CN108362772A - 一种检测dpf载体内部损伤的超声波无损探伤方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种检测DPF载体内部损伤的超声波无损探伤方法，包括：分别按照预设的第一检测位置信息和预设的第二检测位置信息对参考载体和缺陷载体进行超声波探测，得到对应的第一超声波信号和第二超声波信号；将所得到的第一超声波信号和第二超声波信号中表征相同检测位置的波形信号进行对比分析，提取存在差异的波形信号；对所提取的存在差异的波形信号进行时域和频率分析，分别得到对应参考载体和缺陷载体的波形信号的特征量的波形图；将得到的参考载体的波形信号的特征量的波形图和缺陷载体的波形信号的特征量的波形图进行对比分析，并基于分析结果确定所述缺陷载体的缺陷类型和等级。本发明能够使得检测操作方便且准确度高。

Description

一种检测DPF载体内部损伤的超声波无损探伤方法
技术领域
本发明涉及一种检测DPF载体内部损伤的超声波无损探伤方法。
背景技术
随着我国大气环境恶化和排放法规的日趋严格，柴油车从京Ⅴ/国Ⅵ阶段安装DPF(Diesel Particulate Filter柴油颗粒过滤器)成为了大家的共识和唯一可行的技术措施。随着DPF的大规模应用，DPF的失效也已成为无法规避的问题，由于不合理的应用以及控制标定的不精准，DPF再生后出现烧裂烧融的热损伤失效经常发生，这种失效模式在载体内部发生时往往无法通过常规手段发现，这给用户的使用和日常保养带来困扰，同时会造成排放的恶化及故障频发带来的用户满意度的下降。
因此，对DPF载体内部的损伤情况进行检测以减少热损伤失效的发生变得十分重要。目前对DPF载体内部的损伤情况检测手段，基本采用三种手段： 1、CT逐层透视扫描法。2、压差检测法。3、切割目视法。而对于CT逐层透视扫描法和切割目视法，这两种方式都存在需要将载体从封装壳体中取出的弊端，同时CT扫描在实际应用中由于CT设备资源及成本的限制，无法在实际 DPF售后及保养中得到推广及应用；对于压差检测法，存在精度差的弊端，对裂纹损伤的敏感性不高。
因此，亟待需要提供一种能够方便有效且能够提高检测精度的DPF载体内部损伤检测方法。
发明内容
针对上述技术问题，本发明提供一种检测DPF载体内部损伤的超声波无损探伤方法，该方法能够在不破坏不改变原有DPF载体结构及DPF催化器结构的前提下，能够使得检测操作方便且准确度高。
本发明采用的技术方案为：
本发明实施例提供一种检测DPF载体内部损伤的超声波无损探伤方法，包括：分别按照预设的第一检测位置信息和预设的第二检测位置信息对参考载体和缺陷载体进行超声波探测，得到与所述预设的第一检测位置信息和所述预设的第二检测位置信息对应的第一超声波信号和第二超声波信号；将所得到的第一超声波信号和第二超声波信号中表征相同检测位置的波形信号进行对比分析，提取存在差异的波形信号；对所提取的存在差异的波形信号进行时域和频率分析，分别得到对应参考载体和缺陷载体的波形信号的特征量的波形图，所述特征量包括频率、幅值和相位；将得到的参考载体的波形信号的特征量的波形图和缺陷载体的波形信号的特征量的波形图进行对比分析，并基于分析结果确定所述缺陷载体的缺陷类型和等级。
可选地，在分别按照预设的第一检测位置信息和预设的第二检测位置信息对参考载体和缺陷载体进行超声波探测，得到与所述预设的第一检测位置信息和所述预设的第二检测位置信息对应的第一超声波信号和第二超声波信号之前还包括：基于需要检测的载体的基本属性选择匹配的超声波探头。
可选地，所述预设的第一检测位置信息和所述预设的第二检测位置信息基于检测要求、超声波探头大小和监测角度来确定。
可选地，所述载体为DPF蜂窝陶瓷载体。
