基于超声TOFD法的焊接缺陷横向定位检测技术

针对焊缝余高存在时,超声衍射时差法(time of flight diffraction,TOFD)B扫描可达性受限这一问题,提出了双椭圆法及纵横波复合法两种缺陷横向位置无损检测方法。根据探头和缺陷位置的几何关系,建立了缺陷定位测量的数学模型,利用确定的缺陷定位算法,分别对人工缺陷和焊接缺陷进行了定位检测。结果表明,双椭圆法在缺陷定位测量精度和操作实施过程上要优于纵横波复合法;采用双椭圆法,人工缺陷的埋藏深度及横向位置的平均测量误差分别为0.5和0.3 mm;焊接缺陷的埋藏深度及横向位置的平均测量误差分别为0.6和0.4 mm。所提方法克服了由于焊缝余高的存在,传统超声TOFD法B扫描不可达的问题,并为缺陷在焊缝中的横向位置检测提供解决办法。

超声TOFD法不敏感区内焊接缺陷检测

针对超声衍射时差法(Time of flight diffraction,TOFD),探头的纵波声场不能覆盖整个被检测焊缝空间,在被检测焊缝近表面存在很大范围的不敏感区的问题,提出了一种改进的超声TOFD法,即不敏感区缺陷检测法,该方法利用超声纵波在被检试件底面的反射,使得超声声场覆盖近表面区域,采用该方法对人工缺陷及焊接缺陷进行检测。结果表明,人工缺陷埋藏深度检测的平均误差为0.3 mm,焊缝中未熔合缺陷埋藏深度及横向位置检测的平均误差分别为0.6 mm和0.4 mm。所提出的不敏感区缺陷检测法能有效检测近表面缺陷,是常规TOFD法的延伸和补充。

超声TOFD焊缝缺陷检测成像技术讨论

在我国当前国民经济建设中,重大安全事故严重影响和制约了国民经济的健康发展。对材料尖锐缺陷灵敏、检测精度高的无损检测技术之一是超声衍射时差法,但利用超声TOFD对缺陷进行检测时,其分辨率相对较低,且存在大量噪声,缺陷特征信息不易于获取,因此研究如何检测图像分辨率水平和降低噪声的方法,是超声TOFD检测中最关键的问题。

基于超声TOFD法的钢结构焊缝无损检测技术分析

桥梁钢结构在长期使用下存在部分焊缝缺陷,对桥梁使用性能与承载能力产生不利影响。传统的钢结构焊缝检测技术定位检测精度较低,无法准确获取焊缝缺陷尺寸与位置信息。为解决这一问题,在传统检测技术的基础上,引入TOFD法,提出了一种新的无损检测技术。首先,选取检测精度较高的超声波仪器,设置其检测参数;采用超声TOFD法布设探头,对钢结构焊缝进行全方位、全过程的无损检测。通过试验分析可知,新的检测技术,其检测结果更加接近实际结果,检测结果的准确率较高,均在96.72%以上,具有较高的可行性。

薄铝板搅拌摩擦焊的超声TOFD检测研究

搅拌摩擦焊在铝合金上的应用极大地拓宽了铝合金在工业生产生活中的使用范围。特种焊接构件容易产生与检测面垂直的缺陷,因此,采用TOFD(Time of Flight Diffraction,衍射时差)技术,选用不同频率探头和不同角度楔块优化组合对试样进行超声TOFD检测及其D扫描成像。研究结果表明,选取合适参数的超声TOFD检测技术可以应用于厚度10 mm以下的薄铝板搅拌摩擦焊焊缝检测。D扫描成像结果显示也能得到和A型超声TOFD检测一致的结果。

面状缺陷超声TOFD法信号和图像的特征与识别

针对铝合金厚板焊缝中易于出现的几种典型的面状缺陷,研究了其超声衍射时间差法(TOFD-time of flight diffraction)的检测特征,对获得的A扫描信号和B、D扫描图像的特征进行了分析和解释,并对B、D扫描图像进行了线性化处理。结果表明,结合A扫描信号和B、D扫描图像的特征,能够有效地对面状缺陷进行识别、定位和定量。线性化处理技术有效地提高了图像的时间分辨力,使面状缺陷的信号和图像的特征更明显,进而使定位定量更为精确。

奥氏体不锈钢焊缝超声TOFD检测中声波传播特性分析及其应用

由焊缝组织引起的声波衰减及散射严重影响奥氏体不锈钢焊缝的超声TOFD检测效果,这在无损检测方面是亟待解决的难题.文中分析焊缝中各角度检测声束形成的缺陷衍射波幅度及检测信号信噪比特征,揭示声波传播特性的影响因素.结果表明,不锈钢焊缝中的超声波传播具有明显的各向异性特征,柱状晶生长方向与声束入射方向的夹角对检测波衰减及散射具有显著影响;文中结合金相结构图建立焊缝组织模型进一步解释了声波传播各向异性的形成机理;并以此为基础提出一次波检测方法和二次波检测方法,获得了较好的检测效果.

