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基于时频分析的粗晶材料超声检测技术与系统

张秀峰  
【摘要】:粗晶材料由于微观结构对超声的强烈散射,造成严重的材料噪声与信号衰减,致使超声检测灵敏度和信噪比严重下降。目前,对粗晶材料的检测仍然是超声检测的一大难题。采用信号处理技术提高超声检测能力和信噪比是无损检测领域的重要研究课题。在超声信号处理技术中,分离谱技术以其显著的信噪比增强效果,是目前超声信号处理中的主导技术。然而,该技术因检测能力不足、并对多项参数敏感等缺陷,一直无法在生产中得到推广应用。时频分析是近年来迅速崛起的信号分析技术。不同于单纯的一维时域或频域分析,时频分析将一维时域信号变换成二维时频图像,能够展现出信号中更为丰富的信息,具有更大的应用潜力。 论文对时频分析在超声检测中的应用进行了深入研究,提出了实用的脉冲超声检测时频分析“三步法”,并采用该方法研制了脉冲超声时频分析检测系统。 论文提出的时频分析“三步法”,以其多项参数的优化确定性,克服了分离谱技术的参数敏感性问题,并可达到更高的缺陷检测能力和信噪比增强效果,具有很高的实用价值。 论文研制的双通道时频分析检测系统具有区别于传统超声探伤仪器的全差分硬件结构和 DSP 信号处理功能,多项性能指标达到了国际先进仪器水平。实验表明,该系统可以实现对典型粗晶材料及细晶材料的高灵敏度检测,达到了对 0.6mm 晶粒平均直径的粗晶奥氏体不锈钢中,65mm 深 φ 0.8mm 平底孔和70mm 深 φ 0.5mm 横孔的小缺陷检出能力,是超声检测技术的有效进展。


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