本发明实施例提供的检测DPF载体内部损伤的超声波无损探伤方法分别对参考载体和缺陷载体进行检测，然后通过对参考载体和缺陷载体在相同检测位置存在差异的波形信号进行对比分析，找出存在差异的波形信号进行分析，得到波形信号的特征量，然后将参考载体的特征量和缺陷载体的特征量进行对比分析，基于分析结果确定缺陷载体的缺陷类型和等级，能够在不破坏不改变原有DPF载体结构及DPF催化器结构的前提下对DPF载体内部损耗损伤进行检测，使得检测操作方便且准确度高。
附图说明
图1为本发明实施例提供的检测DPF载体内部损伤的超声波无损探伤方法的流程示意图；
图2为利用本发明实施例提供的检测DPF载体内部损伤的超声波无损探伤方法检测的参考载体和缺陷载体的波形对比图。
图3为本发明实施例提供的一种检测DPF载体内部损伤的设备的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
图1为本发明实施例提供的检测DPF载体内部损伤的超声波无损探伤方法的流程示意图。如图1所示，本发明实施例提供的检测DPF载体内部损伤的超声波无损探伤方法，包括以下步骤：
S101、分别按照预设的第一检测位置信息和预设的第二检测位置信息对参考载体和缺陷载体进行超声波探测，得到与所述预设的第一检测位置信息和所述预设的第二检测位置信息对应的第一超声波信号和第二超声波信号。
S102、将所得到的第一超声波信号和第二超声波信号中表征相同检测位置的波形信号进行对比分析，提取存在差异的波形信号。
S103、对所提取的存在差异的波形信号进行时域和频率分析，分别得到对应参考载体和缺陷载体的波形信号的特征量的波形图，所述特征量包括频率、幅值和相位。
S104、将得到的参考载体的波形信号的特征量的波形图和缺陷载体的波形信号的特征量的波形图进行对比分析，并基于分析结果确定所述缺陷载体的缺陷类型和等级。
本发明实施例提供的检测DPF载体内部损伤的超声波无损探伤方法分别对参考载体和缺陷载体进行检测，然后通过对参考载体和缺陷载体在相同检测位置存在差异的波形信号进行对比分析，找出存在差异的波形信号进行分析，得到波形信号的特征量，然后将参考载体的特征量和缺陷载体的特征量进行对比分析，基于分析结果确定缺陷载体的缺陷类型和等级，能够在不破坏不改变原有DPF载体结构及DPF催化器结构的前提下对DPF载体内部损耗损伤进行检测，使得检测操作方便且准确度高。
在本实施例中，参考载体是指不存在缺陷的完好DPF载体。在一个示意性示例中，本发明实施例利用超声波探头所检测的DPF载体为DPF蜂窝陶瓷载体。
进一步地，在步骤S101中，所述预设的第一检测位置信息和所述预设的第二检测位置信息基于检测要求、超声波探头大小和监测角度来确定。具体地，可根据经验判断的缺陷可能出现的位置或者需要进行无损探伤的位置等检测需求，并结合探头大小及检测角度来确定参考载体和缺陷载体的检测位置信息，使得所确定的检测位置信息能够使得超声波在整个载体中传播。检测位置信息可包括检测点个数和具体的检测位置，检测位置信息可通过标记的形式标记在参考载体和缺陷载体的表面。
进一步地，步骤S102可具体包括：将在步骤S101中检测得到的关于参考载体的所有超声波信号和关于缺陷载体的所有超声波信号建立数据库，然后基于所建立的数据库，对在相同检测位置检测得到的参考载体的波形信号和缺陷载体的波形信号进行对比分析，如果对比过程中，发现存在有差异的波形信号，则将存在差异的波形信号对应的参考载体的波形信号和缺陷载体的波形信号提取出来。
进一步地，在步骤S103中，对步骤S102中提取的波形信号利用傅里叶变换进行时域和频率分析，得到关于该波形信号的频率、幅值和相位等特征量的波形图。
