文档介绍：数字信号处理方法在超声检测
技术中的应用
摘要:在五大常规无损检测方法中,超声波检测因其具有方向性好、穿透能力强、能量高以及对人体无害等独特的优点,而得到了广泛的应用。数字信号处理是一个新的学科领域,它通过计算机或专用处理设备,用数字方式去处理数字或符号所表示的序列,以得到更符合人们要求的信号形式。超声波检测模拟信号离散化之后,运用多种数字信号处理方法对其进行频谱分析,将会得到我们所需要的信息。
关键词:数字信号处理超声检测无损检测
Digital Signal Processing Techniques for Ultrasonic
Testing Technology
Abstract:
Key Words: Digital signal processing ; Ultrasonic testing ;Non-destructive testing
0 前言
随着我国科学和工业技术的迅速发展,工业现代化进程日新月异,它的实现是建立在材料高品质的基础之上的,为确保这种优异的质量,必须采用不破坏产品原来的形状、不改变使用性能的检测方法,对产品进行百分之百的检测,以确保产品的安全可靠性,这种技术就是无损检测技术。在五大常规无损检测方法中(超声、射线、磁粉、渗透、涡流),超声波检测因其具有方向性好、穿透能力强、能量高以及对人体无害等独特的优点,而得到了广泛的应用。
数字信号处理是一个新的学科领域,它通过计算机或专用处理设备,用数字方式去处理数字或符号所表示的序列,以得到更符合人们要求的信号形式。
传统的超声波检测用手工进行,操作人员凭借经验对探伤仪上显示的波形进行评定,有一定的主观性,缺乏对信号本身的解剖,无法从根本上求证信号与被测对象之间的必然联系。为了能准确地提取出蕴涵于超声波信号中的信息,我们可以利用数字信号处理技术,从时域方面建立超声波信号的有限参数模型,从而将含在大量数据中的信息浓缩在有限个参数上。模型不仅可用于对信号的内在变化规律性与统计特性的描述,还可用于对过程的预测、控制,或对设备的工况监测、故障诊断等等,它比一个具体的时间序列或按数据所估计的特征量,更具有代表性。
本文介绍了属于无损检测范畴的超声波检测技术的原理和常用方法,阐述了超声波检测中的数字信号处理技术,即超声信号的发射与接收、数字化处理过程及频谱分析。
1 无损检测简述
无损检测以不损害被检验对象的使用性能为前提,应用多种物理原理和化学现象,对各种工程材料、零部件进行有效地检验和测试,借以评价它们的连续性、完整性、安全可靠性及某些物理性能。
无损检测技术是一类在工业发展中有着重要作用的新兴技术,它是由其可靠性、安全性与经济性决定的。无损检测技术的可靠性指的是,它可以在不损坏工件完好性的情况下百分之百地检测,所以不会产生像破坏性取样检测方法所固有的漏检问题。无损检测技术的安全性指的是,它能把隐藏在材料与结构中的危害性缺陷检测出来,因此它的使用会使被检工件安全运行。它的经济性则是指无损检测技术的利用会创造出巨大的经济效益。随着计算机技术和信息技术的飞速发展和时代的进步,超声波无损探伤的数字化、自动化、图像化、以及智能化成为了研究的热点,尤其是超声成像技术和缺陷的自动识别技术的运用,不仅可以用图像的方式直观的显示内部缺陷,而且可以利用现代信号分析处理技术,对缺陷进行定量分析和无损评价。
现代无损检测技术还应包括计算机数据和图像处理、图像的识别与合成以及自动化检测技术。无损检测的目的主要来源于三个方面:质量管理,在役检测,质量鉴定。无损检测技术在现代工业的各个方面都有着广泛的应用:体现在改进产品质量、产品设计、加工制造、成品检验以及设备服役的各个阶段;
体现在新材料和新技术的研究中;也体现在保证机器零件、最终产品的可靠性和安全性上。当代的世界各国都非常重视无损检测技术在国民经济各领域中的作用,投入大量的科研经费研究此技术以提高本国的产品竞争力和促进本国的经济发展。
2 超声检测技术概述
超声检测(UT)是工业上无损检测的方法之一。超声波进入物体遇到缺陷时,一部分声波会产生反射,发射和接收器可对反射波进行分析,,-1所示
图 2-1 超声检测过程的基本原理
超声检测原理
超声波是频率高于20千赫的机械波。~5兆赫。这种机械波在材料中能以一定的速度和方向传播,遇到声阻抗不同的异质界面(如缺陷或被测物件的底面等)就会产生反射。这种反射现象可被用来进行超声波探伤,最常用的是脉冲回波探伤法探伤时,脉冲振荡器发出的电压加在探头上(用压电陶瓷或石英晶片制成的探测元件),探头发出的超声波脉冲通过声耦