复合绝缘子超声检测系统的研制

为消除硅橡胶复合绝缘子缺陷对电网安全运行造成的隐患,在对超声检测原理研究的基础上提出采用识别相位差异与幅值差异的方法来检测是否存在缺陷,并介绍了复合绝缘子超声检测系统研制过程中的各关键技术环节。经过实际运行证明,该系统能快速可靠地检测出复合绝缘子护套与芯棒界面间的内部缺陷,具有检测结果直观、判别准确和可视化成像等优点。     

基于脉冲涡流/电磁超声复合检测方法的复杂缺陷检测

相比于电磁超声检测方法,脉冲涡流检测方法对于近表面缺陷具有较高检测灵敏度。而电磁超声信号本身包含脉冲涡流信号部分,基于此特点,开发了电磁超声/脉冲涡流的复合无损检测方法。首先,基于有限元理论开发了电磁超声/脉冲涡流复合信号的数值模拟方法;其次,提出了基于频谱分析、滤波等策略对混合检出信号进行信号分离提取的方法,并结合试验验证了所提方法的有效性;最后,基于复合检测方法对铝板中的三种类型缺陷(表面缺陷、底部减薄缺陷、复合缺陷)同时成功地进行了检测,验证了所开发复合检测方法的优越性。     

专利精选

基于微波波段反射特性的复合绝缘子缺陷无损检测系统申请号:CN201710655231.X申请日:2017.08.03公开(公告)号:CN107238610B公开(公告)日:2020.06.19IPC分类号:G01N22/02申请(专利权)人:国网江苏省电力公司连云港供电公司;国家电网公司;清华大学深圳研究生院发明人:伏祥运;梅红伟;黄河;陈洁;李红;高赫;刘明;赵晨龙;朱立位;王黎明.摘要:本发明涉及一种基于微波波段反射特性的复合绝缘子缺陷无损检测系统,系统包括飞秒激光源、导波装置、交换端口、录波器和数据分析模块;飞秒激光源用于产生检测信号;导波装置用于连接飞秒激光源与交换端口;交换端口包括对微波波段信号具有双向通透性的分波镜面,用于分离入射信号和反射信号,数据分析模块通过对入射信号及反射信号进行时域分析,模拟计算出复合绝缘子在被测点的基本情况,从而进行缺陷判定。本发明采用新的复合绝缘子缺陷检测方式,能有效检测复合绝缘子内部的缺陷。     

支柱瓷绝缘子及瓷套超声波检测工艺方法研究

在研制超声波系列探头和与瓷声速相近试决的基础上完成的工艺方法，其中爬波探头可以在距缺陷50mm时检测出深度西1mm当量缺陷，小角度纵波斜探头可以发现支柱瓷绝缘子内部≤Ф1mm当量缺陷，双晶横波探头则可以发现瓷套内部和内壁≤Ф1mm当量缺陷。这意味着根据检测部位和指示长度分析，支柱瓷绝缘子及瓷套超声探伤可以做到定位、定性和定量。     

粉末高温合金微缺陷的超声环形阵列全聚焦成像检测

为了满足大厚度粉末高温合金零件的高灵敏度检测需求,提出了基于超声环形阵列的全聚焦成像检测方法.从检测灵敏度、信噪比和近表面分辨力3个方面入手,验证了该检测方法的可行性.与常规相控阵多深度聚焦检测方法进行试验对比,结果表明,该方法在灵敏度一致性、近表面分辨力等方面具有显著优势,可为粉末高温合金微缺陷的检测提供一种先进可行...     

金属管道未焊透缺陷定量检测方法

为了解决金属压力管道焊接接头中的未焊透缺陷定量检测技术的工程应用问题,选择了数字射线成像技术和相控阵超声技术,对碳钢和不锈钢2种材质焊接试件中的预制未焊透缺陷进行检测,并对缺陷的深度、宽度进行了定量,验证了2种方法在金属管道未焊透缺陷定量检测应用的可行性。结果表明,数字射线技术和相控阵超声技术在金属管道未焊透缺陷特征尺寸的定量检测方面,对于缺陷宽度和深度定量的准确度均可以满足在用含缺陷压力管道焊接接头安全评价的工程需要,数字射线技术在判定缺陷性质方面较有优势;相控阵超声技术检测效率高、无辐射且定量准确。在实际应用中检验人员应综合两种技术的优缺点和应用特点综合选择检测方法。创新点： 将数字射线技术和相控阵超声技术用于金属管道未焊透缺陷定量检测,并对2种技术的精度和可靠性进行了验证,解决了金属压力管道未焊透缺陷定量检测的工程应用问题。     

