奥氏体不锈钢小径管焊缝缺陷多模式超声复合全聚焦成像研究

奥氏体不锈钢广泛应用于重大装备的关键部件中,而焊缝是整个装备的薄弱部位。在考虑超声波的多路径和易发生波型转换的特性情况下,进行奥氏体不锈钢小径管焊缝多模式超声相控阵检测方法研究。通过数值仿真,对比分析4种不同直达波检测模式和8种不同底面一次反射波检测模式对小径管焊缝中典型缺陷的检出能力。基于优选出的一种直达波检测模式和一种底面一次反射波检测模式,发展了一种多模式复合全聚焦成像方法。在此基础上,进行奥氏体不锈钢小径管焊缝缺陷检测试验。结果表明,多模式复合全聚焦成像方法可以很好实现小径管中多种缺陷检测,与单一模式全聚焦成像相比,多模式复合全聚焦成像方法不仅可以提高成像的信噪比,且可以大大减小伪像的产生。项目研究工作为奥氏体不锈钢小径管焊缝检测提供了可行的技术方案。     

声发射信号在带筋结构中的传播特性

为了研究带筋结构对声发射（acoustic emission,简称AE）信号传播的影响,分析了AE信号在带筋薄板和带筋薄壁圆筒2种带筋结构中的传播特性。首先,提出了多径传播模型,推导出了传感器的安装约束条件,可在时域中凸显出从带筋结构处散射的信号;其次,对不同频率的AE信号在不同高度带筋结构中的传播进行了数值模拟,利用构建的反射和透射系数量化表征了AE信号的传播特性;最后,实验结果验证了数值模拟的准确性。结果表明：AE信号在加强筋处会发生反射和透射,并伴随着模态转换演变出其他模态;反射和透射系数相对于激励频率和加强筋高度均呈现出非线性特征,激励频率越高,反射和透射系数对加强筋高度的变化越敏感。该研究阐明了AE信号在带筋结构中的传播机制,可为AE监测中优化传感器空间布置提供指导。     

缺陷超声回波信号特征提取与最佳特征子集的选择研究

针对超声检测中信号处理的特征提取问题,用包络提取方法对实际超声缺陷信号进行特征提取。在此基础上,研究了超声回波特征的评价与最佳特征子集的选择问题,基于Fisher可分性测度准则,提出了一种有效的特征评价和最佳特征子集选择方法,并给出了初步的实验结果,表明该方法比较有效,可以用于缺陷的识别与分类。     

超声相控阵阵列参数的建模与优化

声束聚焦是相控阵超声区别于普通超声的主要特点之一,本文在二维相控阵辐射声场的基础上仿真了三维辐射声场,并研究了不同的中心频率、阵元间距和阵元数对焦斑和焦深的影响及对横向分辨率和纵向分辨率的影响,结果表明合适的换能器参数对换能器探头的设计具有一定的研究意义.     

氢蚀430不锈钢中超声表面波的传播特性

对超声表面波在电解充氢430不锈钢中的传播特性进行了试验,使用ABWML-4ST-90°表面波探头、PCI卡采集超声波数据,利用公式得到衰减系数,并测定了充氢前后材料的显微硬度.结果表明:随着电解充氢过程的不断进行,超声表面波衰减系数显著增大,波速显著降低,与钢中氢浓度趋近于线性关系;当材料表面的氢浓度达到饱和后,衰减系数和波速也趋于恒定;不锈钢发生氢蚀后显微硬度出现了明显的下降.     

