特種設(shè)備薄板對接焊縫缺陷檢測及信號分析

楊雅玲

摘 要：薄板進(jìn)行超聲檢測時缺陷往往存在近場區(qū)內(nèi)而不易檢出，為提高檢測精度，滿足3～8 mm薄板對接焊縫超聲波檢測的需要，結(jié)合檢測中遇到的實(shí)際問題，研制了雙晶斜探頭，對雙晶探頭檢測出的缺陷射頻信號，進(jìn)行小波變換分析，提取基于缺陷信號小波包結(jié)點(diǎn)能量為信號特征值，定性分析焊縫缺陷，試驗(yàn)結(jié)果表明，此種分析方法大大提高了缺陷性質(zhì)判別能力。

關(guān)鍵詞：薄板；焊縫缺陷；信號

1 雙晶探頭的性能試驗(yàn)

探頭的性能測試一般是從探頭的入射點(diǎn)，探頭K值，主聲束偏離，回波頻率幾個方面考慮，下面根據(jù)測量探頭性能的基本步驟[2][5]（見超聲二級人員培訓(xùn)課本），測量研制的雙晶探頭各項(xiàng)參數(shù)，測量運(yùn)用的儀器是TS-V6e型數(shù)字式超聲探傷儀，測得探頭具體參數(shù)值見表1。

采用TS-V6e型數(shù)字式超聲探傷儀對6 mm薄板對接焊縫提取夾渣，氣孔缺陷數(shù)據(jù)，圖1和圖2分別為研制的雙晶探頭和普通單晶探頭的探傷對比圖，圖1表示2種探頭探測薄板夾渣缺陷的反射回波圖，圖2表示2種探頭探測薄板氣孔缺陷的超聲反射回波圖。由實(shí)驗(yàn)圖可知單晶探頭相比雙晶探頭的始波寬度寬，雜波較多，信噪比不如雙晶探頭。

2 小波分析提取各節(jié)點(diǎn)信息熵作為缺陷特征值

提取以上試驗(yàn)中夾渣缺陷的射頻信號。運(yùn)用MATLAB軟件，采用小波變換方法，將信號分解在8個頻帶上[3][4]，即信號經(jīng)小波包分解到第三層有8個節(jié)點(diǎn)信號，每個小波包信號占原始信號的能量百分比如表2所示。第三層結(jié)點(diǎn)信號的能量柱狀圖見圖3。

提取氣孔缺陷的射頻信號。將信號分解在8個頻帶上，即信號經(jīng)小波包分解到第三層有8個節(jié)點(diǎn)，第三層結(jié)點(diǎn)信號的能量柱狀圖見圖4。

3 結(jié)論

1）對上述試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)：兩種缺陷的能量主要集中在（3，0）（3，5）（3，6）（3，7）四個結(jié)點(diǎn)上，但是兩種缺陷信號的結(jié)點(diǎn)能量的比例不同。因此運(yùn)用小波包分析，提取信號分解后各節(jié)點(diǎn)的能量，對缺陷定性是可行的。

2）通過與單晶探頭對比探傷試驗(yàn)，雙晶探頭在探測薄板效果更加，相比單晶探頭，雙晶探頭具有靈敏度高，雜波少盲區(qū)小，工件中近場區(qū)長度小等優(yōu)點(diǎn)。但是雙晶探頭探傷時，必須在探頭的有效區(qū)域內(nèi)。

3）從分析缺陷射頻信號著手，對缺陷信號進(jìn)行小波分解，對小波分解信號之后的每個節(jié)點(diǎn)信號的能量分布情況進(jìn)行分析討論。試驗(yàn)數(shù)據(jù)結(jié)果表明，通過以上方法對缺陷信號進(jìn)行評價是可行的，此種方法大大的提高了信號對缺陷性質(zhì)判斷的能力。

參考文獻(xiàn)：

[1]韓紅民.薄壁鑄鋼件雙晶探頭超聲波探傷方法研究[J].礦山機(jī)械，2005，9：22-26.

[2]編審委員會編.國防科技工業(yè)無損檢測人員資格鑒定與認(rèn)證培訓(xùn)教材，超聲檢測[M].機(jī)械工業(yè)出版社，2005.

[3]孫延奎.小波分析及其應(yīng)用.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005，199-244.

[4]徐佩霞，孫功憲.小波分析與應(yīng)用實(shí)例.中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社，1996.7.189-220.

[5]美國無損檢測學(xué)會.美國無損檢測手冊（超聲卷）.世界圖書出版公司，1996，188-240.