基于全聚焦成像技术的焊缝近表面平面类缺陷检测

全聚焦成像技术(TFM,total focusing method)利用虚拟聚焦算法,将采集到的每一组收发信号聚焦于成像区域的每一单元格上(虚拟聚焦点)并最终成像.Half-Skip TFM(HSTFM)是在全聚焦成像技术(TFM)的基础上发展起来的一种超声相控阵后处理成像技术.文中分别采用TFM,HSTFM这两种算法对位于焊缝试件近下表面的典型平面类缺陷(垂直于试件表面扩展)进行了成像检测.结果表明,TFM的成像仅观察到平面类缺陷上尖端的存在;而在HSTFM的成像中,平面类缺陷成像完整且清晰可见.同时,试验中根据HSTFM的成像结果,测量出了缺陷的尺寸与定位信息,并具有较小的测量误差.

基于FSTFM技术的焊缝表面裂纹的成像检测

Full-Skip TFM(FSTFM)是在全聚焦成像技术(TFM)的基础上发展起来的一种超声相控阵后处理成像技术.文中分别采用TFM,FSTFM这两种算法分别对典型的对接焊缝模拟试件中的上表面微小裂纹(垂直表面扩展,深度约1 mm)进行了成像检测.结果表明,在TFM的成像中,无法观察到裂纹的存在;而在FSTFM的成像中,裂纹的根部和尖端成像清晰可见.同时根据FSTFM的成像结果,测量出裂纹的扩展深度,且具有较小的误差.另外,文中通过试验验证了FSTFM对于有余高的对接焊缝的上表面微小裂纹的成像检测同样适用.

先进树脂基复合材料纤维褶皱缺陷阵列超声全聚焦成像

先进树脂基复合材料因其密度低、强度高等特点,广泛应用于航空航天领域。纤维褶皱是先进树脂基复合材料制造过程中产生的一种缺陷,常规超声检测效率低,而阵列超声全聚焦成像检测技术则依赖准确的声传播延时。针对先进树脂基复合材料中的各向异性和多层折射界面而导致声波延时计算困难的问题,提出了一种使用Viterbi搜索算法的声线示踪方法,用于计算阵列超声全聚焦成像检测的时间延迟。对5.92 mm厚的多向碳纤维复合材料层压板进行阵列超声全聚焦成像检测实验,结果表明,使用声线示踪法计算延时,可以使采集的全矩阵信号被准确地相干叠加,有效检测出多向碳纤维复合材料层压板中的纤维褶皱缺陷。

Li-Ga液态金属电池界面反应过程的原位检测

采用A型扫描超声脉冲反射技术,对40℃Li-Ga液态金属电池放电过程进行实时原位检测.通过辨识正极界面超声信号指纹区,发现正极界面的回波声压随液态金属电池放电容量的增加而增大,表明放电产物Li_(2)Ga_(7)的声阻抗大于液态金属Ga;当放电产物Li_(2)Ga_(7)完全覆盖正极表面时,正极界面的回波声压较初始状态增大约45%;归纳了不同放电阶段超声回波声压随放电容量的变化规律,提供了判断电池状态的依据.采用全聚焦相控阵超声三维成像技术,对放电产物Li_(2)Ga_(7)在正极界面的形成过程进行可视化分析,发现放电产物优先在正极界面中心区形成并聚集,与放电1.4 mA·h的光学成像结果吻合,揭示了Li-Ga液态金属电池放电过程中正极界面的传质特性.总结归纳了超声回波信号与电池放电容量间的耦合关系,建立了定量分析的工作曲线,发展了一种液态金属电池正极界面过程原位无损检测的新方法.