基于相位相干性的厚壁焊缝TOFD成像检测研究

将相位相干成像(Phase coherence imaging,PCI)后处理算法应用于厚壁焊缝超声TOFD检测,有效改善低信噪比和水平分辨力问题。首先,利用合成孔径聚焦(Synthetic aperture focusing technique,SAFT)算法对TOFD-B图像的孔径数据集进行延时叠加处理。然后,基于PCI算法通过孔径数据集中各路信号的相位信息构建相干因子,用以表征B-SAFT图像中各像素点的相位相干性。最后,通过构建的相位相干因子对B-SAFT图像进行加权处理。结果表明,PCI算法能够通过放大相位分布对像素点幅值的贡献,有效抑制噪声和提高信噪比,使壁厚78 mm奥氏体不锈钢焊缝中3个Φ3边钻孔平均信噪比达到30d B以上,较TOFD-B图像提高了20 dB。此外,PCI算法还可增强孔径波束指向性提高分辨力,使48 mm壁厚CV焊缝中缺陷半波高水平宽度较TOFD-B图像缩小70%以上。     

奥氏体不锈钢焊缝中缺陷的超声波定位方法

由于奥氏体不锈钢焊缝接头属于粗晶组织，一般情况下都采用射线探伤的方式对焊缝内部质量进行检测。然而射线探伤无法对焊缝中所发现的缺陷进行准确定位，本文利用现有的常规超声波检测方法来弥补射线探伤的不足。     

基于NLFM Barker编码的板材焊缝缺陷超声检测方法研究

针对编码超声检测中,回波信号经脉冲压缩后存在主瓣持续时间长和旁瓣水平高的问题,提出了一种基于非线性调频(NLFM) Barker复合编码的超声波激励方法,用于板材焊缝缺陷检测。给出了该复合码的产生方法,并推导出了其函数表达式。通过仿真对比分析了其与Barker码、非线性调频信号、以及线性调频Barker码这3种编码激励方法产生的超声波的时频特性、传感器响应特性以及回波脉冲压缩特性。试验结果表明,该复合编码超声回波信号经脉冲压缩后,其主旁瓣功率比较非线性调频信号和线性调频Barker码分别提高了约11和5 dB,峰值旁瓣水平较Barker码、非线性调频信号、以及线性调频Barker码分别降低了约7.8、7和3.6 dB,并能有效检测出焊缝中预设的5种常见缺陷。     

奥氏体不锈钢小径管焊缝缺陷多模式超声复合全聚焦成像研究

奥氏体不锈钢广泛应用于重大装备的关键部件中,而焊缝是整个装备的薄弱部位。在考虑超声波的多路径和易发生波型转换的特性情况下,进行奥氏体不锈钢小径管焊缝多模式超声相控阵检测方法研究。通过数值仿真,对比分析4种不同直达波检测模式和8种不同底面一次反射波检测模式对小径管焊缝中典型缺陷的检出能力。基于优选出的一种直达波检测模式和一种底面一次反射波检测模式,发展了一种多模式复合全聚焦成像方法。在此基础上,进行奥氏体不锈钢小径管焊缝缺陷检测试验。结果表明,多模式复合全聚焦成像方法可以很好实现小径管中多种缺陷检测,与单一模式全聚焦成像相比,多模式复合全聚焦成像方法不仅可以提高成像的信噪比,且可以大大减小伪像的产生。项目研究工作为奥氏体不锈钢小径管焊缝检测提供了可行的技术方案。     

核泵用大型奥氏体不锈钢锻件超声检测工艺流程研究

对核泵中所用的大型奥氏体不锈钢锻件实施的超声检测工艺进行了研究。奥氏体组织为粗晶粒状,超声波在晶界上的散射衰减现象会引起林状回波,这会使信噪比下降,从而使超声波的穿透能力显著降低;另外奥氏体组织的各向异性也会使超声波的声速和传播方向发生改变,从而给超声波检测带来相当大的困难。本文着重分析了检测奥氏体不锈钢锻件时探头的选择及试块的校准方法。根据首批试件的检测,证明该流程设计切实合理,适用于指导工程实践。     

基于改进型正交匹配追踪的TOFD重叠信号分离研究

针对在使用超声衍射时差技术检测焊缝时,对于薄壁试件、近表面或尺寸较小的缺陷,各回波波形之间容易发生重叠和给波达时间的测量带来困难的问题,基于Gabor函数,对传统的正交匹配追踪算法的优化进行了研究,建立了超声TOFD检测信号特征信号库。利用波形的相似性从特征信号库中选择了与检测信号相匹配的最优原子,实现了重叠信号分离以及检测信号稀疏化,设计了超声TOFD实验系统,并对带有人工缺陷的试块进行了相关实验验证。研究结果表明,该技术能够有效分离重叠信号并精确测量超声波波达时间,缺陷测量误差小于0.28 mm。     

