基于超声线列阵的钢坯孔洞缺陷检测层析成像技术研究

作     者：唐佳玄 郑慧峰 张凯胜 史慧楠 董照诚 TANG Jiaxuan;ZHENG Huifeng;ZHANG Kaisheng;SHI Huinan;DONG Zhaocheng

作者机构：中国计量大学计量测试工程学院浙江杭州310018 中国航发哈尔滨轴承有限公司黑龙江哈尔滨150025 

出 版 物：《传感技术学报》 (Chinese Journal of Sensors and Actuators)

年 卷 期：2023年第36卷第8期

页      面：1268-1274页

核心收录：

学科分类：07[理学] 0702[理学-物理学] 

基　　金：浙江省自然科学基金(LQ20A040007,LQ19A040004) 国家重点研发计划资助(2017YFF0205004) 国家自然科学基金(11904346) 浙江省质量技术监督系统科研计划项目(20180103) 浙江省‘仪器科学与技术’重中之重学科人才培育项目(JL150506) 浙江省教育厅科研资助项目(Y201942513) 浙江省大学生科研创新活动计划资助项目(2021R409052)。 

主　　题：超声透射CT 缺陷检测 钢坯孔洞缺陷 线列阵 

摘      要：为实现钢坯内部孔洞缺陷的精准检测,提出了一种超声透射层析成像技术与超声线列阵全方位扫描技术相结合的方法。首先,设计了阵列超声检测方案,建立超声波传播路径的层析成像方程,给出求解方式。其次,通过有限元仿真对比分析了钢坯在有无缺陷情况下的走时,验证超声透射法采集缺陷走时信号方法的有效性,接着通过参数化设置实现线列阵扫描功能,将仿真的走时数据通过迭代算法重建横截面的灰度图,然后利用三次样条插值细化、中值滤波及图像增强的处理,分割提取图像中的缺陷,验证了该成像方法的可行性。最后,搭建了实验系统,通过实验进一步验证该方法的有效性。通过仿真和实验发现,采用所提方法重建的缺陷图像不仅形态完整,而且与实际缺陷轮廓对比,计算出相对误差仅为3%左右,分辨率可达1 mm,表明该方法的有效性和优越性。