基于随机振动响应谐振频率偏移的绝缘子无损检测方法

针对电力系统绝缘子安全检测需要,提出一种基于随机振动响应谐振频率偏移的绝缘子无损检测方法。利用Abaqus有限元仿真软件,进行了绝缘子振动模态和随机振动响应分析。根据支柱陶瓷绝缘子断裂位置多发生在其上下法兰附近的实际情况,对无缺陷绝缘子和上、下法兰区有裂纹绝缘子的随机振动响应进行了数值仿真和检测试验研究。结果表明,可以通过绝缘子随机振动响应的谐振频率偏移进行绝缘子无损检测,即上部法兰区的裂纹会导致谐振频率向高频偏移,而底部法兰区的裂纹会导致谐振频率向低频段偏移。在此基础上,通过数值仿真研究了裂纹深度对谐振频率偏移的影响。     

基于图像线性化处理的超声TOFD检测缺陷定位方法

超声TOFD检测方法在厚大焊缝的检测中具有较强的优势,特别是对裂纹类的缺陷,其检出效率高。为满足工程现场检测的需要,开发了基于USB接口的便携式超声TOFD检测系统,利用该系统对含有不同尺寸的人工底面开口窄槽的铝合金试块进行了D扫描检测。同时利用提出的自动算法提取了焊缝区域并将该区域的图像进行了转换,解决了D扫描图像在纵向方向上的显示与焊件厚度之间非线性的关系。结果表明,处理后的图像便于缺陷深度测量,检测人员可根据线性关系直接估算出缺陷的深度和高度,提高了检测效率。     

基于超声TOFD法的焊接缺陷横向定位检测技术

针对焊缝余高存在时，超声衍射时差法（time of flight diffraction, TOFD）B扫描可达性受限这一问题，提出了双椭圆法及纵横波复合法两种缺陷横向位置无损检测方法。根据探头和缺陷位置的几何关系，建立了缺陷定位测量的数学模型，利用确定的缺陷定位算法，分别对人工缺陷和焊接缺陷进行了定位检测。结果表明，双椭圆法在缺陷定位测量精度和操作实施过程上要优于纵横波复合法；采用双椭圆法，人工缺陷的埋藏深度及横向位置的平均测量误差分别为0.5和0.3 mm；焊接缺陷的埋藏深度及横向位置的平均测量误差分别为0.6和0.4 mm。所提方法克服了由于焊缝余高的存在，传统超声TOFD法B扫描不可达的问题，并为缺陷在焊缝中的横向位置检测提供解决办法。     

大型锻件超声检测缺陷逆向跟踪及分析

针对大型锻件出现的超声检测缺陷,采用Deform 3D软件对其成形全过程进行有限元分析。将无损检测结果引入锻件的自由锻过程数值模拟结果中,采用节点跟踪方法对超声检测缺陷在成形过程中的应力、应变、位移及超声检测缺陷在钢锭中的分布进行逆向跟踪,探讨超声检测缺陷产生的原因及钢锭缺陷与超声检测缺陷之间的关系。     

超声评价棒形支柱绝缘子

本文论述了用超声纵波、爬波和横波评价绝缘子的方法。该方法不但能检测出铸铁法兰下面的宏观裂纹，还能将绝缘子内部微观裂纹及孔隙贯通等缺陷检测出来。通过实际应用证明该方法是行之有效的，完全可以将造成事故的隐患消灭在萌芽状态之中。     

超声底波成像方法研究

针对超声缺陷波成像检测的盲区问题,研究了利用超声底部回波信号进行成像的方法。采用缺陷波幅值成像、缺陷波深度成像和底波幅值成像三种成像方式对ZGS对比试块上的9个不同深度的2 mm平底孔进行了检测。对比试验表明,超声底波成像方法可用较低的系统增益检测出缺陷,也能检测出用缺陷波幅值成像方法时近表面盲区部位的缺陷,是缺陷信号幅值成像方法的有效补充。     

