基于SHAP可解释性的焊缝缺陷类型超声识别XGBoost模型

针对焊缝缺陷机器学习超声识别过程中存在特征冗余、可解释性差等问题,提出了一种基于SHAP可解释性的焊缝缺陷超声识别XGBoost(极限梯度提升)模型。在碳钢焊缝试样上加工4类典型缺陷,采用横波斜入射法采集超声反射回波信号,分别提取16个时域特征、16个频域特征以及3个信息熵特征。计算SHAP值并选择其前8个高贡献特征构建特征子集,利用交叉验证和网格搜索优化XGBoost模型进行缺陷识别。试验结果表明,4种缺陷识别的平均准确率为96.7%;其中,横通孔的识别效果最佳,精确率、召回率和F_(1-score)均达到100%,三角槽次之,方形槽略差,矩形槽的识别结果最差,其精确率、召回率和F_(1-score)均为93.3%。最后,讨论了高贡献特征与缺陷类别之间的相关性,并对特征贡献差异及其原因进行了分析。

基于轻量化特征增强网络的焊缝缺陷检测方法

【目的】为进一步提高深度特征增强模型对焊缝超声信号的特征完备性、关联性表达及模型超参数自适应全局优化效率,该文开展了基于轻量化特征增强网络的焊缝缺陷检测方法研究。【方法】通过构建焊缝缺陷检测模型,丰富了焊缝特征及不同空间域特征的关联性表征;引入基于全局寻优策略改良的麻雀搜索算法,进一步提高模型超参数自适应寻优的效率和性能;同时使用改良后的优化算法对所构建模型的所需的4个关键模型参数进行自适应寻优,最终构建出适用于焊缝缺陷空间域特征且具备自学习能力的检测模型。【结果】试验结果表明,该文模型在识别准确率为95.54%的情况下,对单个样品的平均测试时间仅为1.4 ms,较其他基线模型取得了更好的检测效果,可满足不锈钢焊缝缺陷在线实时识别要求,验证了其有效性和泛化性。【结论】该方法减少了人工网络设计对参数、性能、学习能力、成本消耗的影响,可广泛用于不同缺陷检测行业自动模型构建研究中,为工业现代化提供了有利的技术支持与保障。

基于导波理论的管道缺陷成像研究

在导波传播理论和频散波形预测理论的基础上,研究了超声导波在检测管道时,如何利用时域波形重构缺陷图像的问题。由于根据导波检测理论可以获得在任意时间管道表面任意位置的波形信息,而且管道上缺陷的存在直接影响导波信号的幅值,并被包含在回波信号中为传感器接收,所以通过对接收信号进行相应的处理便可预测缺陷处的波形用以成像。针对管道中的单通孔人工缺陷和轴向位置不同的双槽形人工缺陷,利用非轴对称端面加载的传感器激励L(0,2)模态导波进行检测,通过改变传感器周向位置获得一组检测信号以实现缺陷形状的成像。成像结果不仅能反映缺陷的类型,还能实现缺陷在轴向和周向的二维定位,对轴向双缺陷的定位取决于时间参数的选择。

P91/P92钢管道对接焊缝微裂纹的超声波检测

随着P91/P92钢在国内火力发电机组的大量应用,对其焊接缺陷的检测也成为质量监督的重点工作。目前,在运行检修过程中,超声波检测出的缺陷主要为以微小裂纹类缺陷为主的层间缺陷。通过对某厂P91钢主蒸汽管道对接焊缝的超声波检测,对微小裂纹的缺陷回波波形特征进行了分析,对该类缺陷在超声波检测中的判断和识别方法进行了探讨和总结。

对接接头中焊接缺陷的超声波检测及信号特征

在对斜探头进行前沿长度测量、角度校准的基础上,采用超声波检测仪对焊接接头中的不同缺陷进行了无损检测,提取了不同缺陷的回波波形,探讨了不同缺陷与超声波波形之间的对应关系。而后采用剖切焊件的方法对检测结果进行了验证。试验结果表明:本文提出的方法可用于对接接头中焊接缺陷的无损检测。

