基于编码压缩的钢板电磁超声 Lamb 波检测方法研究

针对大型金属板材构件导波检测中EMAT分辨率低、SNR差,难以用于小裂纹检测等难题,建立了基于Barker码脉冲压缩技术的Lamb波EMAT检测过程多物理场有限元模型,以含预制裂纹的5.6 mm厚钢板为检测对象,仿真和实验相结合,研究了永磁体宽度和高度、曲折线圈匝数、Barker码序列长度和码元长度等参数对EMAT检测回波的影响,验证了脉冲压缩技术在Lamb波EMAT检测中的有益效果。结果表明,基于脉冲压缩技术的EMAT经优化后,SNR比传统tone-burst激励方式高出了9.69 dB,可检出10 mm长和0.5 mm深的小裂纹,缺陷波SNR为23.47 dB。当Barker码码元中心频率为1 MHz时,脉冲压缩后的Lamb波包发生模态分离,但A₀模态的缺陷波SNR仍可达35.23 dB,这对提升Lamb波EMAT检测能力具有重要的工程应用价值。     

基于小波包分解的超声相控阵前置阈值降噪研究

超声相控阵由于其独特的优点广泛应用于航空航天工业领域,在实际检测过程中,噪声污染难以避免,仪器电噪声和环境噪声会造成伪像以及成像分辨率低等问题。为此利用小波包分解对超声相控阵检测开展前置阈值降噪研究,首先对多孔碳钢试块进行超声相控阵实验检测,提取B扫、S扫的各个阵元原始数据;然后利用小波包分解检测信号,获得分解信号中最底层各个节点的能量谱;最后提出一种随分解层数而变化的自适应阈值计算方法,并利用改进后阈值函数进行去噪处理,将重构后的信号成像与未降噪信号成像对比。结果表明这种前置阈值降噪方法既可以保留原始信号的特征,也可以对信号中的噪声杂波起到抑制作用;相比带有噪声的B扫、S扫检测信号,降噪后缺陷图像信噪比分别平均提升8.97 dB、8.26 dB,且改进阈值函数降噪后的缺陷图像信噪比相比硬阈值降噪和软阈值降噪,B扫平均提升2.36 dB和2.39 dB;S扫平均提升3.87 dB和3.17 dB。所提方法在工程实际中具有较好的应用前景。     

某大修机鼓筒Ⅳ级盘的荧光自显像检查

对超声波检查信号显示超标部位采用荧光检验,由于该鼓筒结构复杂,无法进行常规的荧光检查,借助于紫外内窥镜对该零件进行荧光自显像检查,取得了良好的效果。     

基于相位迁移的超声相控阵聚焦扫查成像方法

为了提升超声阵列的检测能力，提出一种相控阵组合处理成像的方法。在多孔碳钢试块上进行了相控阵检测实验，并提取了平行聚焦扫查信号和单发单收时域信号。为了提高信号的信噪比，对信号进行了峰值提取、包络、差值等处理。在重构的扫查数据中引入相位迁移成像方法，并与目前主要的阵列成像方法进行了量化对比。对比结果表明，这种组合成像方法可以提升图像的质量和精度。在检测密集排布的多孔碳钢试块过程中，相控阵聚焦扫查相位迁移成像方法相对于传统相位迁移成像方法和相控阵时域合成孔径成像方法，11个横孔缺陷图像的信噪比平均提升了12.98和18.85 dB,缺陷面积误差平均降低了3.74%和4.05%。新方法具有更高的图像质量和检测精确度。     

射线测量涡轮叶片大曲率处壁厚尺寸的方法

采用射线方法测量了某航空发动机涡轮叶片大曲率处的壁厚,制作了专用的叶片定位工装,以保证射线束与叶片被测处的垂直度。对叶片表面曲率半径3 mm处的壁厚进行了射线测量,经与超声测厚和计量检测结果的分析对比,验证了射线测量结果的准确性和可靠性,证明了涡轮叶片大曲率处壁厚尺寸测量采用射线方法是可行的。     

超声相控阵传感器阵元间串扰源分析及其隔离方法

通过研究超声相控阵探头阵元间串扰机理及串扰隔离方法提高近表面检测能力。 基于数值仿真技术分析了安装楔块 前后阵元间超声波串扰对检测信号及检测声场的影响,分析探头楔块对于隔离阵元间超声波串扰与近表面缺陷检测信号的作 用。 提出楔块优化方案,并通过试验方法对其进行验证。 结果显示,数值模型可直观显示阵元间的超声波串扰,提出的楔块优 化方案可将时域上的阵元间串扰信号与近表面检测信号相互隔离。 优化楔块后的相控阵探头可对深度 2 mm、直径 0. 3 mm 平 底孔进行成像检测,近表面缺陷检测能力显著提高。     

刷环无损检测方法研究

为了检测刷环焊接质量,在刷环焊缝上设计制造了人工缺陷,开展了刷环超声、射线检测试验研究,确定了刷环超声检测、射线检测方法及检验能力;通过对试验件、零件检测试验,验证了刷环无损检测工艺的可行性,其检测结果可靠。     

FGH96、FGH97粉末盘的无损检测

通过对FGH96粉末、FGH97粉末镍基高温合金涡轮盘、篦齿盘无损检测方法研究,确定了粉末盘超声检测和荧光检测工艺。通过检测结果研究发现,热等静压+锻造态合金有利于超声检测,并发现了缺陷显示;直接成型热等静压态合金有利于荧光检测,并发现了缺陷显示。     

基于逆时偏移的底面开口裂纹高精度超声成像及定量分析

传统的超声成像方法只能使用一次反射波对缺陷的上端进行成像,而基于逆时偏移的超声成像方法可使用多次反射波对缺陷进行完整的成像。该项研究将一种基于逆时偏移的超声成像方法用于对底面开口裂纹的高精度成像和定量分析。在数值仿真方面,对底面识别的必要性和高成像精度进行说明。在实验方面,对具有多个底面开口裂纹的铝块进行底面识别,进而对底面开口裂纹进行完整成像。综合考虑底面识别前后的逆时偏移成像结果,可对底面开口裂纹的长度和宽度进行直观的定量分析。最后,针对逆时偏移成像在超声无损检测方面的应用,给出对缺陷进行完整成像及定量分析的3个关键的步骤。     

组件结构盘R处裂纹的超声原位检测

某组件结构盘R处裂纹延伸面与盘结构面共面,原位检测时采用常规纵波接触法无法区分裂纹反射信号和声束扩散引起的盘结构面反射信号,因此提出了纵波聚焦接触法。针对不同声程处的裂纹延伸情况进行了试验,表征了纵波聚焦接触法所用工装及参数的有效声反射区,并在实际检测中取得了较好的效果,可为同类结构的检测提供参考。