基于曲晶片相控阵超声的细长轴类锻件检测仿真与试验

细长轴类锻件的缺陷方向通常与轴线平行,因此一般超声检测采用纵波直探头在锻件圆周面上进行扫查。由于细长轴类锻件的直径较小,其圆柱曲界面与探头很难实现完全接触而使得耦合层厚度不均,进而导致超声波透射系数减小以及检测灵敏度下降。为实现对细长轴类锻件缺陷的有效检测,从理论上分析了圆柱曲晶片及曲晶片相控阵的检测原理,提出了曲晶片超声相控阵聚焦技术。通过仿真软件CIVA对常规探头、曲晶片探头以及曲晶片相控阵探头形成的声场聚焦分布规律进行研究,设计加工了曲面对比试块和带人工缺陷的细长轴类小型锻件,开展了平面晶片和曲面晶片的相控阵探头超声检测试验,验证了提出的曲晶片超声相控阵聚焦方法的可行性与合理性,结果表明该方法的检测灵敏度和定位定量精度均优于常规直探头和平晶片相控阵探头的。     

304不锈钢扩散焊界面的超声非线性成像

运用信号处理技术对扩散焊界面的超声非线性行为进行了研究.首先通过控制焊前表面处理和焊接工艺制备了具有典型缺陷的扩散焊接头,并对其进行超声检测,获得了反映界面状态的超声信号数据.在固相连接接头超声非线性的理论分析、界面超声非线性图像、界面显微特征和接头抗剪强度的基础上,研究了不锈钢扩散焊接头不同界面状态的超声非线性效应.结果表明,非线性超声检测对弱结合缺陷比较敏感,可在一定程度上将超声C扫描成像和超声非线性成像结合起来实现扩散焊接头的无损检测.     

基于超声无损检测的扩散连接界面缺陷尺寸评估

针对扩散连接界面缺陷的无损检测问题,开展了人工缺陷试样的水浸超声检测试验研究,提出了扩散连接界面缺陷超声响应模型,开发了一种通过超声检测评估界面缺陷厚向尺寸的检测手段. 首先利用扩散连接的方法制备了带有人工缺陷扩散连接试样,采用30 MHz的入射波频率,对试样进行水浸超声无损检测. 基于超声无损检测原理提出了未焊合缺陷的超声响应模型,引入扩散连接界面劲度系数K作为桥梁建立起超声反射波反射率与界面缺陷尺寸之间的联系. 通过特定检测位置的超声反射波数据和实际微观缺陷尺寸数据拟合确定超声响应模型常数,进而实现基于超声无损检测的界面缺陷厚向尺寸评估. 结果表明,传统超声C扫描一般只是定性地反映缺陷存在与否,而厚向尺寸评估方法的提出在一定程度上为超声C扫描做了补充,有助于缺陷尺寸的定量检测,实现缺陷危害等级的评估.     

带凸面声透镜的相控阵超声检测技术

带凸面声透镜的相控阵超声技术通过设置与工件表面曲率相匹配的凸面透声楔块来改善平面探头与凹面工件的界面耦合效果,同时,凸面声透镜在圆周方向上有一定的声束聚焦作用,可有效降低凹界面的耦合损失对检测造成的不利影响.将带凸面声透镜的相控阵超声技术应用于承压设备插入式管座角焊缝的质量检测,结合实时成像技术,可以直观地显示缺陷的位...     