聚焦换能器的研制和在超声特征成像中的应用

为了提高对层状复合金属材料缺陷的成像分辨率，需要用高灵敏度的聚焦换能器。针对我们研制的（F-Scan）全自动超声特征成像系统，用钛酸铅做压电晶片，不同颗粒度的钨粉做声透镜和背衬的主要材料，研制了主频为10～20MHz宽带窄脉冲聚焦换能器，并用光学法拍摄了主频为10MHz的换能器的超声波声场在水中的聚焦过程及焦斑大小。在对层状复合金属材料检测时，缺陷的成像分辨率达0．5mm。

基于MMW和ICER加权匹配的超声缺陷识别

提出了一种在不同缺陷类别判断时参数分配不同权值的加权匹配法,目的是在计算目标信号与某一具体类别缺陷信号之间的相似度时更具有针对性,从而避免冗余特征对缺陷识别带来不利影响。提出了一种ICER法确定加权算法中的权值,该方法考虑重构信号参数对缺陷识别的不同影响系数,并结合经验对权值进行分配。利用现场采集信号的测试结果表明,改进的Morlet小波能有效提高信号信噪比,采用ICER加权匹配法能有效提高缺陷类别识别的准确性。

电站锅炉小径管焊缝超声波检测技术

锅炉小径管焊缝超声波检测技术是一直无损检测中难题。通过小径管超声波检测工艺参数对裂纹检测结果的影响研究与分析,研究分析了回波波幅以及波形特征随超声波检测工艺参数影响变化关系。试验结果表明,随着探头k值减少,缺陷回波波幅增加;探头k值变化对缺陷回波波形产生较大影响。小k值探头检测小径管焊缝裂纹灵敏度较佳。

焊缝超声无损检测中的缺陷智能识别方法

针对焊缝超声无损检测中的缺陷智能化定性识别一直未能很好解决的难题,提出采用小波包变换技术对缺陷回波信号进行降噪和特征值提取,采用基于距离的类别可分性判据和人工神经网络模式识别方法对其进行自动识别和归类,在此基础上开发了基于MATLAB软件的焊缝超声波探伤缺陷智能识别系统,可实现对缺陷回波信号的自动采集、处理及智能化识别和分类。实验表明采用的特征值提取方法以及缺陷定性识别方法是有效的。

搅拌摩擦焊焊缝缺陷的超声波动态波形分析

以铝合金搅拌摩擦焊焊缝的包铝陷入缺陷、隧道孔缺陷和未焊透缺陷为研究对象,通过超声波检测中的前后扫查和左右扫查获取缺陷的超声波回波动态波形,分别描述了三种缺陷的动态波形特点,并分析了各缺陷动态波形形成的原因.结果表明:三种缺陷的左右扫查的动态波形相似;隧道孔缺陷的前后扫查动态波形具有自身特征,而包铝陷入缺陷和未焊透缺陷的前后扫查动态波形具有光滑平面反射体的前后扫查的动态波形特征.

PE管对接焊缝超声波检测信号特征量提取与分析

采用超声波对PE管对接焊缝进行检测。通过对所检测缺陷波形进行分析,提取了其中8个对缺陷回波分析具有典型意义的特征量。对特征量进行主成分及回归分析,得出与主要特征量相关的线性表达式。试验结果验证了回归方程的可信度,为超声波智能检测中缺陷的判定提供了可靠的依据。

中厚板三种典型探伤缺陷波形特征及试验验证

针对中厚钢板常见的三种导致超声波检测不合格的缺陷,分析了缺陷形态、成因、分布位置,总结了超声波波形特征。并分别以实例的方式,对生产过程中出现此类缺陷进行解剖,用金相、扫描电镜观察与能谱分析方法研究了导致钢板探伤不合格的原因,并将缺陷的具体性质与超声检验波形特征进行了对应,验证证明了钢板内部同样缺陷波形特征。

搅拌摩擦焊焊缝缺陷的超声检测静态波形研究

以铝合金搅拌摩擦焊的包铝、隧道型孔洞、疏松、未焊透缺陷为研究对象,通过采用单晶斜探头和双晶斜探头进行检测获取缺陷的静态波形,分别描述每种缺陷的静态波形特点,研究缺陷与静态波形之间的关系,并将两种探头的检测结果进行比较。结果表明:两种探头检测的缺陷静态波形形状较相似,缺陷的形态和大小直接影响着静态波形的形状和峰值,疏松和隧道型孔洞的静态波形为多数波峰聚集状,但疏松的静态波形的峰值远小于隧道型孔洞的;包铝层陷入的静态波形为两束波峰状,峰值较小;未焊透的静态波形为单束波峰状,高峰值较大。单晶斜探头能检测出深度大于2 mm的未焊透,双晶探头能检测出深度大于0.8 mm的未焊透,双晶斜探头的检测灵敏度高于单晶斜探头。