粗晶材料超声检测信号处理

粗晶材料如奥氏体钢在核电、化工等压力容器和管道中应用很广泛,但由于粗晶材料对超声波的强烈的散射效应,超声检测时存在严重的结构噪声。晶粒噪声和缺陷信号的时频特征的差异,为提高超声检测的信噪比提供了可能。近年来人们着重从数字信号处理的角度来提高信噪比。理论和实践证明,由于超声缺陷信号的时变特性,单纯的时域或频域分析并不是理想的方法,应采用时频分析,其中尤以小波分析最为有效。小波分析用于噪声材料的信号处理,可望给这种材料的超声评价带来实质性的进展。     

相位编码脉冲压缩方法在空气耦合超声检测信号处理中的应用

由于声波在空气介质中的衰减及气固界面巨大声阻抗差导致空气耦合超声透射信号信噪比差,大大影响检测结果的可靠性及缺陷定量精度。针对上述问题,基于雷达系统相位编码脉冲压缩技术的基本原理讨论匹配滤波器的设计及其在空气耦合超声检测中的实现,分析不同巴克码信号、带宽及载波周期数对脉冲压缩效果的影响,并以玻璃纤维复合材料(Glass fiber reinforced polymer,GFRP)试样为对象,对比用单频正弦及相位编码脉冲压缩方法获得的透射超声信号信噪比及C扫描缺陷定量精度。试验结果表明选择换能器中心频率作为13位巴克码信号带宽时,脉冲压缩信号主瓣脉宽最小、幅值最大;相位编码脉冲压缩后超声信号信噪比较单频信号提高了12.4 dB,缺陷边缘更清晰且定量精度较单频信号提高了12%。说明在空气耦合超声检测中采用相位编码脉冲压缩技术能显著提高接收信号信噪比及缺陷定量精度。     

小波分析在奥氏体钢超声检测中的应用

奥氏体不锈钢具有全面和良好的综合性能,在各行业中获得了广泛的应用。文章在研究奥氏体不锈钢的晶粒噪声和频谱噪声的基础上,把小波分析的多分辨特性用在奥氏体不锈钢的超声检测中,有效的提高了奥氏体不锈钢的信噪比,有利于识别缺陷的存在及其位置。     

线性调频脉冲压缩方法在空气耦合超声检测中的应用研究

为了提高空气耦合超声检测中的信号强度及其信噪比,研究线性调频脉冲压缩技术在空气耦合超声检测中的应用.介绍线性调频脉冲压缩技术的基本原理及其匹配滤波器的设计与实现,分析脉冲压缩参数对空气耦合超声检测结果的影响,试验研究不同激励方式对空气耦合超声换能器接收信号的影响以及脉冲压缩方法对提高信噪比的实际效果,构建空气耦合超声C扫描检测系统,对碳纤维增强复合材料板进行检测试验.研究结果表明:相对于常规脉冲激励方式,连续波激励方式可提高换能器的能量转换效率,激励信号频率特性与换能器频率特性相一致时效果最佳;应用线性调频脉冲压缩方法后,空气耦合超声检测的信噪比有了明显提高,检测效果得到了明显改善.     

奥氏体不锈钢焊缝缺陷的超声波定位方法

奥氏体不锈钢焊缝接头一般情况下都采用射线探伤方式检测焊缝内部质量。射线探伤无法对焊缝中所发现的缺陷准确定位。故考虑利用现有的常规超声波检测方法来弥补射线探伤的不足。     

基于调频激励和细化谱分析的多频涡流检测技术研究

常规多频涡流检测技术在谱分析时,一般采用多个频率的正弦信号同时工作,其激励信号峰值因数较大且检测信号频谱为离散谱.文中提出了一种基于调频信号激励和检测信号细化谱分析的多频涡流检测技术,它不仅降低了激励信号峰值因数,而且检测信号频谱为连续谱.对检测信号施加Tukey窗函数改善谱图,采用Chirp-Z变换计算检测信号频谱,提高谱图的频率分辨率.定义谱图能量、谱图重心、谱图峰度和谱图偏度4个特征量应用于缺陷识别和分类.对于内部缺陷,采用谱图差峰值频率点,定量检测内部缺陷的位置.理论分析和实验结果相一致,验证了所采用方法的正确性.     