超声TOFD法检测信号相位识别技术

超声TOFD(time of flight diffraction,衍射时差)法检测信号中的相位信息是缺陷定性识别及定量测量的重要参量,但受检测系统影响,原始信号的相位特征不明显.针对传统维纳逆滤波解卷积技术在提高超声检测信号时间分辨力上的不足,采用一种基于谱外推的改进维纳逆滤波方法对超声TOFD法检测信号进行处理.分别采用传统及改进的维纳逆滤波技术对计算机仿真及缺陷实测信号进行处理,并将结果进行分析比较.结果表明,基于谱外推的改进方法能有效提高信号的时间分辨力,提取与缺陷形态相关的相位信息,从而为缺陷的定性识别及定量测量提供依据.

LFM激励信号在超声TOFD检测中的应用

对于大厚度焊接试件的超声衍射时差法检测(time of flight diffraction,TOFD),常规超声激励难以同时满足信噪比、检测距离以及检测分辨率的要求.文中将线性调频脉冲压缩技术应用在超声TOFD检测中,线性调频(linear frequency modulated,LFM)激励可综合改善检测信噪比(signal to noise ratio,SNR)与分辨率.首先对试验用10 MHz超声换能器进行了LFM信号参数测试,选择了合适的时宽和带宽.对埋藏3 mm高的横槽缺陷的钢板分别进行了超声LFM激励的TOFD检测及常规超声TOFD检测,对比发现超声LFM激励的TOFD检测精度高达0.01μs,可准确区分缺陷上下端衍射波.在较低的激励电压和系统增益下,实现了较高的检测信噪比及分辨率.

基于形态学的超声TOFD图谱自动标定方法研究

为了实现超声TOFD自动、精确标定,提出了一种基于图像形态学的超声TOFD图谱自动标定方法.针对TOFD图谱特征,确定了直通波-纵波衍射区域-底面回波窗口处理范围,采用高斯模糊滤波器对原始图像进行了降噪处理,并运用数学形态学的膨胀、腐蚀运算和梯度算子对直通波和底面回波进行了增强处理和边缘提取,最后通过改进的概率Hough变换和峰值搜索方法对直通波进行精确定位.研究结果表明,该算法具有较高的精度和鲁棒性,且该方法标定过程简单,为超声TOFD缺陷自动化定量分析提供了保证.

超声TOFD二次波检测技术在奥氏体不锈钢焊缝无损检测中的应用

由组织结构引起的声能衰减、散射、声束扭曲会使得奥氏体不锈钢焊缝的超声检测较为困难。分析了焊缝中超声波衰减及散射的各向异性特征及其影响因素,并提出了基于超声TOFD技术的二次波检测方法。通过调整探头间距改变焊缝目标区域的检测声束折射角,深入分析声束入射方向及晶粒生长方向对检测信号信噪比的影响。结果表明:检测波在奥氏体不锈钢焊缝中的传播呈现明显的各向异性特征;当检测声束与柱状晶生长方向成较小夹角时,可获得较高的检测信号信噪比。因此,当探头置于焊缝余高侧时,为获得较小的检测声束与柱状晶生长方向间的夹角,采用基于超声TOFD技术的二次波检测方法可提取焊缝中缺陷的衍射波特征信号。

基于超声TOFD直通波及神经网络的近表面缺陷自动识别

针对超声TOFD存在近表面盲区及近表面缺陷自动识别分类的问题,提出了基于超声TOFD直通波及神经网络对近表面孔状缺陷识别分类的方法。在近表面缺陷检测信号的直通波部分选取多个关键点,揭示了各关键点幅度分布与近表面缺陷深度的关系,获得了用于近表面缺陷检测的幅度分布特征值,并将该特征值用于BP神经网络对缺陷识别分类。试验结果表明,该方法能够对铝合金板近表面孔状缺陷进行准确、有效的自动识别分类。

基于超声TOFD法的近表面缺陷检测实验研究

在传统的超声TOFD法当中,存在着一定的表面检测盲区。针对这一情况,可采用TOFD与A型脉冲反射超声检测结合以及采用TOFD纵波三次反射的TOFDW检测模式检测近表面缺陷。本文阐述了这两种检测近表面缺陷方法的检测原理,然后结合人工缺陷试块,对这两种检测方法进行了实验验证。结果表明,TOFD与A型脉冲反射超声检测结合以及采用TOFDW检测模式均能够对近表面缺陷进行有效的检测。

