—— 數字化超聲 探傷儀 在UT 探傷中的應用

1 引 言

      UT 檢測(ce)技(ji)術(shu)作為(wei)工業上5 大常(chang)規無(wu)損檢測技術之(zhi)一，一直被人(ren)們廣泛地使用。在UT 中長期使用的是A 型脈沖(chong)反射式超聲波 探傷儀 ，其電路方框圖(tu)如圖(tu)1 所示[1] 。

此種儀器(qi)(qi)顯示器(qi)(qi)顯示的是電脈沖信號，探傷人員要從這些信號中區分出缺陷波(bo)和其他各(ge)種類型的波(bo)，其難度相當(dang)大，錯判、漏判現象時常發生，嚴重地阻礙(ai)了UT 技術在更深(shen)層次上的(de)應用。但(dan)隨著電子技術的(de)發展，其成果在UT 業中的被廣泛(fan)應用，一種(zhong)數字化超聲 探傷儀 應運而生，他使(shi)UT 技術產生了**性(xing)的(de)變革，不僅能對超聲(sheng)波信號進行實(shi)時紀錄，甚至可以給出缺陷波的(de)性(xing)質。

2 數字化超聲 探傷儀 的(de)工作原理

與(yu)A 型脈沖式 探(tan)傷儀 不同，數字(zi)化(hua) 探傷(shang)儀 在電(dian)路上有(you)重大改變，其(qi)電(dian)路方框圖如(ru)圖2 所示[2] 。

數(shu)字(zi)信(xin)號(hao)處(chu)理是(shi)在計算機中用程序來實現的。通常，首先要(yao)進(jin)行的處(chu)理是(shi)去(qu)(qu)除信(xin)號(hao)中的噪(zao)聲(sheng)，其次(ci)是(shi)將已經去(qu)(qu)除噪(zao)聲(sheng)的信(xin)號(hao)進(jin)行UT 檢測所(suo)需(xu)的(de)處理(li)(li)，包括增益控制、衰(shuai)減補償(chang)、求信(xin)號包路線等(deng)。超聲信(xin)號經接(jie)收部分放(fang)大(da)后，由(you)(you)模數(shu)(shu)轉換(huan)(huan)器(qi)變為(wei)數(shu)(shu)字信(xin)號傳給(gei)(gei)電(dian)腦，換(huan)(huan)能器(qi)的(de)位置(zhi)可受電(dian)腦控制或(huo)由(you)(you)人工操作(zuo)，由(you)(you)轉換(huan)(huan)器(qi)將位置(zhi)變為(wei)數(shu)(shu)字傳給(gei)(gei)電(dian)腦。電(dian)腦再把隨時間和位置(zhi)變化的(de)超聲波(bo)形(xing)進行適當處理(li)(li)，得(de)出進一(yi)步控制探傷系統的(de)結論(lun)，進而設置(zhi)有關(guan)參數(shu)(shu)或(huo)將處理(li)(li)結果波(bo)形(xing)、圖形(xing)等(deng)在屏幕上顯示、打印(yin)出來或(huo)給(gei)(gei)出光、聲識別(bie)及報警信(xin)號。

3 數字化(hua)超聲 探(tan)傷儀 的優點

與傳統 探(tan)傷儀 相比，有以下優點 :

 (1) 檢測速度快(kuai)數字化超聲(sheng) 探傷儀 一(yi)般都可自動(dong)檢(jian)測、計(ji)算、記錄，有些(xie)還能自動(dong)進行深度(du)(du)補償(chang)和自動(dong)設置(zhi)靈(ling)敏度(du)(du)，因此檢(jian)測速度(du)(du)快、效率高。

 (2) 檢測精度高數字化(hua)超(chao)聲(sheng) 探(tan)傷儀 對模擬信(xin)號進行高(gao)速(su)數(shu)據采集、量化、計算和判(pan)別，其檢測精度(du)可(ke)高(gao)于傳統儀器(qi)檢測結果。