奥氏体不锈钢板对接焊缝的相控阵超声检测方法

奥氏体不锈钢因其耐腐蚀性强、力学性能优越等特点而在各工业领域被广泛应用。但奥氏体不锈钢在焊接过程中很容易出现各种缺陷,而常规的无损检测手段都很难高效地对其进行检测。相控阵超声检测技术的引入为解决这一问题提供了一种方法。本文从奥氏体不锈钢的应用背景出发,简要介绍了奥氏体不锈钢焊缝相控阵超声检测研究现状,阐述了相控阵超声检测的基本原理,然后通过专用试块的测试,论证了此检测方法是合理的。     

薄板奥氏体不锈钢对接焊缝超声波探伤方法研究

通过对超声波应用于薄板奥氏体不锈钢对接焊接接头的研究和试验,开发了薄板奥氏体不锈钢对接焊接接头超声检测和质量分级方法。试块探伤试验和现场实物检测试验表明,对板厚为3～10 mm的在用压力容器奥氏体不锈钢对接焊缝及母材,辅以超声波探伤,可以及时发现奥氏体不锈钢容器在对接焊缝、封头扳边处、支座角焊缝母材等处存在的各种形式的裂纹或缺陷,有效避免出现容器的失效事故。     

基于盲源分离的304奥氏体不锈钢弱磁信号处理

针对304奥氏体不锈钢顺磁性材料的裂纹检测,提出一种基于盲源分离的弱磁信号处理方法。根据正交试验,设计制作4个304奥氏体不锈钢试件,利用弱磁检测仪器采集试件磁感应强度;针对预置人工凹槽裂纹磁异常彼此独立的特点,建立弱磁信号的混叠模型,开展基于主成分分析和盲源分离的数据处理,并与磁梯度法作对比;结合独立向量和峰度系数,对缺陷信号进行智能识别。结果表明:相比磁梯度法,采用主成分分析和盲源分离方法能有效提升弱磁技术检测效果,依据独立向量和峰度系数,可实现弱磁仪器对缺陷信号的智能识别,为具有类似磁学特征的材料检测和仪器开发提供了新的思路和方法。     

基于扰动涡流分析的中冷器故障诊断方法

阐述了感应线圈测出由缺陷引起电流扰动导致的磁通变化的理论方法.制作了奥氏体不锈钢材质焊接试块,对焊缝缺陷深度与图形幅值大小之间的关系进行了分析,讨论了影响检测信号的因素和规律.通过试验及检测表明,此方法可以将缺陷检测出来并能确定深度,满足工程检测的要求.     

海底管道AUT检验工艺评价方法研究

海底管道AUT检验工艺是以焊缝区域划分为基础,通过A-scan带状图的波幅和时间显示,参考相应的体积通道,MAP通道和TOFD通道的B-scan显示,以评定焊缝的焊接质量。目前,常规海底管道环焊缝的AUT检测工艺的验收标准是参照WORKMAN SHIP和ECA（工程临界评价）执行,因此,焊缝AUT检验工艺的稳定性、可靠性和高度定量精度显得尤为重要。本文通过进行AUT系统的重复性试验、温度灵敏度试验、可靠性试验以及对比分析AUT检测系统对缺陷高度定量和SALAMI宏观切片试验数据,以评价海底管道环焊缝AUT检验工艺。     

基于爬波法的奥氏体不锈钢表面开口裂纹测深试验对比研究

爬波是一种在材料表面下传播的压缩波,其对粗晶组织衰减少,因而特别适用于检测奥氏体不锈钢表面缺陷。制作了奥氏体不锈钢表面开口裂纹缺陷模拟试板,通过开展裂纹测深对比试验,分析爬波法对裂纹深度测量的准确性。根据试验结果,爬波法能够对深度为1至10 mm的切槽进行精确测量,测量精度优于端点衍射波法。     

基于模糊c均值聚类算法的焊缝缺陷等级磁记忆定量识别

针对磁记忆检测技术在焊缝缺陷等级定量识别中模糊性和分散性的难题,提出以模糊c均值聚类算法为理论基础的焊缝缺陷等级磁记忆定量识别模型。以Q235焊接试件为试验材料,进行疲劳拉伸试验。对比X射线检测定量标准,确定磁记忆焊缝缺陷量化等级,提取不同等级的磁记忆信号征参数向量,通过训练样本的学习选取最优模糊加权指数m,建立了基于模糊c均值聚类算法的焊缝缺陷等级磁记忆定量识别模型。模型验证结果表明,预测损伤等级的准确率达到了90%,为实际工程中准确区分焊缝缺陷等级提供理论依据和新的思路。     

基于脉冲涡流技术的柔性平面差分探头设计北大核心CSCD

针对涡流探头对导电材料的表面和内部裂纹检测能力的不足,基于脉冲涡流检测技术设计了柔性平面差分探头,结合脉冲涡流检测的宽频谱和柔性平面差分线圈高信噪比的特点,可以在较大提离下检测表面缺陷以及检测更大埋深的内部缺陷。对铝试件表面及内部缺陷检测进行了仿真与试验研究。仿真结果表明柔性平面探头产生的涡流能够有效渗透至试件底部,缺陷造成的涡流扰动产生时间随缺陷深度增加而增大。检测信号的电压峰值大小与峰值时间仍可用于识别缺陷深度,时间剖面曲线的正负相反峰波形信号特征可用于识别裂纹。实验结果表明柔性平面探头能够检测8.55 mm提离下的表面裂纹以及无提离下埋深4.8 mm的内部裂纹。同时,检测电压信号峰值对不同试件的裂纹深度进行定量,仿真与试验结果一致。