镍-玻璃纤维复合层超声特征成像检测

对直升机旋翼前缘的镍-玻璃纤维复合层进行超声检测方法研究。分析镍-玻璃纤维复合层缺陷特征及缺陷识别方法;针对薄壁曲面构件的检测需求,采用便携式超声特征扫描成像方法和接触式聚焦方法,完成曲面旋翼前缘的扫描成像检测;利用超声特征扫描成像系统对检测信号进行全波列采集,并用幅值特征和频谱分析等方法对复合层脱粘缺陷进行分析和处理,实现高精度的缺陷显示和评价。     

基于FPGA的轮对踏面电磁超声在线检测系统

为了提高我国当前列车轮对的检测效率,设计了一种基于FPGA的列车轮对踏面电磁超声在线检测系统。该系统将电磁超声检测技术与FPGA应用技术相结合,采用基于FPGA的可编程片上系统技术,实现了电磁超声信号发射／接收、数据采集、微弱信号检测以及存储显示等,充分发挥了FPGA在运算速度和设计灵活性上的优势。试验表明,系统具有较高的检测精度和检测效率,可在列车运行速度〈20km／h时成功检测出轮对踏面上深度〉2mm的人工缺陷。     

基于超声TOFD直通波及神经网络的近表面缺陷自动识别

针对超声TOFD存在近表面盲区及近表面缺陷自动识别分类的问题,提出了基于超声TOFD直通波及神经网络对近表面孔状缺陷识别分类的方法。在近表面缺陷检测信号的直通波部分选取多个关键点,揭示了各关键点幅度分布与近表面缺陷深度的关系,获得了用于近表面缺陷检测的幅度分布特征值,并将该特征值用于BP神经网络对缺陷识别分类。试验结果表明,该方法能够对铝合金板近表面孔状缺陷进行准确、有效的自动识别分类。     

基于超声TOFD法直通波幅度分布的近表面缺陷检测

针对超声衍射时差法（TOFD）的近表面检测盲区问题,提出一种基于直通波幅度分布分析的近表面缺陷检测方法。在近表面缺陷检测信号的直通波部分选取多个关键点,揭示了各关键点幅度分布与近表面缺陷深度的关系,获得了用于近表面缺陷检测的幅度分布特征值。试验结果表明,该方法能准确检测出埋深1．0mm的人工缺陷,有效地提高了对近表面缺陷的识别能力。     

铅合金构件超声检测技术研究

针对40mm厚的铅合金构件质量检测,设计了不同深度的平底孔试块:Φ1mm、Φ2mm和Φ4mm。在分析和试验的基础上,优选了超声换能器参数,采用不同的超声波检测方法对缺陷检测能力进行验证,结果表明:铅合金构件的超声波检测频率不宜高于5MHz,在现有技术下,可以明显检出构件内部Φ2mm平底孔当量的缺陷,且超声相控阵技术缺陷的检出率高于常规超声检测方法,但也只能检出30mm深度范围内的Φ1mm平底孔缺陷。     

复合材料分层缺陷的激光超声检测

复合材料的结构健康状况将直接影响航空航天飞行器的飞行安全,其中的制造缺陷会对材料的特性造成影响,因此需要对复合材料的内部结构进行无损检测。基于激光超声技术研究了复合材料分层缺陷的无损检测方法,应用构建好的激光超声检测系统,对复合材料的厚度及内部分层缺陷进行检测,对缺陷的深度进行定位,并基于三次样条插值算法对复合材料的分层缺陷进行重构。研究结果表明:该技术具有较高的空间分辨率、测量精度及重构效果。     

基于深度学习的焊缝定位与缺陷识别

针对大型构件缺陷焊缝的自动定位及缺陷识别是实现焊缝打磨、补焊等自动化操作的必要条件.大型构件焊缝及焊缝缺陷图像具有形状多样、灰度分布随机等特点,加大了图像处理的难度.提出一种基于深度学习的焊缝定位及缺陷识别方法,通过深度学习目标检测方法确定焊缝位置并识别焊瘤及不合格缺陷,通过深度学习语义分割方法识别气孔及凹坑缺陷.选取...     

变电站支柱瓷绝缘子超声波检测工艺方法的选择和试验分析

在总结分析传统超声爬波法、横波法、普通直探头法、小角度纵波斜探头法和微型并联爬波法等几种常用的支柱瓷绝缘子超声波检测方法优缺点的基础上，通过试验分析了采用小角度纵波斜探头结合微型并联爬波探头对支柱瓷绝缘子进行超声波检测的工艺方法，确定了用该法对瓷绝缘子进行超声波检测的仪器、探头和试块的选用，探伤灵敏度和扫描速度的调整方法以及缺陷判定的原则。