超声探伤中任一脉冲峰值的测量方法及缺陷当量算法研究

被测工件内部的缺陷位置是不可预测的。本文给出了当触发脉冲遇到缺陷反射面时，任一脉冲峰值的测量方法，以及缺陷当量算法研究与推导。这个算法不仅适用于远场区（Ｓ＞Ｎ），而且适用于近场区（Ｎ／２＜Ｓ＜Ｎ）。     

机械结构液体层厚度超声谐振的测量方法

针对机械结构安全运行的需要,进行机械结构液体层厚度超声谐振测量方法研究。基于垂直入射纵波在三层介质中传播的连续模型,通过对不同厚度液体层超声反射系数分析,提出一种基于超声反射系数谐振频率的液体层厚度测量方法。在对超声谐振测量系统进行标定的基础上,进行机械结构液体层厚度超声谐振测量试验研究,同时研究了3层介质的声学特性对液体层超声反射系数及厚度测量的影响。结果表明,液体层反射系数的谐振频率能够表征其厚度。在对测量系统进行标定的基础上,测量误差基本保持在5%以内。液体层两侧介质材料的变化对液体层的测量基本没有影响,但液体层介质材料的变化将对测量系统产生影响,需要重新对测量系统进行标定。     

光纤光栅在超声结构健康监测中的应用与展望

使用光纤光栅探测包含损伤信息的高频、小能量超声导波,是结构健康监测的关键技术和重点发展方向之一。首先,阐述了光纤光栅探测超声的基本原理,介绍了同时满足高灵敏度和大带宽的相移光纤光栅,揭示了光栅监测的角度相关性以及安装技术;其次,介绍了宽带光源解调法与可调谐激光解调法,将高速的小幅布拉格波长漂移转换为电压输出;然后,介绍了光纤光栅在冲击监测、声发射监测、声-超声监测三个方面的应用,着重以航空航天复合材料健康监测为例,讨论了损伤判断、定位及分类等功能的实现;最后,对光纤光栅在超声结构健康监测中的应用进行了总结和展望。     

钢板中电磁超声导波换能器主声束方向研究

针对电磁超声导波主声束传播方向受钢板中裂纹方向影响的问题,分析电磁超声主声束与磁场参数的函数关系,建立基于毕奥-萨伐尔定律的导波传播方向分析模型,研究换能器线圈工作导线的偏转角与导波传播关系的方向控制模型,实验验证了主声束方向可控及其裂纹检测能力.结果表明:钢板中电磁超声导波主声束传播方向垂直于换能器线圈工作导线,工作...     

超声信号的特征提取与选择在缺陷分类识别中的应用

超声缺陷回波信号的特征提取与选择是超声波检测的基础和关键。结合待检测超声信号的特点,在时域、频域上研究了超声缺陷信号的特征提取,提出SBS和SFS结合的特征选择方法。在满足识别准确率的同时,有效地降低了分类器输入向量的维数,提高了运算效率。     

Ultrasonic Multichannel Flaw Detector for Testing Rails with Signal Recording

Although automated testing instruments have been introduced intensely on the railways of Russia, up to 95% of hazardous flaws in rails are detected by ultrasonic two-line (removable) flaw detectors. The paper describes the functional diagram and basic functions of an ultrasonic detector of the new generation, AVIKON-01, with continuous recording of data. The instrument is supplied with the software package for analysis of testing results, and it has advantages of both hand-held removable flaw detectors and high-performance instruments for nondestructive testing of rails.     

超声缺陷回波信号的小波包降噪及特征提取

根据非稳态超声检测信号的特点，将小波包变换用于缺陷信号的降噪及特征提取问题的研究，并利用类别可分性判据和RBF神经网络分别对特征值提取结果进行评价。引入了平均阈值的概念，在此基础上研究了小波包降噪效果。提出了以选取小波包分解频带的能量作为缺陷信号特征值的方法。实际焊接缺陷的实验结果表明，小波包降噪效果明显；在特征数据得以压缩的同时，分类的可分性较高。     

An Analysis of Excitation Pulse Adjustable Signal of Ultrasonic Flaw Detection

This research focuses on the influence of the ultrasonic flaw detection circuit on the ultrasonic emission. A software simulation and the super-exploration test are adopted. The characteristics of the transmitting circuit, the spike wave pulse generator and the square wave pulse generator are analyzed by simulating the pulse amplitude, the square wave pulse width and the transmitting pulse damping of the pulse generator. On the basis of simulations and experiments the fact that the best pulse effect relies on a reasonable coordination of pulse width and damping resistance is further verified. By using double-high-speed output power switch, appropriate adjustments on square wave pulse generator help to excite twice the charge voltage than the spike pulse generator can stimulate.     

