水浸超声线聚焦探头发射声场测量方法

航空构件常用小直径棒材进行加工制造,棒材的缺陷检测成为保证构件加工和使用质量的重要手段。但水浸超声点聚焦检测柱形或球形工件时易发生声束发散,检测灵敏度低下,而水浸超声线聚焦探头作为小直径棒材曲面检测的特殊应用,其声场分布决定了探头的检测能力与检测效率,因此线聚焦探头声场测量对小直径棒材检测具有重要意义。选取三只标称频率均为10 MHz,水中焦距分别为25 mm、38 mm、60 mm以及一只探头标称频率为15 MHz,水中焦距为20 mm水浸线聚焦超声探头。分别采取大平底、Φ3.18 mm的球靶和Φ1.5 mm的钢棒作为反射体,通过三轴自动化装置带动探头运动,得到不同反射体所测量的探头声场特性参数,并对测量结果进行对比,分析线聚焦探头声场测量方法。结果表明采用钢丝调整后球靶法可得到线聚焦探头较为准确的声场分布,采用钢丝法结合球靶法能够能到线聚焦探头较为准确的声场特征参数。

超声聚焦探头在固体中辐射声场的动态光弹测量方法

超声聚焦探头在声场聚焦区域具有很高的检测灵敏度和分辨力,是工业超声检测中常用的探头。聚焦探头在固体中的聚焦特性直接影响检测效果,其传统测量方法通过水中聚焦参数间接换算而来,结果存在一定的误差。动态光弹法可以直接观测透明固体中的探头辐射声场,具有直观、无反射体或水听器的浸入影响、全场观测等特征。进一步采用圆偏振光并结合Senarmont补偿法,可精确测量透明固体中探头辐射声场的绝对应力分布,给出聚焦探头在固体中的聚焦参数,包括焦距、焦柱长度和焦斑宽度。实验测量结果与有限元仿真计算及小球反射法测量结果吻合较好,表明了动态光弹法定量测量聚焦探头辐射声场的可行性。

水浸超声聚焦探头性能测试及声场可视化研究

水浸超声聚焦检测技术广泛应用于航空构件的高精度、自动化成像检测中。水浸超声聚焦探头是形成聚焦声场的关键部件,探头性能及发射声场分布的测试分析非常重要,直接决定其检测性能。搭建了一套能够测试水浸超声聚焦探头特性、实现声场可视化的综合测试平台;对3只标称值相同的探头进行特性测试及声场成像试验,分析探头性能参数对声场分布的影响以及探头声场分布特征对检测能力的影响。试验结果表明,超声探头特性测试值及可视化声场能够反映其检测能力,对于保证探头检测性能、辅助探头优化设计、避免检测性能恶化具有重要作用。

水浸聚焦探头声束轴线声场的编程计算

运用菲涅尔环带法,建立了计算水浸聚焦探头声束轴线上的声压分布的数学模型.按照这一数学模型编程计算的声束轴线上的声压分布规律与实测结果相符合.

基于石油套管壁厚检测的多聚焦探头研究

为了实现对石油套管的全覆盖壁厚自动化检测,提出由阵列式多聚焦探头围绕石油套管旋转组成自动化壁厚检测系统。根据超声聚焦探头的测厚原理,分析聚焦探头的焦距和晶片尺寸与聚焦声束的关系,选择合适的聚焦探头组成阵列式多探头自动化壁厚检测系统,进一步研究探头与石油套管之间的最佳距离和阵列式多探头与扫描速度之间的关系。实验结果表明:自动化壁厚检测系统可以准确、可靠、快速地实现对石油套管的检测,检测系统满足实际生产的API标准。

超声聚焦探头缺陷检测能力探讨

从理论上推导了聚焦探头对缺陷最佳检测能力的计算方法。

车轴横波聚焦探头的研制

利用几何声学原理,研究了在火车车轴圆周面上扫查时声波的传播规律,分析了声波的发散特性和聚焦条件,设计了5晶片聚焦探头,进行了探头性能测试和探伤试验。测试结果表明,5晶片聚焦探头聚焦效果明显,在探测深度为160mm时,其声场强度较等面积单晶片探头提高了5dB以上。

水浸聚焦探头的焦距随环境温度的变化规律研究

本文通过有机玻璃和水中纵波声速与温度的关系来计算水浸聚焦探头的焦距随环境温度的变化。结果表明:探头的焦距随着环境温度的升高而明显变大,基本上是线性变化关系。

基于超声波水浸点聚焦探头测量材料弹性模量的方法

弹性模量是表征与评定材料力学性能的基础,本文基于超声波斜入射至异质界面时的波型转换原理,提出了测量材料弹性模量的方法.当超声纵波以小于第一临界角的角度入射至材料时,可在材料的底面和水的界面产生反射纵波与反射横波.通过计算材料表面回波与反射纵波、反射横波之间的声时差,并结合材料的厚度值可计算得到材料的纵波声速与横波声速,进而获得弹性模量与泊松比的数值.本文对厚度约2 mm的轧制铝和镍试样进行了超声测量,结果表明:弹性模量、泊松比的测量值与理论值之间的相对误差分别小于2%,6%.

