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超声C扫描成像自动检测系统的研究与实现

于波;段剑;王浩全

【摘要】超声C扫描成像已逐渐成为复合材料构件普遍研究和采用的检测技术之

一.在对超声波声场探讨的基础上,采用基于超声时域的检测方法,通过机械装置、控

制电路、发射电路、接收电路和信号处理电路等部分的设计,研制了一种速度快、

功能强的超声波C扫描自动检测系统.该系统具有成本低廉、检测速度快、误检率

低和显示直观等优点.经对布纤维复合材料试验表明,该系统能够检测出直径为φ1

mm的气孔,能够实现对微小缺陷的成像检测.%UltrasonicC-scanimagingisan

adoptedmethodincompositematerials.Accordingtotheprincipleof

ultrasonictestingandcharacteristicofacousticfield,thedisplayindepthis

studied.AsystemofC-scanultrasonicautomatictestingisdesighed.It

includeshostcomputer,singlechip,ultrasonicemissioncircuit,incept

circuit,signalprocessingandsoon.Ithashighspeed,lowcostsand

accuratetesting.Theexprimentresultsshowthatthemethodcandetecta

stomaofφ1mmdiameterincompositematerials.Itcanrealizetesting

flawsinmaterials.

【期刊名称】《无损检测》

【年(卷),期】2011(033)002

【总页数】3页(P59-61)

【关键词】超声波检测;C扫描成像;系统研发

【作者】于波;段剑;王浩全

【作者单位】山东非金属材料研究所,济南,250031;山东非金属材料研究所,济

南,250031;中北大学,太原,030051

【正文语种】中文

【中图分类】TG115.28

超声成像无损检测是自动控制、数字信号处理等多种技术相融合的典型应用。它利

用传感器技术,通过计算机控制检测设备,进行自动检测,最后利用软件实现缺陷图像

的实时显示与处理[1]。是实现缺陷定位、定量和定性,以及无损评价的关键技术之

一。

1C扫描成像原理

超声C扫描是一种沿垂直于声束横断面的二维扫描方式,显示被测试样的横断面状

况。C扫描可以通过数控扫描系统,运用插补原理实现各种轨迹的扫描。在自动检

测中,通常采用水浸聚焦探头进行水浸扫描。C扫描在新型复合材料、电器开关触

头和集成电路等检测中显示出了一定的优越性[1-2]。

在C扫描检测中,需要在记录某一点缺陷有无的同时记录这一点的坐标。进行检测

时,换能器在步进电机或人工带动下进行迂回运动,每行进一步,发射/接收超声信号

一次。电脉冲激励的超声脉冲通过耦合剂进入试件,如试件中无缺陷,它可一直传播

到试件的底面。如果底面光滑且平行于探测面,按照反射原理,超声脉冲被底面反射

而返回换能器,换能器将返回的声脉冲转变为电脉冲,经A/D转换传入计算机。将每

一点所提取到的超声回波信号特征量以彩色或灰度的形式表现出来,于是便得到C

扫描图像[3-4]。

2成像系统的总体设计

整个检测系统由主机部分、组合探头装置、机械装置、从机部分、超声波发射接收

电路和信号采集等部分组成(图1)。

图1检测系统框图

下位机通过程序控制步进电机、超声发射/接收电路,按照预先设计的方式对被测工

件进行超声扫描。超声回波信号经信号调制电路处理,由数据采集系统采集输入上

位机(计算机),对信号进行处理。检测完成后,显示检测结果并打印。

3超声波发射接收电路

发射电路主要由DC-DC电源模块、窄脉冲发生电路和激励电路所组成。DC-DC

电源模块用来完成10～400V的转换,窄脉冲发生电路的任务是将下位机发送来的

触发信号转换成窄脉冲信号,此窄脉冲信号由激励电路激励探头产生。

超声发射电路一般要求有较高的发射电压(100～1000V),这样可以使得电容的充电

电压较高,保证充足的发射能量来激励压电晶片。利用场效应管或可控硅的导通与

截止时,电源电压通过电阻向电