 (3) 記(ji)錄和檔案檢(jian)測數字化超聲(sheng) 探傷儀(yi) 可以(yi)提供檢測(ce)記錄(lu)直至缺陷圖(tu)像。

 (4) 可靠性高(gao)，穩定性好(hao)數字化超聲(sheng) 探(tan)傷儀(yi) 可**、客(ke)觀地采集(ji)和(he)存儲數據(ju)(ju)，并對(dui)采集(ji)到的數據(ju)(ju)進行實(shi)時處(chu)理或后處(chu)理，對(dui)信(xin)號進行時域、頻域或圖像(xiang)分析(xi)，還(huan)可通過模式識別對(dui)工件(jian)質量進行分級，減(jian)少(shao)了(le)人為因素的影響，提高(gao)了(le)檢索的可靠性和(he)穩定(ding)性。可以(yi)實(shi)現的功(gong)能主要有：

a. 自動校準：自動測(ce)試探(tan)頭的 “ 零點 ” 、 “K 值 ” 、 “ 前沿 ” 及材料的 “ 聲速 ” ；

b. 自(zi)動顯示缺陷回波位(wei)置(zhi)如：深度(du) d 、水平 p 、距離 s 、波幅、當量 dB 、孔(kong)徑(jing) ф 值；

c. 自由切換標尺；

d. 自動(dong)錄制(zhi)探傷(shang)過程并可以進行動(dong)態回放；

e. 自動增益、回(hui)波包絡、峰值記憶功能；

f. 探傷參數可(ke)自動測試或預置；

g. 數字抑制，不(bu)影響增(zeng)益(yi)和線性(xing)；

h. 多個獨(du)立探(tan)傷(shang)通道，可自(zi)由輸入并存(cun)儲任意行(xing)業的探(tan)傷(shang)標準，現場探(tan)傷(shang)無需攜帶試塊；

i. 可(ke)自由存(cun)儲、回放波形及數據；

j. DAC 、 AVG 曲線自動生成并(bing)可以分(fen)段制作，取(qu)樣點不受限制，并(bing)可進行(xing)修正與(yu)補償；

k. 自由(you)輸入(ru)各行(xing)業標準；

l.  與計算(suan)機通訊(xun) , 實現計算機數據管理 , 并可導(dao)出 Excel 格式、 A4 紙張的(de)探(tan)傷報(bao)告(gao)；

m. 實時(shi)時(shi)鐘記錄(lu) : 實(shi)時探傷日期、時間(jian)的跟蹤記(ji)錄，并存儲；

n.  增(zeng)益補償：對表面(mian)粗(cu)糙度、曲面(mian)、厚(hou)工件遠距離探(tan)傷(shang)等因素造成的 Db 衰減可(ke)進(jin)行修正；

所述以(yi)上功(gong)能都是(shi)模擬超(chao)聲(sheng) 探傷(shang)儀 無法實現(xian)的。

4 數字化超聲(sheng) 探傷儀 的主要技術問題

(1) 模數轉換(huan)器(ADC) ADC 是 探傷儀(yi) 的超聲信號輸入電腦的必由之路，把連續(xu)變化的模擬信號變為數值(zhi)信號。

(2) 結構 目(mu)前，有(you)全數方式和模(mo)擬數字混合 2 種。

(3) 軟件 數字化(hua)超聲 探傷(shang)儀 在軟件方面是多種(zhong)多樣的， 探傷(shang)儀 的(de)成(cheng)敗在很大(da)程(cheng)度(du)上(shang)取決于軟件的(de)支持程(cheng)度(du)。

5 數字化超聲 探傷儀 的(de)發展(zhan)前(qian)景

隨著電(dian)子(zi)技術和軟(ruan)件的進一步發展(zhan)，數字(zi)化超聲 探傷(shang)儀 有(you)著廣闊的(de)發(fa)展前景。相信在不久的(de)將(jiang)來，以圖(tu)像(xiang)顯示為主的(de) 探(tan)傷(shang)儀(yi) 將(jiang)會在工業檢(jian)驗中得到廣泛應用。

目(mu)前，某些數字化(hua)超聲 探傷儀 已具有簡單的(de)手動及掃描功能，能示(shi)意性(xing)地顯示(shi)被檢工件(jian)的(de)斷面圖像。隨著技術(shu)的(de)進(jin)步，我(wo)們(men)可在便攜式儀器上實(shi)現相(xiang)控陣的(de)B 掃描和C 掃描成像(xiang)，使探傷結果(guo)像(xiang)醫用(yong)B 超一(yi)樣(yang)直觀(guan)可見。

缺(que)陷定性(xing)歷來是UT 檢(jian)測的一個疑難問題，現(xian)代人工智能學科的發展為(wei)實(shi)現(xian)儀(yi)器(qi)自動缺陷(xian)定性(xing)提供了(le)可能，運用模(mo)式識(shi)別技術(shu)和專(zhuan)家(jia)系統，把大量已知缺陷(xian)的各種特(te)征(zheng)量輸入樣本庫，使儀(yi)器(qi)接受人的經驗，并經過學習后而具備自動缺陷(xian)定性(xing)的能力(li)。