快速线性阵列超声波相控阵自动检测

基于超声波聚焦原理,提出借助声透镜实现线阵相控阵探头的二维聚焦的方法。通过声场模拟对比了普通线阵相控阵和改进型相控阵的声场分布;通过试验得到了上述两种手段对同一铜钢堆焊结构的C扫描检测图像,并将检测结果与常规单晶片点聚焦探头的检测结果进行了对比。理论分析和试验结果均显示,改进后的相控阵系统能够有效地使线性阵相控阵探头实现二维聚焦,其C扫描结果与常规单晶片探头的检测结果吻合良好;在保证检测准确性和可靠性的前提下,扫描效率也得到了显著的提升。     

超声相控阵技术的仿真试验

超声相控阵技术是一种先进的超声无损检测技术。超声相控阵技术通过对超声阵列换能器中各阵元进行精确延时控制,获得灵活可控的合成波束,并可随意控制聚焦点的位置。利用仿真相控阵合成聚焦技术的方法,搭建了一个16阵元、超声信号发射、接收和处理试验系统。利用该系统对缺陷试块进行了检测试验,试验结果与实际试块缺陷情况吻合。通过对试块缺陷的检测试验,对比聚焦与不聚焦的检测效果,证明了相控阵合成聚焦技术可以极大地提高检测的信噪比和灵敏度,验证了相控阵聚焦可以提高检测能力。     

超声相控阵成像仿真系统研制

采用VC++与Matlab混合编程的方式,研制了一套超声相控阵成像仿真系统,实现了一个可视化、便于操作的超声相控阵仿真环境。仿真系统主要由探头、缺陷和成像三个模块组成。探头模块完成探头参数和超声声速的设置,且可分析显示探头声场辐射及其声压指向性等特性;缺陷模块设定仿真缺陷类型和成像方式;成像模块是在探头模块和缺陷模块的基础上,完成探头发射超声波,控制声束偏转聚焦,接收回波信息并对其进行取包络、对数压缩、DSC变换等一系列信号处理,最终将缺陷图像还原出来。     

大口径管材在线相控阵超声探伤的工艺设计

大口径管材探伤要求横向缺陷、纵向缺陷以及分层缺陷100%全检测。采用常规超声检测时,除了检测效率较低,机械调节复杂外,对于横向缺陷的检测也存在漏检的可能。相控阵技术通过控制阵元间的不同发射接收延时,实现超声波波束的聚焦偏转以及电子扫查等功能,大大提高了管材检测的缺陷检出率及检测效率。描述了不同类型缺陷的相控阵探伤工艺设置,完成了采用相控阵系统在大口径管材自动化在线探伤系统的设计。     

基于PCIE总线的超声相控阵检测系统

基于PCIE总线设计了一种的超声相控阵检测系统,对系统的工作流程和功能组成进行了简述,重点研究了阵列探头、超声发射和接收通路、数据缓冲处理及反演成像等关键技术。通过理论计算、数值模拟和试验等形式验证了设计的可行性,为检测系统的实现提供了参考。     

水-钢界面凸面相控阵声场仿真

采用凸面超声相控阵探头对管状设备进行内检测,针对水-钢二层介质的结构特征,理论分析了相控阵声场的聚焦性能。根据近场球面波束形成模型,按声束路径求得的延时时间作为各阵元的提前激发时间,设计了水-钢二层介质相控阵聚焦法则。利用CIVA软件对相控阵声场进行建模仿真研究,确定了阵元数目、阵元尺寸、超声波频率等相控阵探头参数。最后,根据优化后的相控阵参数研制了512大阵元数双层结构的圆环形探头,再通过带有人工缺陷的管状模拟试样进行检测试验。结果表明:提出的方法对腐蚀、气孔缺陷具有更好的检测灵敏度和效率,能够实现管状设备的腐蚀和埋藏缺陷的内检测。     

