數(shù)字化超聲探傷儀的工作原理、特點優(yōu)勢及應用

作者：莊弘煒；鞏青歌；曹劍鋒

1 引 言

UT檢測技術作為工業(yè)上5大常規(guī)無損檢測技術之一，一直被人們廣泛地使用。在UT中長期使用的是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，探傷人員要從這些信號中區(qū)分出缺陷波和其他各種類型的波，其難度相當大，錯判、漏判現(xiàn)象時常發(fā)生，嚴重地阻礙了UT技術在更深層次上的應用。但隨著電子技術的發(fā)展，其成果在UT業(yè)中的被廣泛應用，一種數(shù)字化超聲探傷儀應運而生，他使UT技術產(chǎn)生了革命性的變革，不僅能對超聲波信號進行實時紀錄，甚至可以給出缺陷波的性質。

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)字信號處理是在計算機中用程序來實現(xiàn)的。通常，首先要進行的處理是去除信號中的噪聲，其次是將已經(jīng)去除噪聲的信號進行UT檢測所需的處理，包括增益控制、衰減補償、求信號包路線等。超聲信號經(jīng)接收部分放大后，由模數(shù)轉換器變?yōu)閿?shù)字信號傳給電腦，換能器的位置可受電腦控制或由人工操作，由轉換器將位置變?yōu)閿?shù)字傳給電腦。電腦再把隨時間和位置變化的超聲波形進行適當處理，得出進一步控制探傷系統(tǒng)的結論，進而設置有關參數(shù)或將處理結果波形、圖形等在屏幕上顯示、打印出來或給出光、聲識別及報警信號。

3 數(shù)字化超聲探傷儀的優(yōu)點

與傳統(tǒng)探傷儀相比，有以下優(yōu)點：

（1）檢測速度快 數(shù)字化超聲探傷儀一般都可自動檢測、計算、記錄，有些還能自動進行深度補償和自動設置靈敏度，因此檢測速度快、效率高。

（2）檢測精度高 數(shù)字化超聲探傷儀對模擬信號進行高速數(shù)據(jù)采集、量化、計算和判別，其檢測精度可高于傳統(tǒng)儀器檢測結果。

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

（4）可靠性高，穩(wěn)定性好 數(shù)字化超聲探傷儀可全面、客觀地采集和存儲數(shù)據(jù)，并對采集到的數(shù)據(jù)進行實時處理或后處理，對信號進行時域、頻域或圖像分析，還可通過模式識別對工件質量進行分級，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問題

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

（2）結構 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

隨著電子技術和軟件的進一步發(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在工業(yè)檢驗中得到廣泛應用。

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

缺陷定性歷來是UT檢測的一個疑難問題，現(xiàn)代人工智能學科的發(fā)展為實現(xiàn)儀器自動缺陷定性提供了可能，運用模式識別技術和專家系統(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，并經(jīng)過學習后而具備自動缺陷定性的能力。

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