合金弹头超声检测缺陷特征提取方法研究

在对合金弹头内部及近表面缺陷进行超声检测时,由于噪声干扰等原因,使得从超声回波信号中很难识别出缺陷回波的准确位置,进而影响对合金弹头缺陷的准确定位与重构,必须对回波信号进行处理。首先简要论述了合金弹头超声波检测原理和方法,然后针对采集的超声回波信号采用了小波时频分析方法进行缺陷特征提取。实验结果表明：采用小波时频分析方法进行缺陷特征提取能够较准确地判断出合金弹头内部及表面缺陷所存在的位置,为合金弹头的缺陷识别提供了有利的参考。     

基于导波能量差的管道缺陷周向定位实验研究

针对超声导波检测需通过对回波信号进行分析而得到管道健康信息,而无法反映缺陷的周向位置信息的问题。文中采用超声导波方法对管道缺陷周向定位进行了研究,分析了超声导波在管道中遇缺陷后的能量分布,以及周向定位的原理。根据F(1,3)模态导波周向波数只有一个的特性,提出了象限能量差定位缺陷方法,并对该方法进行了实验研究,结果表明,方法可以准确地判定出缺陷所在周向位置。     

基于超声信号的镁合金构件缺陷现代信号处理的研究

为了准确检测出合金类构件内部存在的缺陷,本文针对镁合金构件的近中心缺陷和近表面缺陷,分别采用探头垂直入射和偏心入射的超声检测方式,然后运用自适应滤波去噪信号处理方法对原始信号及特征回波信号进行去噪处理。     

激光超声结合电磁超声在铝板无损检测中的应用研究

为了检测金属材料生产、使用过程中的厚度损失及表面裂缝损伤,对比分析了激光干涉仪和电磁超声换能器(EMAT)对金属激光超声信号探测的准确度和实用性。采用激光干涉仪表面波信号与纵波信号相结合的方法探测了铝板厚度,并根据背面纵波信号测量了铝板表面裂痕缺陷深度;采用EMAT表面波信号确定铝板裂痕缺陷的位置,纵波信号确定铝板的厚度。结果表明,相比激光干涉仪的复杂激光超声信号接收光路,EMAT铝板测厚及裂痕缺陷位置检测的误差均在4%以下,且裂痕缺陷位置的预测值不会随着表面裂痕缺陷深度的减小而增加。可见,采用激光超声与电磁超声相结合的方法可有效地降低检测条件的复杂性,提高激光超声的实用性。     

基于合成孔径聚焦技术的激光超声无损检测方法研究

针对厚钢板内部缺陷的检测问题,利用合成孔径聚焦技术(SAFT)实现了厚钢板样品内部缺陷的定位及成像。移动脉冲激光线源在样品内激发超声纵波,利用激光测振仪在固定点探测得到超声时域B扫描信号,从时域信号中提取缺陷反射的纵波回波,对样品内部缺陷进行成像。使用有限元方法对该成像过程进行数值模拟,并通过实验对其进行验证,所获得的实验结果与数值计算结果一致。采用这一缺陷成像方法可在缺陷回波信噪比较低的情况下实现缺陷检测,并且过程简便,在激光超声检测领域具有应用价值。     

基于模态分离算法的管道焊缝缺陷周向定位研究

针对管道焊缝质量的检测问题,研究了一种基于超声导波的管道环焊缝缺陷周向定位方法,可快速确定管道焊缝中的缺陷周向位置。该方法基于超声导波模态分离算法,分离出焊缝回波信号中的对称、非对称模态,提取对称、非对称模态峰值,并利用非对称模态与焊缝中非对称缺陷的对应关系,确定缺陷所在周向位置。通过试验验证了该方法的正确性,并总结出可检测缺陷的范围。     

激光超声探伤仿真及时频分析

本文利用有限元软件ANSYS对激光超声与表面缺陷相互作用的过程进行了数值模拟,得出了不同缺陷深度情况下的超声透射波形;针对时域图中无法有效提取缺陷深度特征量的问题,本文运用时频分析方法中的短时傅里叶变换和EMD分解方法对仿真数据进行了分析,得出结论:这两种方法均可在一定范围内对激光超声信号进行分析;此外,本文进一步利用STFT对仿真得到的不同缺陷深度的超声信号进行分析比较,得出结论:随着缺陷深度的增加,引起超声信号中的时间、频率、能量等多种特征量的变化。这为激光超声信号中表面缺陷特征量的提取及定量化提供了一种可行的技术途径。     