在一个具体示例中，利用本发明实施例的检测DPF载体内部损伤的超声波无损探伤方法对堇青石DPF完好载体和缺陷载体在载体端面相同位置进行检测得到的信号进行时域和频率分析，得到的波形图可如图2所示。通过图2 可以很明显区分出完好状态和内部裂纹状态下的DPF载体，如图2所示，完好载体的频谱图，幅值信号非常明显，而有缺陷的载体，幅值信号则比较弱，不是很明显。
进一步地，在步骤S104中，可将参考载体和缺陷载体的特征量的波形图中所显示的特征量包括频率、幅值和相位等进行一一对比，并记录对比结果，然后根据对比结果和预设的缺陷判定标准确定缺陷载体的类型和等级。该预设的缺陷判定标准可基于具体的载体和实际检测经验来进行具体构建，例如，根据实际检测的载体种类，对有缺陷载体和无缺陷载体分别进行检测得到相应的频谱图，然后通过对有缺陷载体和无缺陷载体的频谱图所体现的信号(如频率、幅值和相位等)进行关联分析，最终确定载体的缺陷类型和等级。在一个示例中，例如，如果波形幅值为5，则可确定载体的缺陷为小裂纹(比如≤1mm)；如果波形幅值为1，则可确定载体的缺陷为大裂纹(比如大于等于2mm)；如果波形幅值为10，则可确定载体没有裂纹。
进一步地，在步骤S101之前还包括：基于需要检测的载体的基本属性选择匹配的超声波探头。为使得超声波探头能够有效的识别载体内部缺陷，需要根据载体的基本属性选择匹配的超声波探头，具体可根据DPF载体的材料的密度、抗压强度、杨氏模量、晶相、化学成分、孔隙率、弯曲强度等属性对超声波的反射特性、缺陷方向位置、缺陷的种类和性质等因素，包括前沿、K值、偏斜率、双峰、灵敏度、信噪比等进行有效匹配选择，最终使得所选择的超声波探头能够让超声波在遇到缺陷时能够具备明显识别效果。
此外，在选择了相匹配的超声波探头后，还可对所选择的超声波探头在完好DPF载体材料内部传播的声场特性进行确定，以为后续获取准确和有效的超声波信号做准备，比如探伤角度等。具体地，当确定探头的基本属性和DPF 载体的基本属性后，可对完好DPF载体进行探伤试验，以确定超声波在载体内部的传播特性，可通过傅里叶变换将辐射面上的脉冲波函数表示为许多单频波的叠加，求出频谱并将求出的频谱代入基尔霍夫积分，以求出场中包含有各频率成分的频谱函数分布，然后对频谱函数分布进行逆傅里叶变换，得到时域场分布。
此外，为防止回波信号失真，在对载体进行检测时，需要确保在检测位置对应的载体表面和超声波探头表面涂抹的均匀的耦合剂，使得DPF载体表面与超声波探头之间无空隙和气泡。
本发明另一实施例还提供一种检测DPF载体内部损伤的设备，如图3所示，该设备包括：超声波检测仪(未图示)、旋转支撑装置2、调节装置和数据处理装置(未图示)，其中，所述旋转支撑装置2用于支撑并旋转DPF载体 1，所述DPF载体1包括参考载体和缺陷载体(在一个示例中，该DPF载体可为DPF蜂窝陶瓷载体)，所述调节装置相对于所述DPF载体可沿上下方向和水平方向运动，所述超声波检测仪的超声波探头6设置在所述调节装置上，其中，通过操作所述旋转支撑装置和所述调节装置，使得所述超声波探头分别按照预设的第一检测位置信息和预设的第二检测位置信息对参考载体和缺陷载体进行超声波探测，得到与所述预设的第一检测位置信息和所述预设的第二检测位置信息对应的第一超声波信号和第二超声波信号；所述数据处理装置与所述超声波检测仪连接，用于将所述超声波检测仪得到的第一超声波信号和第二超声波信号中表征相同检测位置的波形信号进行对比分析，提取存在差异的波形信号；对所提取的存在差异的波形信号进行时域和频率分析，分别得到对应参考载体和缺陷载体的波形信号的特征量的波形图，所述特征量包括频率、幅值和相位；以及将得到的参考载体的波形信号的特征量的波形图和缺陷载体的波形信号的特征量的波形图进行对比分析，并基于分析结果确定所述缺陷载体的缺陷类型和等级。
