基于多普勒参数的材料内部缺陷合成孔径超声成像

材料内部缺陷的形状、大小等信息是材料无损检测与评估的重要参数,传统的超声无损检测技术可以得到材料内部缺陷的当量信息,但缺少缺陷的量化信息及可视化信息,严重制约了超声无损检测技术在缺陷评估中的应用。本文结合合成孔径超声成像技术,采用多普勒算法及图像边缘检测技术,对材料内部缺陷进行了成像,通过对三类不同尺寸的人工缺陷进行合成孔径成像表明,该项技术提高了图像形状分辨率,得到了清晰的缺陷轮廓可视化信息,可为超声无损检测的定量分析与评估提供参考。     

基于二维延时叠加的激光诱导声表面波成像研究

激光诱导声表面波损伤成像是激光超声无损检测的难点之一,存在成像分辨率低、成像效果差、设备要求高等问题.针对这些问题,提出采用二维延时叠加成像算法提高成像质量.首先通过实验和仿真手段对激光超声扫描过程中产生的多种信号进行系统的分析,以此为基础改进激光诱导声表面波的成像算法.本文设置具有深度梯度的矩形裂纹缺陷和圆形缺陷,通...     

驱动内窥OCT的超声电机研究

光学相干成像技术(optical coherence tomography,简称OCT)是一种新型的成像探测技术。为了驱动血管OCT环向扫描,进行血管疾病的早期诊断,研制了直径约1mm的超声电机。为此,先后研究了直径为1mm的压电圆柱型超声电机,切角为0.8mm的压电方柱型超声电机,外径为1mm、内径为0.6mm的压电管型超声电机和空心金属方柱(边长为0.6mm)压电片复合超声电机。这些电机分别驱动OCT组成内窥探头,获得了不同分辨率的生物组织扫描图像,其最高纵向和横向分辨率达到7.5μm和6.5μm。简要介绍了超声电机的设计、模拟计算、实验方法和主要性能。     

超声相控阵检测参数对焊缝缺陷分辨率研究

由于特殊焊缝的内部结构复杂型,面临检测图谱成像质量差,缺陷识别定位困难等问题,选择最优的检测工艺参数对提高缺陷图谱成像质量成为研究重点.为了提高成像分辨率方便检测人员对缺陷图谱分析,基于CIVA仿真软件将试块进行三维建模,验证模型的适用型,并以晶片数量、探头频率、焦距作为独立变量,波峰波谷幅值差为响应量对试块进行仿真,运用响应面法对晶片数量、聚焦深度、探头频率工艺参数进行优化研究,并构建实验平台进行实验对比.结果表明:当横向分辨率最大即波峰波谷幅值差达到最大时,最终确定优化后的晶片数量为44、探头频率15MHz、焦距为40mm.     

合成孔径聚焦技术在超声衍射时差法缺陷长度定量中的应用研究

超声衍射时差法(Time of flight diffraction,TOFD)中由于探头具有一定声束宽度使得缺陷D扫描图像中存在甩弧现象,导致检测图像横向分辨率差,缺陷起始位置确定困难,长度定量误差大。为了提高缺陷长度定量精度,引入合成孔径聚焦技术(Synthetic aperture focusing technology,SAFT),并建立D扫描图像SAFT数学模型。借助CIVA仿真软件,对长度范围为5.0~45.0 mm的9个矩形槽进行TOFD检测D扫描模拟,并利用SAFT对D扫描图像进行处理与重建,结果显示缺陷的有效衍射信号得到增强,甩弧现象减弱甚至消失;对于长度为5.0 mm的矩形槽,经SAFT处理后,缺陷定量误差为-0.4 mm。将该方法应用到长度分别为5.0 mm和40.0 mm的表面开口槽试验D扫描图像处理中,缺陷长度定量误差分别为0.4 mm和0.8 mm。研究结果表明,通过D-SAFT技术能够有效提高缺陷D扫描图像横向分辨率,实现缺陷长度精确定量。     

碳纤维复合材料缺陷的超声检测及材料力学性能仿真研究

碳纤维复合材料内部结构的健康程度将直接影响到零部件的整体性能.采用高频超声衰减法对碳纤维复合材料进行内部无损检测.在超声波频率为30 MHz、探头距离工件表面1 cm、等离子水介质条件下,通过超声C扫描、X扫描,分析和确定内部缺陷位置及形状,并通过剖切试样,采用光学显微形貌表征对内部缺陷进行确证.采用ABAQUS对层间...     

一种铝合金薄板搅拌摩擦焊焊缝的超声快速检测方法

搅拌摩擦焊(Friction stir welding,FSW)薄板检测历来是一个难点,现在应用于薄板焊缝检测的方法多采用横波入射法及超声相控阵扇形扫查等,但这些方法都难以实现长直焊缝的快速检测与缺陷成像。采用超声相控阵C扫描直接从焊缝表面对焊缝内部缺陷进行C扫描,研究该技术对不同厚度薄板隧道型及未熔合缺陷的探测能力,开发一套用于快速相控阵检测的机械装置,并分析FSW焊缝表面对C扫描成像的影响。试验结果证明,采用超声相控阵技术对5 mm以上厚度板中0.3mm以上的侧孔及0.5 mm的平底孔具有良好的检测效果。     

超声相控阵技术在大厚度铝锻件无损检测中的应用

利用超声波相控阵环阵探头,采用动态聚焦技术对大厚度铝锻件内部缺陷开展无损检测技术研究。通过对法国M2M相控系统进行二次软件开发进行数据采集,并利用美国Parker公司ACR9000控制器,开发自动扫查及成像系统,结果表明,可以实现大厚度铝锻件自动超声波C扫描检测,能够检出埋深180 mm,大小为φ0.4 mm以上的平底孔当量缺陷。     

基于声压反射系数幅度谱特征的涂层脱粘超声C扫描成像检测研究

涂层脱粘常采用超声C扫描成像技术进行定量检测,但涂层厚度过小或探头频率较低均可使顺序界面回波混叠而无法直接采用C扫描方法有效表征脱粘。基于声压反射系数幅度谱特征,通过分析幅度谱极值与谐振频率随粘结界面反射系数的变化规律,提取幅值波动范围、谐振频率阶数两个幅度谱特征重构C扫描图像。采用该方法对厚度0.3 mm环氧树脂基涂层/5 mm铝板构成的含10×10 mm界面脱粘试样进行定量表征,重构C扫描图像定量的脱粘尺寸相对误差分别为4.9%和1.0%。该技术可以克服传统超声C扫描成像的局限性,提高涂层脱粘尺寸定量精度。     

基于数学形态学的超声C扫描图像校正方法

通过分析表面波对超声C扫描图像的影响发现,由于超声探头纵向分辨率的限制,对缺陷回波采样过程中叠加的表面回波分量在超声C扫描图像中形成了不均匀分布的图像背景,影响了超声无损评价的准确性.针对上述问题,采用基于数学形态学的形态滤波方法对C扫描图像进行了校正.试验结果表明,通过形态滤波,超声C扫描图像中的不均匀背景得到了校正,同时保留了缺陷的结构特征,进一步对图像进行阈值分割,分割结果准确性明显提高.