表明:针对检测样...     

铝板表面缺陷的激光超声可视化检测

激光超声可视化检测技术是一种新型检测技术，与传统检测方法相比，该技术具有检测速度快、检测距离远、无检测盲区等优点。研究了一种基于超声信号峰峰值三维最大振幅及三维波场重建的检测算法，搭建了基于脉冲激光激励、压电探头接收超声信号的激光超声可视化检测系统，并对铝板表面裂纹缺陷进行检测。试验结果表明，激光超声可视化检测技术可快速检出铝板表面的裂纹缺陷，并且能够三维地显示表面裂纹的位置及大小信息，能够实时显示出三维超声波场的传播及反射情况。     

钢板缺陷的脉冲漏磁检测系统设计及试验

基于脉冲漏磁检测技术检测钢板缺陷,实现钢板表面和背面缺陷的区分。利用设计的钢板脉冲漏磁检测系统,提取了钢板表面和背面缺陷的信号,分析在脉冲信号激励下的缺陷漏磁信号特征。根据信号电压峰值和电压谷值同步曲线区分缺陷,编写了基于Labview的检测程序,实现了钢板表面和背面缺陷检测和区分。在实验室条件下,通过设计的脉冲漏磁检测系统,对刻有矩形槽的钢板进行了检测。试验结果表明,基于脉冲漏磁检测技术,利用电压信号峰值和谷值同步采样曲线,可对钢板表面和背面缺陷进行检测和区分。     

表面波检测中缺陷的当量深度确定

针对采用表面波检测工件表面、近表面缺陷(d<2λ)时无法测定缺陷深度这一问题,通过理论计算不同距离处具有一定长度、不同深度的人工模拟裂纹缺陷反射回波与工件棱边(可视为无限长、无限深裂纹)反射回波之间的波幅差△值,并与实际检测得出的数据进行线性拟合。试验结果表明,理论计算值与实际检测值吻合情况良好,因此可以通过理论计算作出相应的DGS曲线来对表面及近表面缺陷进行相应的当量深度估算,弥补了该领域的空白。     

冷冻水管道腐蚀缺陷超声导波检测

采用超声导波检测方法,对中央空调冷冻水管道腐蚀缺陷进行了检测。对导波反射回波信号进行标定,拆除保温层对疑似缺陷进行验证,计算缺陷处管道周向腐蚀减薄率,并分析了影响缺陷回波信号的因素。结果表明,超声导波检测能够实现腐蚀缺陷的快速检测与定位;波包在支管与大小头处发生模态转换与发散,使得其后的区域成为检测盲区;导波信号在管道外壁腐蚀层的吸收作用下迅速衰减,沿长度方向的反射回波强度迅速下降。     

基于神经网络双向联想记忆的超声缺陷分类与识别

本文将神经元网络的联想记忆模型用于超声反射回波信号的识别与分类,对人工缺陷的超声信号分析处理结果表明：采用双向联想记忆方法进行缺陷识别与分类是可行的,为超声缺陷的诊断提供了一条新的途径