搅拌摩擦焊焊缝缺陷形态对超声相控阵检测的影响

搅拌摩擦焊缺陷界面紧贴、细微、取向复杂,常用的检测方法在角度选择及缺陷判别上存在难点,超声相控阵可在单一探头上实现多角度聚焦扫查。以不同形态未焊透(LOP)和隧道孔作为研究对象,采用超声相控阵扇扫,研究了界面取向和曲率对检测的影响。结果表明:超声相控阵扇扫可不移动探头对未焊透和隧道孔进行精确识别;平直未焊透界面检测受界面取向及入射角的共同影响,信号强度与声束和界面偏离垂直的程度呈反比,弯曲未焊透界面检测受界面曲率影响,信号强度与曲率成反比,综合多角度检测得到的角度-幅值曲线可以判断未焊透界面是否弯曲。     

连续SiC纤维钛基复合材料制件的超声底波监控检测

针对连续SiC纤维增强钛基复合材料(TMCs)制件的制备工艺特点,分析了TMCs制件可能产生的缺陷及其超声检测难点,对TMCs整体叶环纤维/钛合金结合界面处的空洞类缺陷的超声底波监控结果进行模拟仿真,并对特定尺寸TMCs整体叶环进行了缺陷检测;结合超声检测试验和解剖分析结果,分析了TMCs整体叶环结合界面处出现的空洞类缺陷的特征,确定了底波监控在TMCs整体叶环纤维/钛合金结合界面超声检测缺陷信号识别中的作用,为TMCs制件内部质量的超声检测提供了技术支持。     

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：针对检测样品的最佳入射角α为4°，该方法可有效检出当量直径2.0 mm人工缺陷和钎焊界面工艺缺陷，成像结果能够准确并直观地判断出钎焊界面缺陷。最后，通过检测样品解剖分析验证了小角度超声纵波检测技术对钎焊界面缺陷检测的准确性。     

黏接结构弱黏接缺陷的非线性超声评价

利用ABAQUS有限元软件建立了非线性超声检测有限元模型,计算了弱黏接缺陷的尺寸对超声非线性系数的影响。计算结果表明:随着界面弱黏接缺陷尺寸的增大,超声检测信号基波幅值和二次谐波幅值逐渐减小,而超声非线性系数呈单调增大趋势。对5个含有不同弱黏接缺陷尺寸的AZ31镁铝合金黏接结构试样进行了非线性超声检测,研究发现试验结果与有限元计算结果相吻合,表明了非线性超声检测方法对黏接结构弱黏接缺陷检测的有效性。     

扩散焊接头缺陷超声C扫描检测能力分析

扩散焊界面缺陷的检测是目前无损检测领域的难点之一. 为研究超声C扫描对钛合金扩散焊接头小缺陷的检测能力,以钛合金为研究对象,制作了含有不同尺寸和类型缺陷的扩散焊试件,研究了步进长度和检测频率对检测能力的影响,最后通过破坏性测试结果对其进行验证. 结果表明,使用较小的步进长度和较高的检测频率,可提高检测的准确度,但扩散焊界面存在大量接触型和微小型缺陷,因此采用超声法难以对其进行精确定量.     

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...     

基于MATLAB的超声无损评价系统

信号２技术用于超声无损检测及评价，能大大提高检测的可靠性。本文建立了一个基于ＭＡＴＬＡＢ的集成化的超声波无损检测和无损评价系统，该系统休信号采集、分析、处理、评价于一体，还有典型缺陷库，用于超声波无损检测和评价时十分方便。系统不但具有常规信号处理功能，如滤波、频谱分析，而且能处理超声无损检测中的各种噪声，此外还能进行小波分析和小波包分析。该系统基于ＭＡＴＬＡＢ和Ｗｉｎｄｏｗｓ９５，有很强大的数值运     

Ultrasonic image restoration based on support vector machine for surfacing interface testing

In order to restore the degraded ultrasonic C-scan image for testing surfacing inteoface, a method based on support vector regression （SVR） network is proposed. By using the image of a simulating defect, the network is trained and a mapping relationship between the degraded and restored image is founded. The degraded C-scan image of Cu-Steel surfacing inteoface is processed by the trained network and improved image is obtained. The result shows that the method can effectively suppress the noise and deblur the defect edge in the image, and provide technique support for quality and reliability evaluation of the surfacing weld.     

