【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及涉及超声波检测，特别涉及一种结构件内表面腐蚀缺陷的定量超声检测评估方法。主要适用于金属结构件内表面腐蚀缺陷成像及定量化检测识别。
技术介绍
1、在工业生产中，金属结构件应用于生产过程的方方面面。一些金属结构件外表面发生锈蚀之后，极易被人发现，从而可以及时进行维修或更换。然而金属结构件内表面发生腐蚀之后，很难通过观察的方法判断其是否存在腐蚀缺陷，一旦因为腐蚀缺陷原因致使结构件损坏，影响正常的生产过程，将会带来巨大的损失。
2、常用的无损检测技术有涡流监测法、漏磁检测法、x射线检测法、超声波检测法等。涡流检测法只能检测材料的近表面缺陷，对形状复杂的结构检测效果较差。漏磁检测法只能用来检测铁磁性的材料，不能检测一些弱磁性或者无磁性的合金材料。x射线检测法不易操作，且对人体有害。此时选择具有低成本，高效率，安全性高，易于操作的优点的超声波检测这一无损检测技术来探测金属结构内表面的腐蚀缺陷是最佳选择。国内外利用超声波去检测缺陷的检测方法已经相当成熟了，但是对于结构件内表面缺陷腐蚀状态的检测方法研究得相对较少。
3、综上所述，目前对金属结构内表面的腐蚀缺陷检测方法还不够全面，有的只通过缺陷的深度来评估腐蚀程度，有的只通过缺陷的表面积大小来评估腐蚀程度，导致了只通过单一参量来评估腐蚀程度不够精确的技术问题。因此，急需提出一种较为全面的金属结构件内壁缺陷腐蚀状态的检测评估方法，可以实现金属结构件内表面腐蚀缺陷成像及定量化检测。
技术实现思路
1、本专利技术的目
2、本专利技术的上述目的通过以下技术方案实现：
3、结构件内表面腐蚀缺陷的定量超声检测评估方法，主要通过进行定位超声c扫面检测来实现腐蚀缺陷的定量化检测；然后通过建立典型腐蚀缺陷的物理模型，利用定位超声c扫面检测与高精度激光传感的3d数字检测进行比较并修正超声分析与表征算法来实现检测评估。包括如下步骤：
4、步骤一、定位超声c扫面检测：从结构件的外表面入射超声波，并根据其在内表面的反射回波情况进行定位超声c扫面检测，并纪录检测数据；
5、步骤二、腐蚀缺陷定量分析：对腐蚀缺陷进行基于超声检测信号特征分析的结构件内表面腐蚀状态参数化定量分析，包括腐蚀面积及腐蚀比例、腐蚀程度的参数化表征，以及腐蚀状态程度的图像化表征；
6、步骤三、建立腐蚀缺陷评估模型：首先建立典型腐蚀缺陷的物理模型，通过模型设计建立cad的3d数字缺陷模型，然后制备腐蚀缺陷评估模型，通过激光数字3d雕刻在结构件上制备出缺陷；最后检测模型，利用高精度激光传感的3d数字检测技术检测3d数字缺陷模型；
7、步骤四、标定评估模型：通过对物理模型进行定位超声c扫面检测后，对超声信号特征进行分析；然后基于超声信号分析作出腐蚀状态的3d图像表征，最后与基于激光传感的3d数字图像比较并修正超声分析与表征算法。
8、步骤一所述的定位超声c扫面检测是：通过选取超声a波中的扫查点特征值进行特征成像分析检测，通过选取不同特征值信息对结构件内部截面状态进行不同深度的检测；在结构件腐蚀缺陷的超声检测过程中，超声探头会发射超声波通过水耦合剂进入碳钢材料内部，遇到腐蚀缺陷后会生成缺陷回波，当结构件内部不存在缺陷，则超声波会一直传播到结构件的底部发生反射，超声探头接收到的脉冲回波信号会被转化为电脉冲信号，通过超声a/d信号转换后在工业计算机的显示屏内显示，从而获得定位超声c扫面检测图像。
9、采用超声滤波处理技术对定位超声c扫面检测图像进行图像预处理；
10、采用均值滤波方法，将检测窗口内部的所有数据点像素大小的平均数据值作为中心像素点的有效像素大小；若图像原始像素为 f(x,y)，则经过均值滤波处理后的像素即为 g (x,y)，即：
11、
12、式中，各个像素的坐标为s，所有像素的总和为m；采用去心邻域的像素平均值大小实现对点像素值大小的表示；均值滤波处理的邻域选用3×3、5×5、7×7...... n× n， n为奇数； f( m, n)为图像各个坐标的原始像素。
13、步骤二所述的腐蚀面积是通过计算腐蚀缺陷缺陷小区域进而进行累加的方式计算实际腐蚀缺陷区域面积；首先提取经过图像处理后的定位超声c扫面检测图像扫查路径中的所有扫查线信息，录入计算机并通过超声特征曲线算法计算出定位超声c扫面检测图像的扫查路径中所有扫查线中的缺陷长度，随后将两条相邻扫查线及腐蚀缺陷边缘构成的区域看作梯形，梯形的高h即为检测探头的移动步长，每相邻的两条扫查线间的面积s看作梯形的面积，将所有相邻超声检测扫查线间的缺陷面积相加，得到结构件内表面腐蚀缺陷缺陷面积，即公式
14、
15、式中 a为上扫查线的长度，b为下扫查线的长度；
16、腐蚀比例的表达式为 ，其中s表为结构件的表面积；