具体地，如图3所示，所述调节装置包括水平滑轨3和上下移动装置，所述上下移动装置设置在所述水平滑轨上并可沿所述水平滑轨移动，包括底座 4、支撑杆5和升降杆7，所述底座4设置在所述水平滑轨3上，所述支撑杆5 与所述底座4连接，所述升降杆7可活动地设置于所述支撑杆5中以沿所述支撑杆上下运动，所述超声波探头6固定在所述升降杆7上。在一个示例中，所述超声波探头6可通过连接杆8固定在所述升降杆7上，所述连接杆8一端通过水平杆与所述升降杆7的顶部连接，另一端与所述超声波探头6连接。
在本实施例中，上下移动装置可通过遥控器进行控制，以按照预先设定的移动速率上下移动。数据处理装置可为个人计算机。
此外，在本实施例中，所述预设的第一检测位置信息和所述预设的第二检测位置信息基于检测要求、超声波探头大小和监测角度来确定。在实际检测时，可将预设的第一检测位置信息和预设的第二检测位置信息在DPF载体1上以标记的形式绘制出，例如网格，该网格按照预设的第一检测位置信息和预设的第二检测位置信息划分为多个网格单元。这样，在实际检测中，在检测位置和超声波探头上均匀涂抹耦合剂，将旋转支撑装置2旋转相当于一个网格单元的角度，然后操作遥控器控制上下移动装置移动带动超声波探头6自上而下或者自下而上沿网格的上下路径移动，以对标记的检测位置进行检测，在检测完两列网格后，可将旋转支撑装置2再旋转与一个网格单元相对应的角度，然后再控制超声波探头6进行检测，循环该操作，直至完成对所有检测位置的检测。
此外，在本实施例中，为使得超声波探头能够有效的识别载体内部缺陷，需要根据载体的基本属性选择匹配的超声波探头，具体可根据DPF载体的材料的密度、抗压强度、杨氏模量、晶相、化学成分、孔隙率、弯曲强度等属性对超声波的反射特性、缺陷方向位置、缺陷的种类和性质等因素，包括前沿、 K值、偏斜率、双峰、灵敏度、信噪比等进行有效匹配选择，最终使得所选择的超声波探头能够让超声波在遇到缺陷时能够具备明显识别效果。
以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (4)

1.一种检测DPF载体内部损伤的超声波无损探伤方法，其特征在于，包括：
分别按照预设的第一检测位置信息和预设的第二检测位置信息对参考载体和缺陷载体进行超声波探测，得到与所述预设的第一检测位置信息和所述预设的第二检测位置信息对应的第一超声波信号和第二超声波信号；
将所得到的第一超声波信号和第二超声波信号中表征相同检测位置的波形信号进行对比分析，提取存在差异的波形信号；
对所提取的存在差异的波形信号进行时域和频率分析，分别得到对应参考载体和缺陷载体的波形信号的特征量的波形图，所述特征量包括频率、幅值和相位；
将得到的参考载体的波形信号的特征量的波形图和缺陷载体的波形信号的特征量的波形图进行对比分析，并基于分析结果确定所述缺陷载体的缺陷类型和等级。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在分别按照预设的第一检测位置信息和预设的第二检测位置信息对参考载体和缺陷载体进行超声波探测，得到与所述预设的第一检测位置信息和所述预设的第二检测位置信息对应的第一超声波信号和第二超声波信号之前还包括：
基于需要检测的载体的基本属性选择匹配的超声波探头。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预设的第一检测位置信息和所述预设的第二检测位置信息基于检测要求、超声波探头大小和监测角度来确定。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述载体为DPF蜂窝陶瓷载体。
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