某型车用齿轮电子束焊缝相控阵超声自动化检测系统的设计

针对某型号车用变速箱齿轮电子束焊缝，通过对比传统目视检测以及常规超声检测方法的局限性，结合相控阵超声检测理论，提出了一种用自聚焦线阵探头配合短前沿楔块进行相控阵超声无损检测的方法，设计了一套针对该种齿轮焊缝检测的自动化相控阵超声检测系统。该系统30 s内即可自动完成一个齿轮焊缝的全记录成像检测、焊缝缺陷自动分析识别、缺陷工件自动剔除分选等全流程操作，并在某汽配厂现场进行了实际运用。结合射线检测、渗透检测以及破坏性解剖等方法对该系统性能进行了二次验证。验证结果表明该系统在该型号车用齿轮焊缝检测上具有实用性和准确性。     

超声相控阵检测硬件电路设计

相控阵超声成像检测技术在工业无损检测领域中的应用越来越广泛。其通过控制阵列探头中各个阵元激励脉冲的时间延迟,以实现聚焦点位置和声束方位的变化,从而合成相控阵波束,完成超声扫描成像。设计了超声发射接收电路,并通过超声标准试块验证单通道超声检测电路的可行性。根据设计要求,将单通道电路进行相应的扩展,可得到多通道相控阵超声检测电路并通过控制现场可编程门阵列(FPGA)实现检测。     

超声相控阵系统中相控发射与同步的实现

研制的超声相控阵实验系统采用数字方式控制各阵元的超声发射相位，能够得到很高的精度和稳定性。阐明该系统各阵元间的发射同步这一重要环节的实现方法并进行详细误差分析。结果表明，该方法对于规模不太复杂的相控阵系统具有足够的精度，对于更大规。模系统的同步提出了初步设想。     

超声相控阵系统中高精度相控发射和相控信号并行处理的实现

为了实现超声相控阵系统中换能器各阵元发射和接收相位的精确控制以及多路相控回波信号的实时处理,提出了一种基于FPGA的高精度相控发射和相控信号并行处理的实现方式。分析结果表明,拥有高速计数器以及丰富高速I/O引脚和DSP硬核资源的FPGA,特别适合相控阵系统的实现;采用FPGA中的高速计数器来实现高精度相控发射,可获得高达2ns的延时精度,采用FPGA中的高速I/O引脚以及DSP硬核资源,可实现16路回波信号的全并行信号处理,并且可以利用首先2 ns插值、然后10 ns延时补偿的方法来实现高精度相控接收。实测结果表明,该实现方式可以较好地对钢管的缺陷进行实时和清晰的扫描成像。     

超声波相控阵黄金纯度检测技术

简要介绍了黄金纯度检测的基本方法,重点介绍了黄金纯度检测新技术——超声波相控阵检测技术的基本原理与方法。通过试验验证了超声波相控阵技术检测黄金纯度的可行性,可以检测出黄金纯度内部的气孔,块状夹杂及已熔化的夹杂,可以区分出24K与18K黄金。     

对接焊缝相控阵超声检测可靠性的CIVA仿真与试验

对比了相控阵超声和常规超声对接焊缝的检测仿真和试验,分析了对接焊缝相控阵超声检测的可靠性,为承压设备相控阵超声检测标准的制订提供相应参考。仿真与试验得出：相控阵超声检测的缺陷检出率总体上要高于常规超声检测。对于有着严重危害且对声束指向性要求较高的面状缺陷,相控阵超声的检出率要高于常规超声。对于夹渣、未焊透等体积性缺陷,相控阵与常规超声的检出率均非常高。但是对于气孔类回波较小的体积性缺陷,相控阵超声的检出率明显高于常规超声。对于工件厚度较大的焊缝,相控阵超声较常规超声技术可以扫描检测到更厚的焊缝区域。在缺陷测长方面,相控阵超声的测长结果相对于常规超声技术总体偏大,测长精度并无明显优势。     

