虚拟超声波检测系统

　　材料中缺陷的位置、类型、大小、取向、性质等特征的确定,一直是无损检测的一个难题和发展方向,对于超声无损检测也不例外、现有的超声无损检测手段大多停留于确定缺陷的有无、位置.神经网络作为特征识别的一种有效手段,可以用于缺陷的其它特征的识别,而且可以避免目前常规无损检测设备检测结果对检测人员的实际经验和操作技能的强烈依赖性.随着工业技术的发展,检测技术水平的要求越来越高,超声无损检测作为一种检测手段,目前一个重要的前沿课题就是使超声无损检测实现智能测量,即不仅要确定是否有伤,而且要进一步确定伤的大小、形状、取向、性质等等.智能超声无损检测的发展具有很重要的意义.

　　1　虚拟超声波仪的工作原理

　　虚拟超声波系统是计算机和超声波探伤相结合的产物.它承袭了常规超声波探伤仪的基本工作方式,具有常规超声波探伤仪的基本功能,利用计算机实现探伤过程中的缺陷定位、定量和辅助定性;实现探伤回波和数据的存储及回放,使超声探伤的现场结果可记录;有效地减少了超声探伤的人为误差,提高了超声探伤结果的可靠性[1].

　　虚拟超声波系统的工作原理是采用虚拟仪器技术,通过超声波探头发射探测声波,接收回波信号,回波信号经过信号调理电路进行调理,再通过安装在计算机上的数据采集卡完成数据的采集和存储,根据不同要求实现探测波形的显示.针对不同的检测对象,选择不同的检测方法,通过计算机实现超声波检测的智能控制.

　　2　超声波缺陷定量检测方法

　　缺陷的定量是根据缺陷反射波的高度及个数确定工件中缺陷大小及数量的.缺陷的大小包括缺陷的面积、长度和深度等.由于影响缺陷反射波高度的因素很多,因此对缺陷准确定量分析是很困难的.实际探伤时,缺陷定量的方法有以下几种.

　　2.1　半坡高度法

　　这种方法的基本原理是建立在声束的指向性上的.缺陷与声束中心轴垂直,反射波幅最高.随着探头的移动,缺陷偏离声束中心轴时,缺陷反射波的幅度随之下降直到最小.根据这种反射波幅变化来测量缺陷面积大于声束截面积的缺陷的长度,其中最常用的是半坡高度法.

　　该方法将探头在工件探测面上作移动扫查,当发现缺陷时,先找到缺陷的最大反射波,并以此为基础,将探头沿缺陷方向平行移动,缺陷反射波幅随之下降.当反射波幅下降到原来的波幅的一半时,可以认为这时只有一半的反射及缺陷,亦即缺陷的边缘正好在探头声束中心轴的位置.那么探头移动的距离就是缺陷的指示长度.若将探头沿缺陷四周移动,记下反射波幅度下降为原来波幅的一半时探头的中心位置,那么这些点所包围的面积就是缺陷的面积.此法也适用于探头探测焊缝纵向裂纹的长度.它要求探测仪放大器的线性好,且灵敏度不宜太高[2].