变壁厚构件电磁超声体波检测方法技术

本发明专利技术涉及一种基于电磁超声体波的变壁厚构件缺陷的检测方法，采用脉冲激励信号源激励传感器线圈产生垂直体波，对壁厚变化构件进行检测之前，先通过设置不同电压幅值、板材种类以及板材厚度等参数与不同材料不同厚度试件的大量检测结果进行比对，然后进行信号处理并存储输入到计算机备份。在检测时，将检测到的信号通过软件与之前存储的信号进行对比，辨别不同壁厚材料中有无缺陷以及实现清晰准确的定位定量分析。本发明专利技术目的在于解决现有壁厚规律变化的大型构件中存在的各种质量问题，满足变壁厚材料的自动检测需要。利用本发明专利技术方法，可直接对壁厚线性变化材料进行检测，避免对壁厚变化试件检测不灵敏，以及缺陷的误判。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种，用于检测壁厚规律变化试件的缺陷信号，属于无损检测技术新领域。
技术介绍
金属结构件在建筑工程、航空航天、油气储运等领域应用广泛，特别是壁厚变化的大型结构件在航空航天、造船等特殊领域起到了关键性的作用，但是由于被检测钢板材质和形状的限制，变壁厚钢板检测过程中容易出现缺陷失真和误判，利用超声检测准确获得变壁厚钢板缺陷信号并进行特征识别和量化分析一直是无损检测研究领域的一道难题。另夕卜，超声波受被测构件材质厚薄的影响会产生反射、折射、衰减等，所以即便是对于规则的变厚度工件，也需要谨慎处理缺陷检测的方式方法。目前，国内外还没有详细介绍变壁厚钢板检测的方法。中国专利文献分别有利用各种电磁超声导波对薄钢板、厚钢板进行相关的检测，很多学者对电磁超声导波和测厚方面的研究具有一定的参考价值，但是只是停留在单一厚度的试件中，没有深入研究变壁厚检测的相关问题。单一的横波或者是纵波不适用于复杂结构的变厚度试件检测，而Lamb波由于其多模态性及频散特性不利于检测结果，斜入射体波不利于导波传播路径的计算，加大了检测的复杂度，所以，随着工业的高速发展，利用电磁超声垂直入射体波检测变壁厚的重要性日趋明显，成功实现变厚度材料缺陷识别与量化分析已成为国内外市场迫不及待的客观需求。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种变壁厚钢板电磁超声体波检测方法，采用电磁超声垂直入射体波检测变厚度钢板缺陷，其检测方便。本专利技术解决上述技术问题所采用的技术方案是:，包括有以下步骤:I)首先，对薄钢板、厚钢板、壁厚线性变化的薄壁变厚壁和厚壁变薄壁的被测钢板进行检测，其检测方法是将电磁超声体波检测系统运用到被测钢板的检测中，在脉冲信号发生器作用下，激励、接收一体传感器激励体波信号，然后激励、接收一体传感器作用在被测钢板上面产生体波，再经过滤波放大器滤波，并触发数据采集卡进行数据采集，通过微处理器的存储单元进行二次处理，再由处理显示部分呈现出经过处理好的体波信号图，通过公式d = l/2vt (其中V是体波传播速度，t是体波在钢板里的传播时间，d是壁厚)计算分析体波信号图中每一个端部反射体波幅值的大小，最终由存储单元存储为相同实验条件下不同的被测钢板厚度对应的不同幅值；2)采用电磁超声体波检测系统在不同厚度的被测钢板里检测不同缺陷以得到缺陷信号幅值；3)最后，将步骤I)和步骤2)中不同结构特征的被测钢板进行信号处理分析并分类存储，即对不同厚度钢板采集的信号进行二次处理，通过对整个激励、接收一体传感器的输出信号分别进行叠加、放大和滤波预处理，滤除或抑制输出信号的随机噪声和背景噪声，放大缺陷信号幅值，然后将最终处理好的信号幅值按钢板厚度的分类与相应的幅值大小进行计算机存储，以备实际检测时的缺陷对比分析。按上述方案，其特征在于步骤2)所述的在不同厚度的被测钢板里检测不同缺陷的具体步骤是:在厚钢板中和薄钢板厚度相同位置处制作人工缺陷，采用电磁超声体波检测系统进行检测，记录此时缺陷幅值以及在厚钢板底端反射信号幅值的大小，由采集到的数据得出，相同位置处的厚钢板缺陷幅值比相同厚度薄钢板的信号幅值小，有缺陷的厚钢板底端信号比相同钢板无缺陷情况下的信号幅值小，再分别将此信号幅值进行存储，以便后期变壁厚钢板的对比分析。按上述方案，其特征在于所述的电磁超声体波检测系统包括有激励电源箱、脉冲信号发生器、功率放大电路、激励、接收一体传感器、滤波放大器、数据采集卡和微处理器，所述的微处理器包括有存储单元和处理显示部分，所述的激励电源箱包括脉冲信号发生器和功率放大电路，所述的激励电源箱、激励、接收一体传感器、滤波放大器、数据采集卡和微处理器依次连接。本专利技术的实质是利用电磁超声体波模态的相对单一稳定性检测内部结构复杂的机器装备以及特殊用途的变壁厚器件等，结合脉冲信号发生器作用于激励、接收一体传感器激励体波信号，然后激励、接收一体传感器作用在被测钢板上产生体波，再经过滤波放大器滤波，触发数据采集卡进行数据采集和微处理器的存储单元进行二次处理，并由处理显示部分呈现出经过处理好的体波信号图，优化完善钢板检测中各种缺陷的设备，准确判断缺陷位置形状，检测装置稳定且结果可靠性好。