超声C扫描图像缺陷标记及边缘跟踪的研究

对数据量很大的C扫描图像进行缺陷成分标记时,传统的光栅扫描算法性能比较有限.为提高缺陷成分标记的效率,在第一次标记时利用辅助表记录等价标记号,标记完毕后去除重复记录、进行等价分析、补全记录和重新分配标记号,在第二扫描时修正C扫描图像缺陷标记号,试验证明了该方法的有效性.为获得边缘清晰而且轮廓完整的缺陷边缘,提出基于边界元运算的C扫描图像边缘跟踪算法,简化了跟踪过程.工程应用实例证明,在C扫描图像的缺陷边缘检测中该算法优于Gauss-Laplace算法和Prewitt算法.     

基于数控机床的超声自动检测系统

研究了基于数控机床的超声C扫描成像技术。设计试验分析数控机床的运动特性,建立其运动控制的数学模型以实现超声信号采集与C扫描成像的同步。利用RS-232实现数控机床与工控机的串口通信,建立超声自动检测试验平台。通过大量超声C扫描试验表明,该系统具有通用性强、操作方便、开发成本低、检测精度高等优点。     

铜钢堆焊接头的超声信号特征及质量评价

采用水浸聚焦超声C扫描成像的检测方法,研究了铜钢堆焊接头的质量评价.首先从理论上分析了聚焦声束垂直于圆柱形工件表面入射时,沿圆柱体轴线与圆周两个互相垂直的方向上的声场情况.在此基础上对堆焊试件进行了超声C扫描检测试验,为了验证检测结果的可靠性,在试件上典型位置处进行了破坏性检测试验,分析了相应的超声A扫描信号特征.结果表明,采用该方法评定铜钢堆焊接头质量是可行的,同时指出采用从基体一侧入射的检测方式能够获得较高的可靠性.     

基于准三维超声成像的电阻点焊定量检测技术研究

针对利用传统超声C扫成像方法对电阻点焊定量检测时图像对比度分辨率低的问题,对超声波在被测构件中传播时表现出的衰减特性进行了研究,分析了电阻点焊超声信号的特征,测定了超声检测信号在被测工件中的衰减系数,提出了一种准三维电阻点焊超声成像方法。该方法基于小波多子带差异性补偿算法,同时对超声波传播的距离和频率进行了补偿,在减小超声波衰减的同时也提高了电阻点焊超声图像的对比度分辨率。利用该方法开展了电阻点焊相关参数的定量化检测研究,并进行了相关的实验验证。研究结果表明,该技术有效提高了电阻点焊超声成像的对比度分辨率,可以避免图像中目标检测对象与背景的融合现象,提高了电阻点焊参数的定量化检测能力,并可将检测结果友好表征。     

厚截面CFRP孔隙超声脉冲反射检测方法

目前对碳纤维复合材料(carbon fiber reinforced plastic,简称CFRP)孔隙缺陷超声检测识别的研究主要以薄板型CFRP为对象,针对厚截面CFRP孔隙缺陷检测的需要,提出了基于超声脉冲反射背散射信号处理的孔隙缺陷识别方法。背散射信号特征分析结果表明,背散射信号由材料近表面共振结构噪声、信号指数型衰减成分、孔隙的反射和散射信号以及随机噪声组成。为得到孔隙的反射和散射信号,首先,利用提升小波变换良好的去噪能力除去背散射信号中的随机噪声;其次,设计低通滤波和自适应滤波分别除去信号中的共振结构噪声和衰减成分。对实验信号的处理结果表明,上述处理方法可以有效去除相应信号成分。在此基础上进一步提出了背散射信号幅值C扫描成像方法,将该成像方法应用于厚截面CFRP孔隙缺陷识别,可以有效识别试块中的含孔隙区域。     

The applications of ultrasonic backward radiation from a layered substrate submerged in liquid

A theoretical model was developed for the angular profiles of ultrasonic backward radiation by the single transducer, pulse-echo method. Parts of the velocity dispersion curves for Ni/Al layered substrates with various bonding qualities were constructed using the backward angular radiation profiles. It was shown that the angular profiles of the insonified region were related to interface bonding qualities. An inclined C-scan method was used to receive backward radiation waves from a glass substrate with 1 and 3 mm notched gratings. The results show that the inclined C-scan method could be useful in the evaluation of a surface area.     

基于CNN的强噪声干扰下C扫成像检测方法

在C扫成像检测中,若A扫信号中含有与缺陷回波幅值相当的强噪声干扰,则闸门方法无法正确成像。针对这一问题,提出了一种新的卷积神经网络模型架构,对缺陷A扫信号进行识别,实现了强噪声下的C扫成像检测。网络架构中采用了残差模块,使得利用深层卷积神经网络提取更加抽象特征成为可能;同时在训练中采用了Focal Loss损失函数和联合准确率克服了训练集类别不平衡的影响,有效调高了分类准确率。实验结果表明,在强噪声干扰下,该方法的A扫信号分类识别准确率接近100%,较传统闸门方法提高了20%以上,实现了高质量、高精度的C扫成像。     

零件表面损伤对再制造修复件承载能力影响的超声相控阵检测研究

零件使用过程中出现的表面损伤会影响其再制造修复时的界面结合质量,从而降低承载能力。为得到零件表面损伤大小对修复件承载能力的影响,对表面预制不同宽度损伤的基体材料进行等离子喷焊再制造修复,采用超声相控阵对施加三点弯曲载荷的修复件进行检测。根据检测结果,提取A扫波形图中二次底波声程,得到不同载荷下二次底波声程变化曲线,根据曲线转折点得出修复件界面裂纹萌生时的载荷F_A;通过定量化处理C扫俯视图中缺陷并计算其面积占比,得到不同载荷下缺陷面积占比的变化曲线,根据曲线转折点得出界面初始缺陷演化时的载荷F_C。结果表明,F_A和F_C都能够反映修复件承载能力与基体表面损伤的线性关系;在误差小于5%的前提下,表面损伤宽度每增加1 mm,修复件承载能力约下降0.1 kN;并且相较于F_A,F_C的大小降低了11.12%,从而能够建立表面损伤对修复件承载能力的影响规律,为评定表面损伤零件的再制造质量提供了及时有效的途径。     

四通道水浸式超声C扫描检测软件研制

为解决航空航天复杂精密构件或大厚度工件利用水浸式超声C扫描检测需要分区聚焦的使用问题,作者研制出四通道水浸式超声C扫描检测软件CScanPro,实现了一次扫描4个通道同时成像的分区聚焦检测功能,提高了检测效率,其实用性强,运行稳定。同时,CScanPro软件也可应用于非聚焦四通道超声C扫描检测,当前已在3台超声C扫描检测系统中安装和使用,实际检测结果准确,满足测试要求。     

粘接结构超声波C扫描检测的三维图像重构

基于虚拟仪器技术构建了超声波检测系统,该系统依据模块化的思想进行设计,可同时实现A、C扫描功能。利用该系统对固体火箭发动机粘接结构进行扫描检测,并对粘接结构的体数据进行采集、存储和阈值分割。在此基础上研究了基于体素的三维重构算法。重构后的三维图像比较直观,能够较真实地反映粘接结构内部的缺陷情况。