17、腐蚀程度的参数化评定是依据腐蚀深度的参数化来表达，从而实现对缺陷腐蚀程度的参数化表征的目的，腐蚀深度通过测量结构件内壁腐蚀缺陷的超声波信号声程来计算；待测结构件内壁腐蚀缺陷的腐蚀深度h为：h=t-s；其中，t为待测结构件的厚度，s为待测结构件内壁腐蚀缺陷的超声波信号声程；从而得到，最大腐蚀深度hmax=t-smin，平均腐蚀深度 ；结构件腐蚀程度的判定受腐蚀面积、腐蚀比例、腐蚀深度的影响。
18、步骤三所述的高精度激光传感的3d数字检测技术是：利用二维激光测距传感器对制备出的3d数字缺陷模型表面进行检测，二维激光测距传感器发射的激光为线激光，采集的是组成缺陷模型表面轮廓图像的二维数据点云，再将3d数字缺陷模型表面的所有轮廓数据点在三维空间内进行拟合。
19、步骤四所述的基于激光传感的3d数字图像是：提取出结构件整体表面的三维形貌图，对单个缺陷轮廓线进行特征分析，即对缺陷某横截面上各个点的数据进行处理；为了更直观地显示出复杂本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种结构件内表面腐蚀缺陷的定量超声检测评估方法，其特征在于：通过定位超声C扫面检测来实现腐蚀缺陷的定量化检测，然后通过建立典型腐蚀缺陷的物理模型，利用定位超声C扫面检测与高精度激光传感的3D数字检测进行比较并修正超声分析与表征算法来实现检测评估；包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的结构件内表面腐蚀缺陷的定量超声检测评估方法，其特征在于：步骤一所述的定位超声C扫面检测是：通过选取超声A波中的扫查点特征值进行特征成像分析检测，通过选取不同特征值信息对结构件内部截面状态进行不同深度的检测；在结构件腐蚀缺陷的超声检测过程中，超声探头会发射超声波通过水耦合剂进入碳钢材料内部，遇到腐蚀缺陷后会生成缺陷回波，当结构件内部不存在缺陷，则超声波会一直传播到结构件的底部发生反射，超声探头接收到的脉冲回波信号会被转化为电脉冲信号，通过超声A/D信号转换后在工业计算机的显示屏内显示，从而获得定位超声C扫面检测图像。
3.根据权利要求2所述的结构件内表面腐蚀缺陷的定量超声检测评估方法，其特征在于：采用超声滤波处理技术对定位超声C扫面检测图像进行图像预处理；
4.
5.根据权利要求1所述的结构件内表面腐蚀缺陷的定量超声检测评估方法，其特征在于：步骤三所述的高精度激光传感的3D数字检测技术是：利用二维激光测距传感器对制备出的3D数字缺陷模型表面进行检测，二维激光测距传感器发射的激光为线激光，采集的是组成缺陷模型表面轮廓图像的二维数据点云，再将3D数字缺陷模型表面的所有轮廓数据点在三维空间内进行拟合。
6.根据权利要求1所述的结构件内表面腐蚀缺陷的定量超声检测评估方法，其特征在于：步骤四所述的基于激光传感的3D数字图像是：提取出结构件整体表面的三维形貌图，对单个缺陷轮廓线进行特征分析，即对缺陷某横截面上各个点的数据进行处理；对复杂缺陷外观整体进行可视化，将3D数字缺陷模型表面的所有轮廓数据点在三维空间内进行拟合，输出代表缺陷外观形貌的三维点云。
...【技术特征摘要】
1.一种结构件内表面腐蚀缺陷的定量超声检测评估方法，其特征在于：通过定位超声c扫面检测来实现腐蚀缺陷的定量化检测，然后通过建立典型腐蚀缺陷的物理模型，利用定位超声c扫面检测与高精度激光传感的3d数字检测进行比较并修正超声分析与表征算法来实现检测评估；包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的结构件内表面腐蚀缺陷的定量超声检测评估方法，其特征在于：步骤一所述的定位超声c扫面检测是：通过选取超声a波中的扫查点特征值进行特征成像分析检测，通过选取不同特征值信息对结构件内部截面状态进行不同深度的检测；在结构件腐蚀缺陷的超声检测过程中，超声探头会发射超声波通过水耦合剂进入碳钢材料内部，遇到腐蚀缺陷后会生成缺陷回波，当结构件内部不存在缺陷，则超声波会一直传播到结构件的底部发生反射，超声探头接收到的脉冲回波信号会被转化为电脉冲信号，通过超声a/d信号转换后在工业计算机的显示屏内显示，从而获得定位超声c扫面检测图像。
3.根据权利要求2所述的结构件内表面腐蚀缺陷的定量超声检测评估方法，其特征在于：采用超声滤波处理技术对定位超声c扫面检测图像进行图像预处理；
4.根据权利要求1所述的结构件内表面腐蚀缺陷的定量超声检测评估方法，其特征在于：步骤二所述的腐蚀面积是通过计算腐蚀缺陷缺陷小区域进而进行累加的...
【专利技术属性】
技术研发人员：徐国成，陆婧婧，董娟，谷晓鹏，冯超，孙嘉晟，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：
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