材料内部缺陷的激光超声反射横波双阴影检测方法

为了实现材料内部微小缺陷的非接触无损检测,解决激光超声检测内部缺陷时衍射回波信号弱、透射体波检测无法获得缺陷深度信息等问题,提出了一种激光超声反射横波双阴影检测方法。该方法结合超声透射法和反射法的优点,依据缺陷对反射横波的两次衰减作用,利用时间飞行法对样品进行扫描检测,通过波形互相关算法计算波形时延,精确测量了激光激发点与探测点距离和横波双阴影间距,结合样品厚度实现了对直径为0.8 mm内部缺陷的检出和深度定位。与X射线数字射线照相、传统超声换能器检测的结果进行对比后可知,激光超声方法能够实现材料内部微小缺陷的非接触无损检测和精确定位。     

基于Born近似法的铝合金构件缺陷的三维反演

随着铝合金材料构件在各个领域的广泛应用,其内部缺陷的存在会导致产品不能正常使用甚至引起重大的安全隐患,所以对构件内部缺陷进行三维(3D)反演并判断缺陷形状日趋重要。以中心圆孔为内部缺陷的铝合金圆柱体作为研究对象,采用探头垂直入射的水浸式超声检测方法,将检测获得的时域信号经傅里叶变换得到频域关系后,依据检测构件缺陷位置和参考构件相同位置信号频域之间的关系,得到缺陷反演所需的散射场幅值的频域和时域数值,通过采用Born近似方法对其内部缺陷进行三维反演研究。实验结果表明,尽管反演结果和实际相比,存在一定误差,但Born近似方法仍旧能够较好地反演铝合金构件内部缺陷。     

基于激光超声方法的钢轨缺陷检测

针对钢轨探伤可靠性试验及缺陷信号采集处理要求,建立了一套基于激光超声技术的无损检测系统。该系统主要包括高能量脉冲激光器、电磁超声换能器、嵌入式信号采集处理系统以及带有人工缺陷裂缝的P60钢轨试件。在分析利用瑞利波探伤机理的基础上,重点研究了激励线圈阻抗匹配方法,介绍了嵌入式信号采集处理系统工作原理及其信号处理过程。最后利用搭建的激光超声检测系统,实现钢轨表面深度不少于0.5 mm缺陷的定位,并给出了接收信号幅度与提离距离以及缺陷尺寸的关系。     

微小缺陷回波信号的成像方法研究

针对金属中微小缺陷在超声检测时回波信号较弱,利用时域回波信号对微小缺陷试块进行C扫描成像时图像噪声较大且信噪比较低的问题,借鉴医学超声影像领域中的背散射积分诊断技术,提出了一种通过计算缺陷回波信号的功率谱(PSD)和频域背散射积分(IBS)来表征微小缺陷的方法。在使用IBS对试块进行成像后发现成像的信噪比较时域成像有显著的提高,但图像出现了明显的网格化。对此提出了使用频域背散射补偿积分(IBSC)和频域背散射全宽带积分(IBSF)成像的两种改进降噪方法。实验结果表明,这两种改进的成像方法均能在保持成像具有较高信噪比的条件下抑制图像的网格化,但IBSC的计算量远小于IBSF,更适用于金属中微小缺陷的成像检测。     

基于表面波增强效应的圆柱表面缺陷检测方法研究

激光照射金属圆柱表面激发出的声表面波,在沿圆柱表面传播过程中产生色散和相移,并在表面缺陷前沿处幅值会有显著增强的现象,为表面缺陷的检测提供了新途径。基于激光激发的声表面波这一现象,提出通过扫描检测点的方法确定缺陷的位置,给出了表面波在表面缺陷附近的传播路径和缺陷深度计算公式。数值研究表明:(1)相对于脉冲回波法,扫查检测点方法提高了缺陷检测的位置精度,有效减小了圆柱表面波传播过程的色散和频移现象对缺陷位置精度的影响。(2)当缺陷深度范围为1~2 mm,通过给出的缺陷深度计算公式得到仿真缺陷深度与实际缺陷深度之间的误差控制在6 %以内,验证了提出的缺陷深度计算公式的有效性。以上研究结果为应用表面波检测圆柱类零件表面缺陷提供了有价值的参考。     