聚焦探头水浸检测下的频域合成孔径聚焦技术

为了满足自动化在线定量超声无损检测(UNDT)的应用需求,解决传统相移频域合成孔径聚焦技术(SAFT)以平面探头为基础而难以适用于聚焦探头所存在的问题,开展应用于聚焦探头水浸检测的频域SAFT成像技术研究.在分析传统相移频域SAFT成像原理及建立其与时域SAFT方法等效关系的基础上,通过分析聚焦探头在焦平面前后的声程与平面探头的异同,利用上述等效关系将2种探头波达时间的差异转换为频域上的相位补偿,推导聚焦探头水浸检测信号的相移逐层递推公式,发展出一种适用于聚焦探头水浸检测的频域SAFT成像技术.仿真与实验研究表明,采用该技术解决了传统相移方法直接应用于聚焦探头水浸检测所存在的过矫正问题,在聚焦探头水浸检测中应用,具有高横向分辨率和高实时性的成像能力.

超声点聚焦探头在球体中的声束发散与聚焦

探究了点聚焦探头焦点相对于球体在不同位置时的声束传播路径,讨论了进入工件内部的超声波束的聚焦与发散情况;分析计算出点聚焦探头在球体内实际焦距的表达公式,得到实际焦距与水层厚度等参数之间的关系;利用有限元分析软件建立点聚焦探头在球体内焦距变化的瞬态仿真模型,仿真结果与理论公式计算得到的结果基本一致;最后,通过实际焦距表达式确定了检测不同半径钢球的点聚焦探头的选型和水层厚度,实验现象验证了结果的可靠性。

钢板受控射流超声检测用线聚焦探头检测灵敏度的影响因素

钢板射流超声检测用水浸线聚焦探头的检测灵敏度受多种因素的影响,为了探究各种因素对该探头的影响程度,对每个因素设计了不同的试验条件。结果表明:探头的偏转角度、气泡对探头灵敏度的影响最大,水浊度在一定范围内对检测灵敏度没有很大影响。影响因素的研究结果对相关检测工艺和标准的制定具有重要意义。

基于U形磁导体聚焦探头的脉冲涡流检测研究

脉冲涡流检测技术是检测带包覆层金属构件腐蚀的主要技术之一。本研究提出了一种U形磁导体聚焦探头,通过探头中U形磁导体结构引导磁场使涡流聚集于磁导体探头下方,以避免圆柱形探头的涡流检测盲区。仿真研究了探头激励线圈周围的磁场分布,用于分析磁导体对于磁场的导引状况;同时比较了不同探头提离下试件上感应涡流的聚焦状况用于分析探头对于局部缺陷的检测灵敏度。引入涡流有效聚集区域面积变化用于描述缺陷引起的涡流扰动大小,并据此比较聚焦探头的检测范围以及缺陷相对探头中轴线的位置。对钢板试件局部腐蚀缺陷进行了实际检测试验,试验结果表明U形磁导体聚焦探头在较大提离下可对不锈钢板局部缺陷进行有效检测,探头对缺陷的检测情况与仿真相印证。研究结果有助于带包覆层下局部缺陷检测探头的优化设计,以及对缺陷进行准确定位。

水浸聚焦探头声透镜的研制

从聚焦探头的聚焦原理出发 ,针对水浸聚焦探头的声透镜难以制作的问题 ,利用改变声透镜的声速的方法 ,以达到方便制作出不同焦距的水浸聚焦探头的目的。

线聚焦探头的声反射特性和检测应用的研究

选取焦距分别为25mm、35mm、45mm和50mm的线聚焦探头,用φ1.5mm钢棒作为反射体,通过改变探头与钢棒的位置关系,对线聚焦探头水中声场的声反射特性进行测量,得出不同焦距线聚焦探头的可检测棒材直径范围;选取焦距为45mm的线聚焦探头,对φ47GH4169高温合金棒材样件在不同水距下进行试验,得出用于确定棒材检测灵敏度的平底孔位置;选取φ18TC4棒材样件和焦距分别为25mm、35mm、45mm和50mm的线聚焦探头,进行表征声波往复透射率和声束指向性的试验,得出用于确定棒材检测灵敏度平底孔的最高反射波幅对应水距的选择方法;选取焦距分别为25mm、35mm、45mm和50mm的线聚焦探头,对不同直径的TC4钛合金棒材样件进行检测试验,验证不同焦距线聚焦探头的可检测棒材直径范围,解决了线聚焦探头的声反射特性测量、表征及在棒材检测中的应用问题。

用聚焦探头区域识别技术的环焊缝机械化超声检测标准ASTME1961—1998

我国西气东输工程已于 2 0 0 1年 10月全线动工。该工程的天然气管道 (西起新疆塔里木东至上海白鹤镇 ,全长约 4 0 0 0kg)环焊缝已使用从加拿大引进的全自动超声检测系统(共 10台套 )和相控阵聚焦探头区域识别技术进行高效、高水平的检测。该工程所采用的超声检测方法和验收标准主要是ASTME196 1— 1998和API 110 4— 1999。希望ASTME196 1标准所述技术要求和验收条件 ,特别是相控阵探头的布置、多通道闸门的设定、参考试块的制作和应用、缺陷信号的评价和记录、各种面状缺陷和体积状缺陷的容限以及钢管三向声速的测定等对国内参与或关心西气东输工程管道检测的无损检测人员有一定参考价值。

棒材超声水浸法纵波检测聚焦探头的选用探析

随着我国科学技术的不断进步与发展,聚焦探头出现许多不同的种类,特别是当前这几年超声检测设备不断的发展,而最为突出的就是水浸点聚焦探头和线聚焦探头的研究。当前对于棒材的检测大多选用的是聚焦探头横波检测,针对棒材超声水浸法纵波检测聚焦探头的研究较少资料不全。所以在此本文对其进行简要的分析,主要分析纵波水浸法的相关理论,并研究棒材的水浸检测法的原理,最后针对超声水浸法纵波检测所使用的聚焦探头种类选择上加以分析研究。