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镁合金壳体内部缺陷的精确超声定量方法

中国有色金属学报 2015年第10期25卷 2666-2671页

作者：杨岳戴万林李雄兵倪培君乔日东中南大学CAD/CAM研究所长沙410075 中国兵器科学研究院宁波分院宁波315103

利用基尔霍夫近似法建立镁合金壳体内部缺陷的超声测量模型,并利用该测量模型对缺陷回波幅值进行数值计算,获得缺陷波/底波幅值比曲线。在此基础上,建立基于幅值比曲线的缺陷检测理论模型,并对缺陷进行定量检测分析。采用搭建的超声检... 详细信息

利用基尔霍夫近似法建立镁合金壳体内部缺陷的超声测量模型,并利用该测量模型对缺陷回波幅值进行数值计算,获得缺陷波/底波幅值比曲线。在此基础上,建立基于幅值比曲线的缺陷检测理论模型,并对缺陷进行定量检测分析。采用搭建的超声检测实验系统,对含有人工缺陷的镁合金壳体进行缺陷检测试验。结果表明:相比于传统距离增益尺寸曲线定量方法,本实验方法在缺陷定量检测精度和有效检测深度范围上均有较大提高,从而为提升镁合金壳体内部缺陷的定量检测水平提供新的方法和技术途径。

关键词：镁合金壳体缺陷定量超声测量模型距离增益尺寸

各向异性堆焊结构中超声传播模拟与缺陷回波预测

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机械工程学报 2011年第8期47卷 21-27页

作者：赵新玉刚铁徐春广卢宗兴北京理工大学先进加工技术国防重点学科实验室北京100081 哈尔滨工业大学现代焊接生产技术国家重点实验室哈尔滨150001

奥氏体不锈钢呈现出明显声学各向异性,如何检测与评价这类材料成为声学检测领域的研究难点和热点问题。应用多高斯声束模型来研究超声换能器向各向异性圆管堆焊结构中辐射声场的特征。给出声场模型中材料各向异性系数的具体求解方法;并... 详细信息

奥氏体不锈钢呈现出明显声学各向异性,如何检测与评价这类材料成为声学检测领域的研究难点和热点问题。应用多高斯声束模型来研究超声换能器向各向异性圆管堆焊结构中辐射声场的特征。给出声场模型中材料各向异性系数的具体求解方法;并应用该声场模型计算超声束在有机玻璃楔块、各向异性堆焊层和低合金钢基体三层介质中的传播特征,重点分析堆焊层各向异性和圆管曲率变化两种因素对纵波声束偏转和聚焦形态的影响。进一步,将多高斯声束模型与分离变量法缺陷散射模型相结合,建立适用于各向异性圆管堆焊结构的超声测量模型,用于预测各向异性堆焊层下的横通孔缺陷回波信号。试验测量结果与模型预测结果的比较表明,两者的信号幅度和相位都符合较好。

关键词：超声测量模型多高斯声束模型奥氏体不锈钢堆焊结构

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钢轨轨头内多元高斯声场模拟及其缺陷响应

铁道学报 2014年第1期36卷 76-80页

作者：张书增李雄兵杨岳胡宏伟宋永锋中南大学CAD/CAM研究所湖南长沙410075 长沙理工大学汽车与机械工程学院湖南长沙410114

钢轨不规则的几何外形造成超声检测时缺陷信号难以准确提取。根据多元高斯声束理论,结合轨头的几何参数及声学性能、探头及耦合剂的特性参数,建立了超声波在轨头内传播的多元高斯声束模型,以此研究不同探头频率、晶片直径下轨头区的声... 详细信息

钢轨不规则的几何外形造成超声检测时缺陷信号难以准确提取。根据多元高斯声束理论,结合轨头的几何参数及声学性能、探头及耦合剂的特性参数,建立了超声波在轨头内传播的多元高斯声束模型,以此研究不同探头频率、晶片直径下轨头区的声场分布规律,探求入射角、踏面曲率对声场的影响,并分析各情况下探头的有效检测区域;基于建立的轨头内多元高斯声束模型,结合基尔霍夫近似获得的散射模型,建立超声测量模型,实现轨头内缺陷响应的回波预测。通过对轨头内的横通孔进行模型预测与实验检测,两信号主体部位的峰值峰位均良好吻合,验证了该方法的有效性,研究成果对钢轨超声检测工艺有积极的理论指导意义。

关键词：钢轨轨头超声检测多元高斯声束超声测量模型缺陷回波响应

非近轴近似多元高斯模型的缺陷检测回波信号预测

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非近轴近似多元高斯模型的缺陷检测回波信号预测

作者：郭佳哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

超声相控阵检测技术在工业无损检测领域占据重要的地位。通过大量检测实验可以总结出一定的声束传播规律,但很难揭示声束在介质中的复杂路径,通过建立超声测量模型获取回波信号可以帮助更深入理解缺陷检测过程,实现缺陷的定量研究。声... 详细信息