超声检测缺陷分类中信号处理方法的探讨

根据检波信号与射频信号所含信息量的不同，针对超声检测缺陷回波中的这两种信号进行了实验分析：用典型的金属缺陷信号来做比较，把同时采集到的两类信号分别进行特征提取，并用“类别可分性判剧”做定量对比；分别用BP网络和RBF网络对检波信号提取的特征值为依据进行缺陷分类，来比较这两种网络的性能差异。最后实验表明；基于射频和检测输出的缺陷信号，其可分性指标之间的差别并不明显；RBF网络比BP网络具有更快的学习速度，同时能够有效的提高分类器的泛化分类准确率。     

龙门横梁铸件与焊接件对比分析

随着近代工业的发展﹑焊接技术的进步﹑焊接工艺的提高,各种加工机械,采用焊接结构的例子已越来越多.实践经验证明:焊接结构具有生产周期短﹑重量轻﹑成本低﹑所需设备简单﹑改型快等许多优点.欧美等先进工业国家的机床更是逐步以焊接件或新材料结构取代了铸件结构.本文针对龙门钻床横梁,分别对铸件结构和焊接件结构进行有限元分析,比较两种结构的优缺点.     

基于VC++的超声探伤仪发射端信号测量与处理系统

为提高超声波探伤仪在使用中的可靠性和准确性,设计了探伤仪发射端性能参数测量系统,实现探伤仪发射端输出特性各项参数的测量和校准.系统以工控机(IPC)为核心,采用PCI-5124采集卡进行探伤仪发射端输出信号的采集.基于VC++平台,设计了测量系统人机交互界面,实现了数据采集控制及各项测量参数的信号处理算法.测试结果表明:系统可对超声探伤仪发射端输出的脉冲峰峰值、脉冲上升时间与持续时间、脉冲重复频率、中心频率、带宽以及发射端等效输出阻抗等特性参数进行测量与校准.     

超声无损检测中的缺陷识别与噪声抑制

在传统的小波信号处理器基础上,根据解析小波变换能准确提取信号相位的特性,利用超声检测信号的相位信息,提出一种新的多缺陷识别与噪声抑制算法。该算法充分运用超声信号的时域、频率和相位信息,能检测多个具有不同频谱特性的缺陷。实验结果表明该算法不仅消噪性能好,而且提高了缺陷的纵向分辨率。     

多试件超声检测及缺陷识别技术

针对单面平整航空件单件超声检测效率低下问题,采用多试件扫查及多图像平均方法,以提高检测效率。基于多图像平均方法建立了灰度图和二值图像双模板图像。以工件重心为控制点,对二值图像通过变精度最大互相关图像配准算法获得图像配准的旋转角度θ。对灰度图像绕重心旋转角度θ进行配准,再经过减影处理获得缺陷图像,从而实现特征提取和缺陷识别。航空锻件多试件超声检测实验结果表明,该技术可以明显提高航空件超声检测的效率和自动化水平。     

管子—管板角焊缝自动超声波检测系统的研制

针对化工生产设备和核电站中列管式热交换器中的管子—管板角焊缝 ,研制了自动超声波检测系统。介绍了该系统的控制原理、总体结构、扫描图像获取、扫描机械手设计和系统软件开发等方面的关键技术。该系统采用计算机控制扫描机械手扫描管子—管板角焊缝 ,并采集相应的超声回波信号 ,经过一定的处理后 ,显示和打印图形化结果。扫描结果中显示了焊缝所存在的焊接缺陷及缺陷的准确位置。系统可以检测到直径为 0 .5 m m的缺陷 ,检测一个点的时间小于 0 .0 2秒。经实际应用表明该系统完全可以满足工业现场要求。