对置阵列多模态全聚焦焊缝检测技术分析

近几年,多模态全聚焦焊缝检测技术逐渐发展成为超声无损检测领域中的一项新兴研究热点,但该项技术的实际应用研究还相对滞后,例如对于如何选择模态实现焊缝缺陷真实形态的有效重建以及采用何种方法实现多模态图像中缺陷影像的准确定量分析,截至目前仍然没有比较清晰的指导方法。针对上述问题,提出了一种基于对置阵列全矩阵采集的多模态全聚焦焊缝检测方法,该方法能够充分采集被检测焊缝的结构信息和内部埋藏缺陷的方向信息,有效重构焊缝轮廓结构以及内部埋藏缺陷的真实形态,降低缺陷定性难度,准确呈现焊缝内部埋藏缺陷的尖端衍射信号,提高缺陷定量精度。

全聚焦相控阵技术声场特性初探

全聚焦相控阵超声的有关理论研究已基本完成,其仪器系统的研发也已取得成效,但其应用研究还相对滞后。从全聚焦相控阵的声场特性和信号特性入手,指出其与传统脉冲反射法的明显差别。通过理论分析和试验对全聚焦相控阵声场特性进行了初步验证。同时指出,由于全聚焦相控阵具有独特的声场特性和信号特性,可以采用一种"场测量"和"场校准"技术路线,不仅可以解决系统没有A扫显示给检测带来的困难,而且在焊缝检测的应用中具有优势。

基于CIVA软件的全聚焦相控阵声场特性仿真

全聚焦相控阵是当前超声无损检测领域的研究热点,但其声场特性和检测工艺方面的研究较少。在CIVA仿真软件平台的基础上,开展了全聚焦相控阵的声场仿真计算与缺陷响应研究。采用相同激发参数和孔径的超声探头仿真常规超声声场和全聚焦相控阵声场,分析比对各自的声场特性。通过缺陷响应研究模拟全聚焦相控阵声场与横通孔之间的作用,并分析了全聚焦相控阵技术的检测能力。该研究工作有望为全聚焦相控阵探头的研发设计以及检测工艺的制定提供参考。

相控阵三维全聚焦成像检测技术

由于全聚焦成像技术主要集中于使用一维线阵实现二维全聚焦成像,文中基于二维面阵将全聚焦算法扩展至三维,并利用现场可编程门阵列的高速并行运算能力实现硬件的全聚焦过程,检测图像的刷新率高达20帧·s-1,数据实时处理能力约为每秒2G字节,从真正意义上实现了实时三维全聚焦成像检测。通过仿真及系统试验表明,相比二维全聚焦成像结果,三维全聚焦成像结果更加直观,能够真实还原缺陷的整体结构。

全聚焦相控阵技术的场测量

全聚焦相控阵系统不能显示A扫,从而给检测带来问题。通过研究全聚焦相控阵的声场特性和信号特性,提出"场测量"技术路线,阐述了有关原理和实施的基本过程,论证了在焊缝检测应用中的可行性,给出了一些试验结果。结果表明:场测量技术路线有利于全聚焦相控阵技术优势的发挥,在检测中的应用效果良好。

全聚焦相控阵技术的场校准

检测系统的校准是实施超声检测必不可少的步骤。以往各种超声检测技术的校准都是基于A扫的,其步骤多、耗时长、精度差。通过研究全聚焦相控阵的声场特性和信号特性而提出的"场校准"技术路线,具有原理易懂、过程简单、操作快捷、精度高、自动化程度高等优点。阐述了场校准的原理和基本过程,并结合试验结果,指出场校准可以简化焊缝超声检测的操作,可以全面提升全聚焦相控阵技术的优势。

基于小波变换的相控阵全聚焦图像去噪

针对相控阵全聚焦技术的成像背景噪声问题,提出了一种基于小波变换的相控阵全聚焦图像去噪声方法。利用离散小波变换将全聚焦图像信号分解到小波域,变换后的高频子带系数采取无偏似然估计的自适应阈值处理。对处理完的高、低频子带系数进行小波逆变换,重构全聚焦图像。试验结果表明,该方法能有效去除全聚焦图像的背景噪声,保留被检工件内部的真实缺陷信号。

对接焊缝中裂纹缺陷的横波全聚焦超声检测

提出了一种相控阵横波全聚焦实时超声成像的方法,用于检测并图像化重构钢板对接焊缝中具有不同走向的裂纹缺陷。根据费马最小时间原理,即声波在不同介质中的两点之间传播的情况下,折射路径的声波传播时间最短的原理,提出了一种快速搜索声波折射路径的方法。根据声波在工件中的传播路径以及裂纹延伸方向,建立了一种有效提取裂纹的回波信息并重构裂纹缺陷的计算模型。实验结果表明,该方法能够有效地提取裂纹缺陷的有用信息,图像化重构出具有不同方向的裂纹缺陷,还原裂纹缺陷的真实形状,并能够准确地对裂纹进行定性和定量分析。