鈹銅焊接件超聲檢測實時區分顯示技術

摘要：本文介紹了鈹銅焊接件缺陷超聲自動檢測的方法建立，缺陷實時區分顯示軟件的系統編制。通過實驗證實了該方法能夠滿足檢測要求，實現實時區分顯示檢測結果。該方法具有很強的通用性，稍作改動即可應用于其它超聲自動檢測。在檢測過程中，為了使檢測結果更加直觀，利于評判需要將檢測結果圖像化。在鈹銅接合面檢測中，由于鈹銅焊接件結合質量較差，缺陷較多，以往檢測顯示較為籠統，不能顯示發現缺陷的嚴重程度，不能滿足對其的準確評判，因而需要對其檢測結果作改進，以區分顯示不同程度的缺陷，使檢測結果更為直觀，同時能夠實時顯示結果，為以后超聲成像積累經驗。因而很有必要進行這方面的研究。

關鍵詞：鈹銅焊接 超聲檢測；水浸法；區分顯示

中圖分類號：TG115.28 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）07（c）-0000-00

1 引言

近年來，工業發達國家廣泛地將計算機和超聲檢測相結合，研制各種超聲無損檢測的計算機數字化成像、數據采集和分析系統，以提高檢測精度、重復性、可靠性和直觀性，為科學地客觀地評價缺陷提供有力的工具。

2 檢測原理

鈹銅焊接件超聲檢測的傳播途徑如圖1所示。

圖1 鈹銅焊接件水浸法檢測未結合時超聲波傳播途徑

注：1 鈹，2 超聲波探頭，3 超聲波束，4 未結合，5 水，6 銅

通過理論分析，本文可以采用水浸法對鈹銅焊接件進行超聲檢測。本文采用單探頭超聲脈沖反射法進行結合質量的檢測，調整探頭與水接頭垂直，利用垂直入射的聲波在通過不同聲阻抗的界面時，一部分聲波反射一部分聲波透射的性質，根據結合面不同反射波的幅度并依據測量的缺陷面積，進行結合質量的評定[1]。

3 鈹銅焊接件超聲自動檢測系統

鈹銅焊接件超聲自動檢測系統的框圖見圖2。

圖2 鈹銅焊接件自動超聲檢測系統框圖

3.1探頭選擇的具體參數

確定超聲波檢測探頭的具體技術指標如下：

探頭形式為水浸點聚焦探頭；探頭頻率為10MHz；探頭焦距為50mm；探頭晶片尺寸為Φ10mm；探頭焦點尺寸Φ1mm。研制的專用探頭如圖3所示：

圖3 特制水浸點聚焦探頭

3.2 檢測靈敏度選擇

根據鈹銅焊接件檢測要求發現埋藏10mm的Ф1.7mm和Ф2mm的平底孔即可，本項目結合工程經驗并結合檢測要求設計了對比試塊，如圖4所示：

圖4 鈹銅焊接件超聲對比試塊（1號為Ф1.7mm，2號為Ф2mm）

為了能夠盡量提高檢測靈敏度，在設計對比試塊的時候增加了Ф1mm人工平底孔，由于鈹和銅聲阻抗的差異，在鈹/銅界面上存在0.3的聲壓反射率，在實際檢測實施時反應為Ф1mm平底孔大小的缺陷顯示，故無法采用不小于Ф1mm平底孔作為檢測靈敏度。

本項目采用進口超聲波探傷儀USD 15對對比試塊進行了檢測實驗，并取得了有效實驗數據，實驗數據見表1：

3.3實驗數據分析

實驗數據表明采用USD-15S儀器和專用探頭，能發現埋藏深度為10mm的Ф1.7mm和Ф2mm平底孔，完全滿足技術條件要求。

4 軟件部分設計

4.1 軟件系統模塊

整套軟件使用Visual C++6.0編寫，主要包括以下模塊（軟件模塊框圖如圖5）

圖5 鈹銅焊接件超聲波檢測軟件模塊圖

4.1.1 系統初始化模塊

系統具有永久記錄功能，所有參數調節界面均實現圖形化。凡需人工設置的參數只須輸入一次，主要包括：

a.數據采集卡、運動控制卡及驅動系統初始化；

b.各運動軸位置復位；

c.初始化參數保存；

d.待件工件的編號、長、寬等參數的讀取

標定過程完全自動化，提供友好的人機接口，快速、準確、直觀。

4.1.2傳動控制模塊

本模塊主要完成各運動軸的控制，主要包括：

a.驅動系統控制（帶正、反向控制）；

b.原點及行程極限檢測；

c.傳動速度和加速度控制。

4.1.3數據采集分析模塊

本模塊主要實現數據采集處理，過程可動態顯示，主要包括：

a.數據采集；

b.異常數據分析剔除；

c.數據分析。

4.1.4實時顯示區分模塊

本模塊主要實現檢測結果實時顯示，并能夠對不同程度缺陷使用由淺到深的顏色進行區分顯示。

4.1.5檢測結果圖像放大縮小模塊

本模塊主要實現對小工件檢測結果能夠放大觀察，對大工件檢測結果進行縮小觀察。

4.1.6防漏檢機制模塊

本模塊主要實現當計算機CPU占用率較高時，出現漏檢時給與報告同時對出現漏檢的行進行重新檢測。

4.1.7結果保存模塊

本模塊主要實現對檢測結果的保存。

本軟件系統具有模塊化、人性化、可視化、功能多樣化的特點。

4.2 系統調試情況

使用本項目開發的軟件對鈹銅焊接件對比試塊進行了檢測，試驗靈敏度采用表1所示值檢測了對比試塊，檢測結果如圖6所示：

5 結論

本項目前期首先采用水浸法對鈹銅焊接件結合質量超聲檢測進行了理論分析，確定了檢測方法；然后在理論分析的基礎上，采用專用的水浸點聚焦超聲探頭，設計并加工了對比試塊，采用USD-15儀器進行了對比試塊的檢測。實驗結果表明，采用該方法可以滿足檢測要求，有足夠的靈敏度余量。本項目所開發的軟件系統成功解決了對檢測結果的實時顯示，并能夠對檢測出的缺陷嚴重程度進行區分顯示。

本項目研究成果已經在鈹銅焊接件結合質量超聲檢測中使用，能夠清楚的實時區分顯示出檢測結果，該方法具有很強的通用性，可以作為其它超聲自動檢測系統的研發基礎。對該程序進行局部調整后，即可直接應用于其它超聲自動檢測項目，具有很強的通用性。

參考文獻

[1] 鄭暉， 林樹青. 超聲檢測[M]. 2版. 北京： 中國勞動社會保障出版社， 2008.

[2]馬寅山；夏舞艷；李詠梅；；火力發電廠在役鑄鋼件閥門裂紋檢測[J]；自動化與信息工程；2013年04期

[3]錢盛杰；換熱器管板角焊縫相控陣列超聲檢測技術研究[D]；浙江工業大學；2013年