超声相控阵检测技术在工业无损检测领域占据重要的地位。通过大量检测实验可以总结出一定的声束传播规律,但很难揭示声束在介质中的复杂路径,通过建立超声测量模型获取回波信号可以帮助更深入理解缺陷检测过程,实现缺陷的定量研究。声场模拟是缺陷检测中的重要部分,现有模型存在计算效率较低以及在离轴区域计算不准确等问题,并且回波信号的建模多集中于单层界面中,对于双层界面情况研究较少。针对上述问题,本文进行如下几项工作研究:首先,根据双层界面下的瑞利积分模型和单层界面下的非近轴近似多元高斯模型,推导出双层界面下横波检测的非近轴近似多元高斯声场计算模型。模拟丙烯酸树脂-水-钢界面下线性相控阵横波检测的声束偏转聚焦的辐射声场,并与近轴近似多元高斯模型的相应辐射声场进行比较分析。其次,采用非近轴近似多元高斯模型进行超声测量模型声场计算,分别选用基尔霍夫近似理论以及分离变量法计算横通孔的远场散射幅度,并结合系统影响因子建立单层界面下线性相控阵的横通孔检测超声测量模型,预测缺陷回波信号。将该模型的模拟结果与近轴近似多元高斯模型建立的超声测量模型的相应模拟结果及实验测量结果进行比较,完成不同聚焦深度及不同偏转角度两种工况下回波信号的对比分析。然后,采用非近轴近似多元高斯模型模拟线性相控阵的辐射声场,选用球形孔的基尔霍夫近似理论远场散射幅度模型以及系统影响因子,建立单层界面下线性相控阵的球形孔检测的超声测量模型。完成不同聚焦深度、不同偏转角度以及不同直径三种工况下球形孔缺陷回波信号的模拟分析,并与近轴近似多元高斯模型所得相应回波信号进行比较。此外,研究球形孔缺陷回波信号随聚焦深度、偏转角度及缺陷直径变化的规律,并与横通孔缺陷回波信号进行对比。最后,将单层界面下缺陷检测的回波信号建模扩展到双层界面情况,建立丙烯酸树脂-水-钢界面下横波检测超声测量模型。采用双层界面下横波检测的非近轴近似多元高斯模型进行超声辐射声场计算,对远场长度区域内横通孔以及球形孔缺陷进行不同偏转角度及不同直径两种工况下回波信号模拟分析,并比较横波检测情况上述两种缺陷回波电压幅值随偏转角度及直径的变化规律。

关键词：超声测量模型双层界面线性相控阵非近轴近似多元高斯模型声场模拟

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超声检测声场模拟

超声检测声场模拟

作者：郑威机械科学研究总院

学位级别：硕士

传统的超声波探伤主要依靠探伤人员的经验分析缺陷回波信号来对探伤结果进行评定。然而对于被检工件的材质和结构复杂的情况，即使是经过专业探伤培训并且有经验的人员在缺陷识别和定量上也会碰到困难。而超声回波信号的仿真则可以帮助... 详细信息

传统的超声波探伤主要依靠探伤人员的经验分析缺陷回波信号来对探伤结果进行评定。然而对于被检工件的材质和结构复杂的情况，即使是经过专业探伤培训并且有经验的人员在缺陷识别和定量上也会碰到困难。而超声回波信号的仿真则可以帮助探伤人员对缺陷回波信号做辅助分析。此外超声检测的模拟和仿真可以提高对超声波传播过程及超声波成像的理解。和超声探伤实验研究相比，超声检测模拟和仿真更经济也更有效率。通过改变超声模拟仿真数学模型的参数还可以研究探伤方案及探头设计中各参数对声场的影响，从而为探伤方案和探头的设计提供指导。所以研究超声检测的模拟和仿真是很有意义的。本文介绍了完整的多元高斯声束模型的建模过程，并利用多元高斯声束模型计算了不同界面、斜入射、多层界面和聚焦探头的发射声场。在聚焦探头发射声场的计算上，不同于以往文献中所介绍的修正高斯叠加系数的方法，而是通过对声透镜进行建模来计算聚焦声场。该方法不仅可以计算球面聚焦探头的发射声场还可以计算线聚焦探头以及其他类型聚焦探头的发射声场。基于Thompson-Gray超声测量模型对平底孔回波信号进行仿真，还对平底孔进行了探伤实验。其中回波信号仿真公式中的系统函数可分别通过参考实验和仿真的方法获得。无论系统函数是通过参考实验还是仿真的方法获得，只要对仿真结果和实验结果都做同样的归一化处理，仿真结果和实验结果的吻合度都会很好。这也验证了采用基于仿真方法的系统函数来计算缺陷回波信号的可行性。对汽车变速箱齿轮环焊缝用几何声学方法设计了C扫描超声探伤探头的声透镜，并利用多元高斯声束模型分析了基于几何声学方法设计的超声探头的聚焦声场。最终得出虽然基于几何声学方法设计的探头声场缺陷处离晶片的距离和实际焦距会有细小的差别，但缺陷仍然处在声压比较高的区域，而且基于几何声学的方法非常简单易用，所以基于几何声学的聚焦探头设计方法还是很实用的。

关键词：多元高斯声束模型超声测量模型系统函数聚焦探头声场分布齿轮环焊缝C扫描超声探伤

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粗糙表面镁合金构件的缺陷定量检测方法研究

科技创新与生产力 2019年第7期 53-55页

作者：孙楠倪培君中南大学交通运输工程学院CAD/CAM研究所湖南长沙410075 中国兵器科学研究院宁波分院浙江宁波315103

通过引入粗糙度变量对超声测量模型进行修正,并与定量曲线相结合,实现粗糙表面镁合金构件内部缺陷的定量检测。超声实验结果表明,该方法与传统方法相比,缺陷定量精度有较大提高,为粗糙表面镁合金构件缺陷检测的工程应用提供了参考。

关键词：镁合金粗糙表面无损检测超声测量模型