【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于无损检测领域,是适用于焊缝缺陷检测的超声阵列全聚焦成像方法,特别是一种基于斜入射纵波的超声阵列全聚焦成像方法。
技术介绍
随着现代工业水平的迅猛发展,焊接技术已经被广泛应用于压力容器、船舶、航空航天、电力系统等工业领域中。目前焊接的工艺方法有很多种,主要包括熔焊、钎焊、压焊等焊接方式。焊缝在焊接过程中受焊接设备、焊接工艺、材料残余应力及材料尺寸等因素的影响,可能产生多种不同的焊接缺陷。另外,在长期的服役过程中可能经受高温、高压或腐蚀等环境的影响,在焊缝内部也会产生缺陷。焊缝内部常见的缺陷类型有裂纹、未融合、未焊透、气孔和夹渣等。焊缝缺陷严重影响焊缝质量,使其安全性和可靠性降低,易引发安全生产事故。因此,焊缝内部的缺陷问题是焊接领域中非常重要的问题。超声波探伤对未焊透、未熔合、裂纹等危害性面积型缺陷检测灵敏度较高,但由于焊缝的材料属性复杂、结构特殊,使用普通超声检测焊缝内部缺陷时,由于信号噪声和衰减较大,容易造成缺陷漏检。近年来,随着计算机和电子技术的发展,超声相控阵检测技术因具有声束控制灵活等特点在焊缝内部缺陷检测中的应用越来广泛。超声相控阵检测技术采用由多个阵元组成的阵列换能器,通过电子技术控制各阵元的超声激励接收延时,实现声束在试件内部的定向偏转及聚焦。但利用超声相控阵检测技术对焊缝进行检测中,由于超声检测信号的信噪比较差,给缺陷检测及识别带来了一定的困难。近年来,超声相控阵后处理成像技术得到了较大的发展。超声相控阵后处理成像技术是通过对采集到的全矩阵数据进行离线处理,进而获得高精度的成像效果,其中最常用的为全聚焦和矢量全聚焦等成像方法 ...
【技术保护点】
一种基于斜入射纵波的焊缝超声阵列全聚焦成像方法,其步骤如下:1)在相控阵探头上加楔块,通过楔块将纵波的主声束斜入射到待测试件的焊缝内,通过相控阵系统进行焊缝检测实验,并获取全矩阵数据,实验中所用相控阵探头的阵元个数为N,通过全矩阵采集模式得到时域信号,全矩阵数据中gij(t)(i=1,2,...,N;j=1,2,...,N)表示第i阵元激励和第j个阵元接收的时域信号;2)对采集到的全矩阵时域信号gij(t)进行Hilbert变换得到包络信号hij(t);3)计算从各个阵元到所有聚焦点的声束在界面处的折射交点;4)将全部阵列数据按激励阵元、接收阵元、界面折射交点与聚焦点的传播距离计算声波传播时间tij(x,z),通过计算得到聚焦点的幅值I(x,z),再对每个聚焦点的幅值进行聚焦;5)输出成像结果,从成像结果判断焊缝内部是否有缺陷,如果有缺陷,对缺陷结果进行定位。
【技术特征摘要】
1.一种基于斜入射纵波的焊缝超声阵列全聚焦成像方法,其步骤如下:1)在相控阵探头上加楔块,通过楔块将纵波的主声束斜入射到待测试件的焊缝内,通过相控阵系统进行焊缝检测实验,并获取全矩阵数据,实验中所用相控阵探头的阵元个数为N,通过全矩阵采集模式得到时域信号,全矩阵数据中gij(t)(i=1,2,...,N;j=1,2,...,N)表示第i阵元激励和第j个阵元接收的时域信号;2)对采集到的全矩阵时域信号gij(t)进行Hilbert变换得到包络信号hij(t);3)计算从各个阵元到所有聚焦点的声束在界面处的折射交点;4)将全部阵列数据按激励阵元、接收阵元、界面折射交点与聚焦点的传播距离计算声波传播时间tij(x,z),通过计算得到聚焦点的幅值I(x,z),再对每个聚焦点的幅值进行聚焦;5)输出成像结果,从成像结果判断焊缝内部是否有缺陷,如果有缺陷,对缺陷结果进行定位。2.根据权利要求1所述的基于斜入射纵波的焊缝超声阵列全聚焦成像方法,其特征在于:与楔块耦合的界面为平面或曲面。3.根据权利要求1所述的基于斜入射纵波的焊缝超声阵列全聚焦成像方法,其特征在于:所述相控的阵探头选用纵波探头。4.根据权利要求1所述的基于斜入射纵波的焊缝超声阵列全聚焦成像方法,其特征在于:所述的楔块为直楔块或带角度的斜楔块。5.根据权利要求1所述的基于斜入射纵波的焊缝超声阵列全聚焦成像方法,其特征在于:所述声束在界面处的折射交点利用Snell原理进行求解。6.根据权利要求1所述的基于斜入射纵波的焊缝超声阵列全聚焦成像方法,其特征在于,聚焦点(x,z)的幅值I(x,z)表示为 I ( x , z ) = Σ i = 1 N Σ j = 1 N h i j ( t i j ( x , z ) ) ]]>其中,hij(tij(x,z))为阵元i激励、阵元j接收的全矩阵时域信号中表征目标聚焦点(x,z)的包络信号,tij(x,z)为提取该幅值所用的声波传播时间;设楔块的波速为c1,待测试件内波速为c2,则声波传播时间tij(x,z)为: t i j ( x , z ) = ( x i - x t ) 2 + ( z i - z t ) 2 + ( x j ...
【专利技术属性】
技术研发人员:王炯耿,罗宏建,焦敬品,刘帅开,杨敬,姚晖,扶达鸿,周阳洋,乔敏,张杰,赵洲峰,陈胤桢,周正强,梅简,吴一峰,孙庆峰,
申请(专利权)人:国网浙江省电力公司电力科学研究院,国家电网公司,北京工业大学,
类型:发明
国别省市:浙江;33
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