超声TOFD图谱多普勒频移估计及增强算法研究

为了提高超声TOFD平行扫查(B扫)图谱的横向分辨率、区分横向接近的不同缺陷,采用合成孔径聚焦技术(SAFT,Synthetic Aperture Focusing Technique)对B扫图谱进行波束锐化和图像增强,推导了缺陷尖端衍射回波的参数模型和多普勒频移,提出了B扫图谱多普勒频率随缺陷深度呈非线性关系。在经典SAF重建的基础上,对合成孔径两侧的缺陷信号进行增益补偿,修正波束衰减引起的B扫图谱灰度梯度下降。研究结果表明:该方法能有效提高孔径合成图谱中缺陷信号的横向分辨率和对比度,精确表征缺陷在被检测体中的横向位置及缺陷高度。

2.25Cr1Mo钢试块缺陷的超声TOFD检测

基于超声TOFD技术检测缺陷位置和尺寸的原理,应用多通道超声TOFD检测系统检测了110 mm厚的2.25Cr1Mo钢试块中的横孔和切槽,给出了试块的D扫描和A扫描图像,分析了两者的对应关系。试验结果表明,缺陷位置和尺寸的误差<5%,验证了超声TOFD方法在缺陷定位和定量上具有较高的准确性。为应用超声TOFD设备进行现场检测时获得的自然缺陷图像的评定提供了有效的依据。

焊缝超声TOFD检测信号及图像降噪技术研究

超声TOFD检测信号中混入的无关噪声常导致从检测图像中难以分辨缺陷特征。本研究通过小波包分解技术分析缺陷衍射波特征信号的时、频域分布特征,采用小波包统一阈值对超声TOFD检测信号进行降噪处理,对比软、硬阈值函数对检测信号的降噪结果。研究结果表明:采用软、硬阈值对长度10 mm、深度5 mm的裂纹缺陷信号降噪,其信噪比由原始的22.88 d B分别提高至186.66、176.65 d B,对长度28 mm、深度8 mm的夹杂缺陷信号降噪,其信噪比由原始的16.62 d B分别提高至33.74、28.16 d B;基于小波包软、硬阈值去噪后信号进行图像重构可有效抑制干扰条纹并提高缺陷特征图像的分辨力,而采用软阈值法几乎完全去除了原始超声TOFD检测图像中的噪声条纹。

基于小波包分解的不锈钢焊缝超声TOFD检测信号及缺陷信号提取

奥氏体不锈钢焊缝超声检测时的信号受噪声和衰减的影响容易发生误判或漏检。将超声TOFD检测技术应用于不锈钢焊缝的检测中,利用小波包分解技术对检测信号深入分析,获得缺陷信号和噪声信号在时频域上的分布特征。结果表明:不锈钢焊缝的超声TOFD检测信号受焊缝结构噪声的干扰较大,通过小波包分解技术能够提取缺陷的衍射波特征,提高缺陷检测信号的信噪比及分辨率。

基于合成孔径聚焦的不锈钢焊缝超声TOFD检测技术

奥氏体不锈钢焊缝受粗大柱状晶组织的影响,其焊缝的超声TOFD检测信号信噪比低、扫描图像模糊,缺陷检测容易误判或漏检。为提高检测信号信噪比及扫描图像分辨力,引入合成孔径聚焦算法对超声TOFD-D扫描采集的A信号进行处理,并分析了变迹窗对处理后检测信号信噪比的影响。研究表明,通过优化选择变迹窗可提高检测信号的信噪比和缺陷的D扫描图像分辨力,有效地增强了超声TOFD检测技术对奥氏体不锈钢焊缝的检测能力。

小波匹配追踪技术在超声TOFD图像处理中的应用

针对超声TOFD技术在薄板焊缝检测中盲区过大的问题,利用小波匹配追踪技术对信号中适合的子带进行数据匹配追踪稀疏化处理,研发的检测软件探索并解决了超声TOFD技术图像上表面缺陷信号的混叠问题.在带缺陷的薄板焊接试件上进行试验,通过对检出数据的对比分析,验证了小波匹配追踪技术在减小盲区上的优良效果.

基于小波包分解的不锈钢焊缝超声TOFD检测图像修正

将超声衍射时差法(超声TOFD)应用于奥氏体不锈钢焊缝的无损检测中,分析了焊缝组织对超声TOFD检测信号的影响;基于小波包分解技术的时频分析特性,对检测信号进行三层分解,并获得了适用于灰度成像的分解信号。结果显示:受焊缝组织结构的超声散射影响,检测图像不但存在相当程度的波纹干扰,而且其缺陷特征图像也出现了较严重的形状扭曲;选择合适的小波包分解信号可在保持时间分辨率的同时抑制噪声,基于重构信号进行灰度成像能够提高检测图像的质量并避免缺陷图像的扭曲。