數(shù)字化超聲探傷儀的工作原理、特點(diǎn)優(yōu)勢(shì)及應(yīng)用

作者：莊弘煒；鞏青歌；曹劍鋒

1 引 言

UT檢測(cè)技術(shù)作為工業(yè)上5大常規(guī)無損檢測(cè)技術(shù)之一，一直被人們廣泛地使用。在UT中長(zhǎng)期使用的是A型脈沖反射式超聲波探傷儀，其電路方框圖如圖1所示。

此種儀器顯示器顯示的是電脈沖信號(hào)，探傷人員要從這些信號(hào)中區(qū)分出缺陷波和其他各種類型的波，其難度相當(dāng)大，錯(cuò)判、漏判現(xiàn)象時(shí)常發(fā)生，嚴(yán)重地阻礙了UT技術(shù)在更深層次上的應(yīng)用。但隨著電子技術(shù)的發(fā)展，其成果在UT業(yè)中的被廣泛應(yīng)用，一種數(shù)字化超聲探傷儀應(yīng)運(yùn)而生，他使UT技術(shù)產(chǎn)生了革命性的變革，不僅能對(duì)超聲波信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)紀(jì)錄，甚至可以給出缺陷波的性質(zhì)。

2 數(shù)字化超聲探傷儀的工作原理

與A型脈沖式探傷儀不同，數(shù)字化探傷儀在電路上有重大改變，其電路方框圖如圖2所示。

數(shù)字信號(hào)處理是在計(jì)算機(jī)中用程序來實(shí)現(xiàn)的。通常，首先要進(jìn)行的處理是去除信號(hào)中的噪聲，其次是將已經(jīng)去除噪聲的信號(hào)進(jìn)行UT檢測(cè)所需的處理，包括增益控制、衰減補(bǔ)償、求信號(hào)包路線等。超聲信號(hào)經(jīng)接收部分放大后，由模數(shù)轉(zhuǎn)換器變?yōu)閿?shù)字信號(hào)傳給電腦，換能器的位置可受電腦控制或由人工操作，由轉(zhuǎn)換器將位置變?yōu)閿?shù)字傳給電腦。電腦再把隨時(shí)間和位置變化的超聲波形進(jìn)行適當(dāng)處理，得出進(jìn)一步控制探傷系統(tǒng)的結(jié)論，進(jìn)而設(shè)置有關(guān)參數(shù)或?qū)⑻幚斫Y(jié)果波形、圖形等在屏幕上顯示、打印出來或給出光、聲識(shí)別及報(bào)警信號(hào)。

3 數(shù)字化超聲探傷儀的優(yōu)點(diǎn)

與傳統(tǒng)探傷儀相比，有以下優(yōu)點(diǎn)：

（1）檢測(cè)速度快 數(shù)字化超聲探傷儀一般都可自動(dòng)檢測(cè)、計(jì)算、記錄，有些還能自動(dòng)進(jìn)行深度補(bǔ)償和自動(dòng)設(shè)置靈敏度，因此檢測(cè)速度快、效率高。

（2）檢測(cè)精度高 數(shù)字化超聲探傷儀對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行高速數(shù)據(jù)采集、量化、計(jì)算和判別，其檢測(cè)精度可高于傳統(tǒng)儀器檢測(cè)結(jié)果。

（3）記錄和檔案檢測(cè) 數(shù)字化超聲探傷儀可以提供檢測(cè)記錄直至缺陷圖像。

（4）可靠性高，穩(wěn)定性好 數(shù)字化超聲探傷儀可全面、客觀地采集和存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，并對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)處理或后處理，對(duì)信號(hào)進(jìn)行時(shí)域、頻域或圖像分析，還可通過模式識(shí)別對(duì)工件質(zhì)量進(jìn)行分級(jí)，減少了人為因素的影響，提高了檢索的可靠性和穩(wěn)定性。

4 數(shù)字化超聲探傷儀的主要技術(shù)問題

（1）模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC） ADC是探傷儀的超聲信號(hào)輸入電腦的必由之路，把連續(xù)變化的模擬信號(hào)變?yōu)閿?shù)值信號(hào)。

（2）結(jié)構(gòu) 目前，有全數(shù)方式和模擬數(shù)字混合 2種。

（3）軟件 數(shù)字化超聲探傷儀在軟件方面是多種多樣的，探傷儀的成敗在很大程度上取決于軟件的支持程度。

5 數(shù)字化超聲探傷儀的發(fā)展前景

隨著電子技術(shù)和軟件的進(jìn)一步發(fā)展，數(shù)字化超聲探傷儀有著廣闊的發(fā)展前景。相信在不久的將來，以圖像顯示為主的探傷儀將會(huì)在工業(yè)檢驗(yàn)中得到廣泛應(yīng)用。

目前，某些數(shù)字化超聲探傷儀已具有簡(jiǎn)單的手動(dòng)及掃描功能，能示意性地顯示被檢工件的斷面圖像。隨著技術(shù)的進(jìn)步，我們可在便攜式儀器上實(shí)現(xiàn)相控陣的B掃描和C掃描成像，使探傷結(jié)果像醫(yī)用B超一樣直觀可見。

缺陷定性歷來是UT檢測(cè)的一個(gè)疑難問題，現(xiàn)代人工智能學(xué)科的發(fā)展為實(shí)現(xiàn)儀器自動(dòng)缺陷定性提供了可能，運(yùn)用模式識(shí)別技術(shù)和專家系統(tǒng)，把大量已知缺陷的各種特征量輸入樣本庫，使儀器接受人的經(jīng)驗(yàn)，并經(jīng)過學(xué)習(xí)后而具備自動(dòng)缺陷定性的能力。

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