基于激光热弹效应的碳纤维增强树脂复合材料缺陷检测机理研究北大核心CSCD

碳纤维增强树脂基复合材料(carbon fiber reinforced resin polymer, CFRP)在周期载荷作用下产生的基体裂纹、纤维断裂等微损伤的累积会严重影响CFRP的力学性能,微损伤尺寸较小且位置分散,传统的无损检测方法难以准确识别。激光超声检测技术具有非接触、检测速度快、测量范围广等优点,特别是结合激光的远距离激励和大角度入射的优势,在大尺寸、曲面形式结构材料的损伤检测方面有巨大的潜力。本文基于激光热弹效应,在分析激光作用到CFRP后的温度、应力和位移场分布的基础上,对CFRP内部超声波的产生过程和传播特性进行了系统研究。并通过对CFRP中不同处存在缺陷时的超声波回波信号的分析比较,得到缺陷位置与回波信号特性之间的对应关系,从而实现从回波信号特征反演出CFRP中缺陷位置的关键信息。     

基于超声导波波谱法管道缺陷检测仿真研究

针对超声导波检测难以准确判定管道缺陷的问题,通过分析超声导波遇管道缺陷后其回波的传播,提出了以波谱法来定位和定量管道缺陷。采用ANSYS软件仿真了T(0, 1)模态超声导波在带缺陷管道中的传播,得到检测的幅值波谱图,发现波谱图中缺陷处的颜色总是最先变化;通过分析所有节点同一时间坐标信号的幅值,发现相对最大缺陷信号幅值,幅值衰减在1/10内的节点数与缺陷的周向尺寸之间存在确定的系数关系。     

相移迁移法在激光超声合成孔径聚焦技术中的应用

通过分析脉冲源激光辐照于工件表面激发的多模式、宽带超声体波信号并结合合成孔径聚焦技术(SAFT),实现了对工件内部微小缺陷的检测、定位和成像。首先基于有限元仿真模拟了激光激发超声波在含缺陷样品中的传播过程,编写了基于相移迁移法(PSM)的SAFT成像算法,然后在实验中使用激光在含缺陷样品表面激发超声波,使用激光测振仪探测超声波,并基于已有算法和探测结果对样品内缺陷进行了检测和定位,以验证算法的正确性。有限元仿真以及实验结果均表明,将激光超声技术与频域SAFT-PSM结合,能够有效地对微小缺陷进行检测和定位,且其图像重构速度快于时域SAFT,可为激光超声无损检测提供更快速的实时技术方案。     

基于Gabor滤波器的喷丝板疵点检测

疵点检测是现代纺织工业产品质量控制中的关键环节之一,对保证聚酯纤维纺织品质量具有重要的现实意义。由此本文提出了一种基于Gabor滤波疵点检测方法。该检测方法通过Gabor滤波处理,使特定方向与特定频率的疵点位置初步被过滤呈现出来,之后通过边缘检测算法计算图像中待检测的疵点位置,准确获得疵点在图像中的位置。仿真实验结果表明,该方法在工厂坏境情况下,高效的识别出喷丝板的疵点位置,有效地提高检测准确度,可满足无损检测要求。     

基于模态对称算法的直管道导波缺陷检测研究

针对直管道超声导波检测较难靠近管道结构处缺陷的问题,研究并设计了模态对称算法用于抽离回波信号中的非对称模态,对处理得到的模态对称曲线信息进行分析并评估管道结构处的健康状况。同时,建立管道试验系统对管道近焊缝处的裂纹回波进行采集,通过处理发现带缺陷处的模态对称曲线出现明显升高,加大裂纹缺陷,发现模态对称曲线幅值随缺陷的圆周对称度的增大而升高。该方法为避免管道缺陷的漏检提供了新的技术支持,且实现了利用导波技术对直管道结构处的区域进行准确诊断。