本专利技术的有益效果在于:既具有检测不同厚度钢板缺陷的功能，又因为电磁超声体波模态相对单一，对体波结构的面内位移、面外位移和随着结构厚度的变化容易对比分析。同时，由于体波在遇到缺陷会发生反射、散射，通过电磁超声体波检测系统有利于提高对各种不规则缺陷的识别能力并满足厚度变化的检测需求，具有较广阔的应用前景。附图说明图1为的基本框图；图2为脉冲激励信号示意图；图3为厚钢板、薄钢板中的缺陷信号和底部回波信号对比图；图4为几类厚度变化钢板中的检测图。具体实施例方式下面通过实施例对本专利技术做进一步详细的说明，但是此说明不会构成对本专利技术的限制。下面结合附图对上述各步骤作进一步的说明。首先，如图1，本专利技术所述的电磁超声体波检测系统包括有激励电源箱3、脉冲信号发生器1、功率放大电路2、激励、接收一体传感器4、滤波放大器5、数据采集卡6和微处理器7，所述的微处理器7包括有存储单元8和处理显示部分9，所述的激励电源箱3包括脉冲信号发生器I和功率放大电路2，所述的激励电源箱3、激励、接收一体传感器4、滤波放大器5、数据采集卡6和微处理器7依次连接。，包括有以下步骤:I)首先，对薄钢板、厚钢板、壁厚线性变化的薄壁变厚壁和厚壁变薄壁等的被测钢板进行检测，其检测方法是将电磁超声体波检测系统运用到被测钢板的检测中，在脉冲信号发生器I作用下激励、接收一体传感器4激励体波信号，然后激励、接收一体传感器4作用在被测钢板10上面产生体波，再经过滤波放大器5滤波，并触发数据采集卡6进行数据采集和微处理器7的存储单元8进行二次处理，并由处理显示部分9呈现出经过处理好的体波信号图，通过公式d = l/2vt (其中V是体波传播速度，t是体波在钢板里的传播时间，d是壁厚)计算分析体波信号图的每一个底端部反射体波幅值的大小，最终由存储单元8存储被测钢板在相同实验条件下不同的钢板厚度对应的不同幅值；2)采用电磁超声体波检测系统在不同厚度的被测钢板里大量检测缺陷以得到缺陷信号幅值，其具体步骤是:在厚钢板中和薄钢板厚度相同位置处制作人工缺陷，采用电磁超声体波检测系统进行检测，记录此时缺陷幅值以及在厚钢板底端反射信号幅值的大小，由采集到的数据得出，相同位置处的厚钢板缺陷幅值比相同厚度薄钢板的信号幅值小，有缺陷的厚钢板底端信号比相同钢板无缺陷情况下的信号幅值小，再分别将此信号幅值进行存储，以便后期变壁厚钢板的对比分析；3)最后，将步骤I)和步骤2)中不同结构特征的被测钢板进行信号处理分析并分类存储，即对不同厚度钢板采集的信号进行二次处理，通过对整个激励、接收一体传感器的输出信号分别进行叠加、放大和滤波预处理，滤除或抑制输出信号的随机噪声和背景噪声，放大缺陷信号幅值，然后将最终处理好的信号幅值按钢板厚度的分类与相应的幅值大小进行计算机存储，以备实际检测时的缺陷对比分析。如图2是脉冲信号图，横轴是时间t，纵轴是脉冲信号幅值A，“ I”处是始发脉冲信号，“2”处是遇缺陷的回波信号幅值，“3”处是到达端部的回波信号幅值。这是一个简易的测试示意图。图3是激励的垂直入射体波在被本文档来自技高网...

【技术保护点】
变壁厚构件电磁超声体波检测方法，包括有以下步骤：1）首先，对薄钢板、厚钢板、壁厚线性变化的薄壁变厚壁和厚壁变薄壁的被测钢板进行检测，其检测方法是将电磁超声体波检测系统运用到被测钢板的检测中，在脉冲信号发生器（1）作用下，激励、接收一体传感器（4）激励体波信号，然后激励、接收一体传感器（4）作用在被测钢板（10）上面产生体波，再经过滤波放大器（5）滤波，并触发数据采集卡（6）进行数据采集，通过微处理器（7）的存储单元（8）进行二次处理，再由处理显示部分（9）呈现出经过处理好的体波信号图，通过公式d＝1/2vt（其中v是体波传播速度，t是体波在钢板里的传播时间，d是壁厚）计算分析体波信号图中每一个端部反射体波幅值的大小，最终由存储单元（8）存储为相同实验条件下不同的被测钢板厚度对应的不同幅值；2）采用电磁超声体波检测系统在不同厚度的被测钢板里检测不同缺陷以得到缺陷信号幅值；3）最后，将步骤1）和步骤2）中不同结构特征的被测钢板进行信号处理分析并分类存储，即对不同厚度钢板采集的信号进行二次处理，通过对整个激励、接收一体传感器的输出信号分别进行叠加、放大和滤波预处理，滤除或抑制输出信号的随机噪声和背景噪声，放大缺陷信号幅值，然后将最终处理好的信号幅值按钢板厚度的分类与相应的幅值大小进行计算机存储，以备实际检测时的缺陷对比分析。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：宋小春，杨蜜蜜，程涛，
申请(专利权)人：湖北工业大学，
类型：发明
国别省市：