类岩石材料破裂声发射的光纤光栅传感监测技术

针对岩石破裂声发射检测中的常规检测仪器抗电磁干扰差、灵敏度低、可靠性差等不足,提出采用光纤光栅传感技术来实现声发射检测,分析了光纤光栅传感检测应变和声发射的机理,组建了相应的声发射检测模拟实验系统,给出了模拟实验的500kHz激励声信号和光纤光栅传感响应信号。利用软件RFPA进行了岩石破裂的数值模拟,选择水泥河砂作为主要原料的砂浆材料,制作了类岩石材料实验试件,并在单轴数控压力机上进行了岩石试件加载破裂声发射实验,用光纤光栅传感器来探测和记录声发射能量及声发射累计次数,证明该传感器能实现声发射检测。     

基于ARM的便携超声检测系统的研制

为了提高超声检测的效率和可靠性,研制了基于ARM的超声波数字化检测仪。检测仪利用现场可编程门阵列（FPGA）强大的逻辑处理,通用串行总线（USB）接口与PC机相连构成主机／从机系统,实现了超声检测的信号发射／接收、采集处理、存储显示和传输。试验表明,检测仪增益达120dB,最小调节步长1dB,探测灵敏度余量〉60dB,动态范围为29～31dB,具有数据传输快、精度高、性能稳定、便于携带和具备热插拔性的优点。     

CFRP层板低能冲击损伤的非线性超声兰姆波检测技术研究

CFRP层板中不可见冲击损伤的线性超声响应特征很弱,由此提出CFRP层板中低能量冲击损伤的非线性超声Lamb波检测方法。首先搭建非线性超声Lamb波检测平台,提出Lamb波激发方法并分析其模态构成,其次判定各模态是否满足非线性超声Lamb波检测条件,最后分析线性及非线性超声检测特征对损伤的敏感程度,提出检测不可见冲击损伤的非线性特征参数。研究结果表明,相对非线性系数对3、5 J低能量不可见冲击损伤具有较高的检测灵敏度,能够用于该类损伤的无损检测。     

面状缺陷超声检测图像的正演合成

为了辅助焊接缺陷超声检测的逆问题分析，通过建立仿真模型，对面状缺陷的超声检测信号进行仿真预测并对检测图像进行正演合成. 首先采用多高斯声束理论对声波在楔块、界面及被检测试件中的传播过程进行描述；其次采用Kirchhoff近似理论描述声场和面状缺陷的作用结果，制作了底面开口槽作为面状人工缺陷，并进行超声检测. 同时对人工缺陷超声检测的一维信号进行仿真预测，并正演合成二维图像. 将实际检测结果和模拟仿真结果进行比较，验证仿真模型对检测结果预测的有效性. 结果表明，正演合成图像和实际检测图像具有很好的一致性，所建立的仿真模型可辅助焊接缺陷超声检测逆问题分析.     

奥氏体不锈钢焊缝超声TOFD检测中声波传播特性分析及其应用

由焊缝组织引起的声波衰减及散射严重影响奥氏体不锈钢焊缝的超声TOFD检测效果,这在无损检测方面是亟待解决的难题.文中分析焊缝中各角度检测声束形成的缺陷衍射波幅度及检测信号信噪比特征,揭示声波传播特性的影响因素.结果表明,不锈钢焊缝中的超声波传播具有明显的各向异性特征,柱状晶生长方向与声束入射方向的夹角对检测波衰减及散射具有显著影响;文中结合金相结构图建立焊缝组织模型进一步解释了声波传播各向异性的形成机理;并以此为基础提出一次波检测方法和二次波检测方法,获得了较好的检测效果.     

面积型缺陷相控阵超声检测可靠性的研究

面积型缺陷与超声声束相互作用时,由于其取向的不同,会使检测结果产生变化,从而影响超声检测的检出能力,即检测可靠性。本文针对相控阵超声检测,选取厚度55mm碳钢试块中高度为1mm~10mm的底面开口槽为研究对象,设置缺陷高度为变量,缺陷偏角在90°±9°范围内变化,计算了缺陷的检出率,实验结果和模拟结果符合较好。