CN108519442B - 基于化波抑制法的超声波探伤方法及系统 - Google Patents

基于化波抑制法的超声波探伤方法及系统 Download PDF

Info

Publication number
CN108519442B
CN108519442B CN201810331229.1A CN201810331229A CN108519442B CN 108519442 B CN108519442 B CN 108519442B CN 201810331229 A CN201810331229 A CN 201810331229A CN 108519442 B CN108519442 B CN 108519442B
Authority
CN
China
Prior art keywords
wave
noise
sampling
data
unit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201810331229.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN108519442A (zh
Inventor
吴昊
景文学
岳雷
郑春
姚甲伟
张伟
汪占斌
李春
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
THE SEVENTH CONSTRUCTION COMPANY OF CNPC Ltd.
China National Petroleum Corp
China Petroleum Engineering and Construction Corp
Original Assignee
Seventh Construction Co Of Cnpc Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Seventh Construction Co Of Cnpc Ltd filed Critical Seventh Construction Co Of Cnpc Ltd
Priority to CN201810331229.1A priority Critical patent/CN108519442B/zh
Publication of CN108519442A publication Critical patent/CN108519442A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108519442B publication Critical patent/CN108519442B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/44—Processing the detected response signal, e.g. electronic circuits specially adapted therefor

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

本发明涉及一种基于化波抑制法的超声波探伤方法及系统，属于超声波探伤技术领域。本发明包括以下步骤：a、采集经过母材及经过焊接接头处无缺陷时的回波情况；b、将采集到的噪声信号进行平均化和特异化分类，通过累计和计算，形成两级噪声波即基准噪声波和伪噪声波；c、将上述两级噪声波经过分波计算，总波分析，信号加载识别将其分化，使在适当的检测灵敏度下，基准噪声消失，伪噪声按比例分化及抑制，而缺陷信号不受影响，起到噪声识别作用。

