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基于超声相控阵衍射波图像的缺陷测量方法

陈振华;许倩;卢超

【摘要】工程应用中常通过超声相控阵检测技术的脉冲反射法对缺陷进行扇形扫

描,并基于反射波幅度的6dB法测量缺陷尺寸.然而,6dB测长方法很难对缺陷尺寸

进行精确测量.该研究提出利用超声相控扇扫图中的缺陷衍射波图像测量缺陷尺寸

以获得较高的测量精度.首先,分析了扇扫图像中缺陷衍射波特征图像及其影响参数

以获得清晰的缺陷衍射波扇型扫描图像;其次,提出了基于端部衍射波时差的缺陷尺

寸测量方法,并与其他测量方法的测量精度相比较.研究结果显示:基于相控阵扇型扫

描的缺陷衍射波测长精度较之反射波幅度法更高,而反射波法更适用于缺陷取向的

测量.该研究经过对比分析,为缺陷定量检测提供了一种更为有效的解决方案.%In

engineeringapplications,thesectorscanofultrasonicphasedarray

methodisusedtotestthedefect,inwhichthedefectsizeismeasuredby

the6dBmethod.However,itisdifficulttomeasurethesizeofthedefect

accuratelybasedonthe6dBlengthmeasurementmethodofthereflected

waveamplitude.Inthestudy,weproposedtousetheimageofdefect’s

diffractionwaveintheultrasonicphasedsectorscanningimageto

measurethedefect’ssizewithhighermeasurementaccuracy.Firstly,the

image’scharacteristicsofdiffractionwaveandrelatedinfluencefactors

areanalyzedtoachievehigherqualityoftheimage.Secondly,the

measurementmethodofdefectsizebasedondiffractionwaveisproposed

andcomparedwiththeothermethods.Theresearchresultsshowthatthe

measurementaccuracyofthedefectdiffractionwaveishigherthanthatof

thereflectedwaveamplitudemethod,andthereflectedwavemethodis

moresuitableforthemeasurementofdefect’sorientation.Thestudy

providesamoreeffectivesolutionforthequantitativedetectionofdefects.

【期刊名称】《应用声学》

【年(卷),期】2018(037)004

【总页数】8页(P447-454)

【关键词】超声相控阵;扇型扫描;衍射波;定量检测

【作者】陈振华;许倩;卢超

【作者单位】南昌航空大学无损检测技术教育部重点实验室南昌330063;南昌航

空大学无损检测技术教育部重点实验室南昌330063;南昌航空大学无损检测技术

教育部重点实验室南昌330063

【正文语种】中文

【中图分类】TG115.28

1引言

随着材料学的快速发展，缺陷尺寸成为基于断裂力学的材料寿命评估的基础，缺陷

的定量无损检测显得尤为重要。常用的定量检测方法主要包括脉冲反射法和衍射时

差法(Timeofflightdiffraction,TOFD)[1−3]。基于超声波脉冲反射法的反射波幅

度一般只能得到缺陷的当量尺寸，这与缺陷实际尺寸存在较大误差。柯常波等[4]

将脉冲反射回波法与神经网络技术相结合，研究了基于端点回波反射法和BP神经

网络模型裂纹测长方法，结果表明裂纹高度的网络预测值均可保持在±1mm的绝

对误差之间，但该方法只能用于表面开口缺陷的测量。衍射波法比脉冲反射法具有

更高的缺陷尺寸测量