相控阵超声检测技术在碳纤维结构分层缺陷检测中的试验

以碳纤维层压结构中容易产生的分层缺陷为研究对象,采用相控阵超声检测技术进行CIVA仿真和检测试验。通过声场及缺陷的建模和CIVA仿真检测试验,得出了碳纤维层压结构分层缺陷的理想检测参数。设计制作了模拟分层试验件,并进行实际检测试验,结果表明相控阵超声技术可以有效地检测该类缺陷。     

超声相控阵技术检测高压氮气贮罐

中石化巴陵分公司一装置的高压氮气贮罐板材厚大且无法停车检验。采用超声相控阵技术对其对接焊缝进行了检测,并与常规超声波检测进行了对比。发现常规超声波漏检5处较严重缺陷;超声相控阵检测发现的缺陷比常规超声长且浅;超声相控阵检测工作量为常规超声的1/4。对比结果表明,超声相控阵技术具有缺陷检出能力强、可靠性高和工作效率高等优点。     

圆钢相控阵超声漏检因素分析

介绍了圆钢全自动相控阵超声的设备结构及其主要技术参数,结合具体的相控阵探头参数,主要从聚焦法则、周向覆盖率、轴向覆盖率3个方面,对影响相控阵超声检测漏检的关键因素进行了分析,并且从聚焦法则、轴向分辨率、检测速度等参数的设置方面给出了具体解决措施,为相关人员理解相控阵、操作类似相控阵设备提供了经验参考,同时为产品实现无缺陷交货提供了理论依据。     

承插焊接接头超声相控阵检测技术

针对承插焊接接头内部缺陷无法检测的难题,研制了人工模拟裂纹试块,制定了相控阵检测工艺,并分析了相控阵的检测结果,评述了相控阵检测该类结构的优势及其应用前景。     

油罐焊缝缺陷的超声相控阵检测

超声相控阵技术作为新型的无损检测技术已应用于油罐缺陷检测领域。针对实际焊缝中可能存在的裂纹、气孔、未熔合和未焊透等缺陷,设计制作了包含不同缺陷的焊缝试块。通过设定超声相控阵的声束角度、焦距位置和焦点尺寸等参数,可清晰检测到焊缝内部缺陷,并能较准确地判断内部缺陷的位置和大小。但相控阵技术对被检件表面要求较高,且需要制作多种试块。     

相控阵超声无损检测系统的研制

以探讨相控阵超声无损检测系统的研制为目的，从相控阵原理着手，对检测系统的工作机理及系统组成进行简略阐述，重点研究阵列探头设计、相位精确控制、超声信号模拟／数字处理及缺陷成像中的关键技术。最后利用系统进行了试块检测成像对比试验。初步试验和研究表明，相控阵超声无损检测系统比传统单探头超声无损检测具有信噪比高、缺陷分辨力强、有效探伤范围宽以及工作效率高等特点。     

非标件压力管道加厚弯头凹坑腐蚀超声相控阵检测的应用

本文应用超声波相控阵技术,对非标件的压力管道加厚弯头凹坑腐蚀减薄进行了检测。检测发现,加厚弯头因其内部凹槽腐蚀特殊性,普通超声波测厚无法完成,而相控阵技术因其探头晶片聚焦功能可实现对加厚弯头腐蚀凹坑的识别,相控阵检测图像信号清晰完整,最后对检测有异常信号的弯头进行解剖,发现相控阵检测的缺陷信号与非标件弯头凹坑缺陷相符合,为今后检测非标件压力管道加厚弯头内部凹坑缺陷提供了有效的技术支持。     

采用超声相控阵技术检测汽轮机转子叉型叶根

汽轮机叶片作为火力发电厂金属监督检验的重要部件,其叉型叶根结构复杂且检测面狭小,常规检测方法难以实现不拆除检测。笔者采用超声相控阵检测技术,制作了专用超声相控阵换能器来控制换能器各阵元的聚焦、扫查,对获得的数据进行软件分析并制定检测方案,从而实现了对叉型叶根的二维成像检测。利用该检测技术能快速、直观、有效地检测出裂纹缺陷,为确保汽轮机安全运行,防止叶片断裂提供了有力保障。