Description

基于化波抑制法的超声波探伤方法及系统
技术领域
本发明涉及一种基于化波抑制法的超声波探伤方法及系统，属于超声波探伤技术领域。
背景技术
奥氏体钢、低合金钢等材质的超声波检测，一直以来就是困扰广大无损检测人员的难题，因其材质的特殊性，从20世纪70年代起，欧、美日研究人员对低合金钢、奥氏体不锈钢的超声波检测做了大量试验研究，虽有一定成效，但因检测方法较复杂，其适用范围受到一定限制。与国外相比，我国在这方面还存在较大的差距。在基本理论试验的基础上，编写了一些奥氏体不锈钢超声波检测规程。但本规程仅适用于10-50mm奥氏体不锈钢检测的手工超声波检验方法，目前，厚板奥氏体不锈钢焊缝的超声波检测还是超声检测领域的难题。
国内外对异种不锈钢的超声波探伤研究至今已经持续有50年左右的历史，因其异种不锈钢固有的晶粒组织都比较粗大，对超声波具有强烈的衰减作用，导致检测灵敏度变化大，无法测定缺陷的大小，粗大组织也会引起强烈散射声波的叠加及波型转换，导致假信号出现；焊缝的各向异性对声波有扭曲作用，使得缺陷的定位误差增大，由上述组织结构的特殊性使其超声检测存在很多技术上的难点。
发明内容
本发明的目的在于克服现有超声波探伤仪的上述缺陷，提出了一种基于化波抑制法的超声波探伤方法及系统，使在适当的检测灵敏度下，基准噪声消失，伪噪声按比例分化及抑制，而缺陷信号不受影响，起到噪声识别作用。
本发明的基于化波抑制法的超声波探伤方法是采用以下的技术方案实现的：
a、采集经过母材及经过焊接接头处无缺陷时的回波情况；
b、将采集到的噪声信号进行平均化和特异化分类，通过累计和计算，形成两级噪声波即基准噪声波和伪噪声波；
c、将上述两级噪声波经过分波计算，总波分析，信号加载识别将其分化，使在适当的检测灵敏度下，基准噪声消失，伪噪声按比例分化及抑制。
步骤c所述的分波计算包括以下步骤：
第一步：波形数据多重采集，某一点采样数据由多个数据通过累积优化所得；
第二步：通过图形识别技术，进行波峰识别，将整个一帧采样数据简化为数个“采样簇”；
第三步：基于一系列逻辑不连续的“采样簇”，对每个“采样簇”的特征点进行数据分析，对特征点数据进行虚拟放大，将其展宽为一组连续波形，使用小波理论算法并结合超声波的衰减特性，对其进行特异化分类，将分类后的数据作为中间数值，在存储单元暂存。
步骤c所述的总波分析包括以下步骤：
第一步：基于仪器内波形库采用参考对比法进行穷举对比，将对比后的采样数据进行特异化处理并分类，将分类后的数据作为中间数值，在存储单元中暂存；
第二步：根据上述暂存的中间数值，绘制一条虚拟的抑制参考曲线，根据此曲线对每个“采样簇”的采样数据进行抑制处理。
基于化波抑制法的超声波探伤系统，包括发射单元、前置放大单元、可控增益单元、模数转换单元、微处理器单元、采样控制运算单元和采样存储单元，还包括化波抑制单元，所述化波抑制单元与采样存储单元、采样控制运算单元、微处理器均连接。
所述化波抑制单元包括电噪声衰减控制电路和电噪声衰减电路，所述电噪声衰减控制电路输出电噪声衰减控制模拟信号到电噪声衰减电路实现对电噪声的衰减和降低。
所述电噪声衰减控制电路采用AD9708。
所述电噪声衰减电路采用AD8332。
微处理器还连接有电源电压监控、键盘控制电路、实时时钟、非易失存储器和接口电路，通过接口电路输出给计算机、打印机和外部存储器进行数据存储和打印。
本发明的有益效果是：
提出化波抑制法，使在适当的检测灵敏度下，基准噪声消失，伪噪声按比例分化及抑制，而缺陷信号不受影响，起到噪声识别和抑制的作用。
附图说明
图1是本发明的原理框图。
图2是本发明的电噪声衰减控制电路的电路图。
图3是本发明的电噪声衰减电路的电路图。
图4是噪声抑制前的信号波形图。
图5是噪声抑制后的信号波形图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
如图1所示，本发明所述的超声波检测的探伤方法，首先采集经过母材及经过焊接接头处无缺陷时的回波情况，将采集到的噪声信号进行平均化和特异化分类，通过累计和计算，形成两级噪声波即基准噪声波和伪噪声波，基准噪声波为将探头放置在奥氏体材料上经过母材及焊接接头时大部分状态下呈现在屏幕上的噪声，伪噪声波为奥氏体钢材料因其晶粒粗大所产生的类似缺陷的难以分辨的噪波，将上述两级噪声波经过分波计算，总波分析，信号加载识别将其分化，使在适当的检测灵敏度下，基准噪声消失，伪噪声按比例分化及抑制，该方法需要通过单独的模拟电路及硬件系统搭建平台，通过软件计算及识别来实现。
分波计算包括以下步骤：
第一步：波形数据多重采集，某一点采样数据由多个数据通过累积优化所得；
第二步：通过图形识别技术，进行波峰识别，将整个一帧采样数据简化为数个“采样簇”，一组数据从波谷到波峰再到波谷，组成一个采样数据包，为一个采样簇。
第三步：基于一系列逻辑不连续的“采样簇”，对每个“采样簇”的特征点进行数据分析，对特征点数据进行虚拟放大，将其展宽为一组连续波形，使用小波理论算法并结合超声波的衰减特性，对其进行特异化分类，特异化分类就是对波峰点的分类主要通过图形识别技术，进行波峰识别，将一组数据从波谷到波峰再到波谷进行分类，将所有采样数据都进行特异话分类后，将分类后的数据作为中间数值，在存储空间中暂存。
总波分析包括以下步骤：
第一步：基于仪器内波形库采用参考对比法进行穷举对比，将对比后的采样数据进行特异化处理并分类，将分类后的数据作为中间数值，在存储单元中暂存；
第二步：根据上述暂存的中间数值，绘制一条虚拟的抑制参考曲线，根据此曲线对每个“采样簇”的采样数据进行抑制处理。
采样控制运算单元控制对脉冲发射单元的逻辑时序控制，通过换能器转变成电信号，经由前置放大单元和可控增益单元进行信号放大，至此完成信号的采集和处理；后通过模数转换单元转化为数字信号送至采样存储单元进行存储，采样存储单元受采样控制运算单元的逻辑时序控制，采样控制运算单元还连接显示控制单元与显示存储单元，并进行控制，采样存储单元连接化波抑制单元，化波抑制单元包括电噪声衰减控制电路和电噪声衰减电路，电噪声衰减控制电路输出电噪声衰减控制模拟信号到电噪声衰减电路实现对电噪声的衰减和降低，图2中U07为八位并口DAC集成电路AD9708，作用是根据电噪声信号幅度DB0-DB7的8位数字信号的变化，由22脚IOUTA输出DAI电噪声衰减控制模拟信号，8位数字信号来自于采样存储单元。
图3中的U09为带前置放大器和可编程输入电阻的超低噪声VGA集成电路AD8332。电噪声波形电信号经电容、电阻耦合后由2脚INH2输入经内部前置放大后，由可变增益放大器VGA根据上述电噪声衰减控制电路提供的DAI控制信号，对电噪声信号进行衰减后由21、22脚输出，实现对电噪声的衰减和降低的效果。
图4为噪声抑制前的波形图，图5为噪声抑制后的波形图，横坐标为探伤深度，纵坐标为信号幅度，正常波形(包括底平面、通孔、裂纹等由临界面反射所生成的所有反射波)原生态显示，基准噪声消失，伪噪声波被大幅抑制，抑制幅度为4DB～12DB。
当然，上述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定对本发明的实施例范围。本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的均等变化与改进等，均应归属于本发明的专利涵盖范围内。