基于无损探伤及多特征匹配的汽车铸铁件缺陷识别

超声检测是铸铁零件内缺陷判定的重要手段,针对其检测效率较低,在大批量铸件质检中操作性较差等问题,提出一种以多特征匹配来快速测定铸件内缺陷的技术方案。分析了铸铁件典型缺陷(疏松、缩孔、夹渣)及其声波特性,研究了铸件缺陷的多特征匹配流程,并从缺陷检测和识别两个角度论证方案的可行性。总之,根据声波特性,利用多特征匹配能较好的判定缺陷,减少匹配误差,提高质检效率。

焊缝超声波探伤中缺陷智能识别研究

分析超声波A扫探伤过程中焊缝缺陷波动态波形特点,截取数个能反映动态波形特性的波形,并提取该系列波形的特征参数。根据特征参数的变化规律,利用相对变率关联度分析法,结合探头探测方式提出了一种对焊缝缺陷进行智能识别的方法。实验分析表明:相对变率法的引用能为缺陷类型提供有效的智能识别。

钢板超声波探伤认识误区解析

纵波探伤是检测中厚钢板内部质量的主要方式。探伤钢板按不同标准、不同级别进行检测判定。对于钢板内部存在的缺陷,有些是标准允许的,有些则是纵波探伤技术性问题而无法检测出来。目前对缺陷的定性、定量技术,还不能完全满足科研人员了解产品内部缺陷详细情况的要求。为此笔者阐述了探伤合格钢板存在缺陷的原因,及缺陷定性、定量的不确定性问题。

应用超声波技术评价氧化膜类缺陷检出率的可行性研究

重点讨论了超声波技术检测铝合金预拉伸板材中氧化膜类缺陷的可行性和检出率,从理论和实际两个方面分析了影响氧化膜缺陷检出率的主要因素,并提出科研性结论。

钨钼合金的超声检测及其缺陷分析

对钨钼合金典型缺陷的超声检测波形特征进行分析,结合典型缺陷的解剖和SEM形貌与EDS成分分析,验证了超声检测的波形特征分析结果。结果表明,超声检测能实现钨钼合金中典型缺陷的定位和类别判定。

超声检测钢板剪力墙空洞缺陷的综合分析与判断

为解决超声波检测钢板剪力墙空洞缺陷判断准确性的问题,在现有《超声法检测混凝土技术规程》(CECS 21∶2000)中概率法判断钢管混凝土缺陷的基础上,采用超声对测法通过KON-NM-4A非金属超声波检测仪和50kHz超声波换能器,对钢板剪力墙空洞缺陷进行检测。并采用概率法、波列、波形、频谱分析及空洞尺寸估算法从不同角度分析判断钢板剪力墙内空洞缺陷的位置、尺寸,最后尝试通过软件Surfer将概率法分析的缺陷位置直观表示。结果表明,采用概率法可以判断截面尺寸大于90mm×90mm空洞缺陷的位置;采用波形分析法可以补充判断截面尺寸不小于60mm×60mm空洞缺陷的位置;采用Surfer软件可以对概率法分析结果直观显示。

薄板点焊超声检测信号特征分析与缺陷识别

运用低碳钢薄板点焊超声检测有限元仿真模型,对气孔、压痕过深、熔核过小、脱焊等四种缺陷类型的点焊检测超声仿真信号进行快速傅里叶变换得到其频谱图,并采用统计学方法分别提取了超声信号时域和频域特征值.通过分析超声在不同缺陷焊点内部的传播规律,以及特征值的变化规律,总结了点焊缺陷类型的识别方法.利用该方法对大量点焊试样超声检测试验信号进行缺陷识别并与金相试验结果对比分析.结果表明,综合分析超声检测信号时域和频域特征值规律,能够有效地识别点焊缺陷类型.