Claims (6)

1.一种基于化波抑制法的超声波探伤方法，其特征在于：包括如下步骤：
a、采集经过母材及经过焊接接头处无缺陷时的回波情况；
b、将采集到的噪声信号进行平均化和特异化分类，通过累计和计算，形成两级噪声波即基准噪声波和伪噪声波；
c、将上述两级噪声波经过分波计算，总波分析，信号加载识别将其分化，使在适当的检测灵敏度下，基准噪声消失，伪噪声按比例分化及抑制；
其中，分波计算包括以下步骤：
第一步：波形数据多重采集，某一点采样数据由多个数据通过累积优化所得；
第二步：通过图形识别技术，进行波峰识别，将整个一帧采样数据简化为数个“采样簇”；
第三步：基于一系列逻辑不连续的“采样簇”，对每个“采样簇”的特征点进行数据分析，对特征点数据进行虚拟放大，将其展宽为一组连续波形，使用小波理论算法并结合超声波的衰减特性，对其进行特异化分类，将分类后的数据作为中间数值，在存储单元暂存；
总波分析包括以下步骤：
第一步：基于仪器内波形库采用参考对比法进行穷举对比，将对比后的采样数据进行特异化处理并分类，将分类后的数据作为中间数值，在存储单元中暂存；
第二步：根据上述暂存的中间数值，绘制一条虚拟的抑制参考曲线，根据此曲线对每个“采样簇”的采样数据进行抑制处理。
2.一种基于权利要求1所述的化波抑制法的超声波探伤方法的探伤系统，其特征在于：包括发射单元、前置放大单元、可控增益单元、模数转换单元、微处理器单元、采样控制运算单元和采样存储单元，还包括化波抑制单元，所述化波抑制单元与采样存储单元、采样控制运算单元、微处理器均连接。
3.根据权利要求2所述的超声波探伤系统，其特征在于：所述化波抑制单元包括电噪声衰减控制电路和电噪声衰减电路，所述电噪声衰减控制电路输出电噪声衰减控制模拟信号到电噪声衰减电路实现对电噪声的衰减和降低。
4.根据权利要求3所述的超声波探伤系统，其特征在于：所述电噪声衰减控制电路采用AD9708。
5.根据权利要求3所述的超声波探伤系统，其特征在于：所述电噪声衰减电路采用AD8332。
6.根据权利要求2所述的超声波探伤系统，其特征在于：微处理器还连接有电源电压监控、键盘控制电路、实时时钟、非易失存储器和接口电路，通过接口电路输出给计算机、打印机和外部存储器进行数据存储和打印。
CN201810331229.1A 2018-04-13 2018-04-13 基于化波抑制法的超声波探伤方法及系统 Active CN108519442B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810331229.1A CN108519442B (zh) 2018-04-13 2018-04-13 基于化波抑制法的超声波探伤方法及系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810331229.1A CN108519442B (zh) 2018-04-13 2018-04-13 基于化波抑制法的超声波探伤方法及系统

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108519442A CN108519442A (zh) 2018-09-11
CN108519442B true CN108519442B (zh) 2020-10-09

Family

ID=63432567

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810331229.1A Active CN108519442B (zh) 2018-04-13 2018-04-13 基于化波抑制法的超声波探伤方法及系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108519442B (zh)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2006676A1 (en) * 2006-03-24 2008-12-24 IHI Corporation Defect inspection apparatus, and defect inspection method
CN102207490A (zh) * 2011-03-04 2011-10-05 哈尔滨工业大学 奥氏体不锈钢焊缝超声检测缺陷信号的识别方法
CN203908670U (zh) * 2014-04-30 2014-10-29 电子科技大学 超声检测噪声抑制系统
CN105004795A (zh) * 2015-08-03 2015-10-28 中国人民解放军海军工程大学 伪缺陷信号识别及利用其提高管道无损检测精度的方法
CN105929024A (zh) * 2016-04-21 2016-09-07 安徽省（水利部淮河水利委员会）水利科学研究院 混凝土缺陷智能化检测与定量识别方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2006676A1 (en) * 2006-03-24 2008-12-24 IHI Corporation Defect inspection apparatus, and defect inspection method
CN102207490A (zh) * 2011-03-04 2011-10-05 哈尔滨工业大学 奥氏体不锈钢焊缝超声检测缺陷信号的识别方法
CN203908670U (zh) * 2014-04-30 2014-10-29 电子科技大学 超声检测噪声抑制系统
CN105004795A (zh) * 2015-08-03 2015-10-28 中国人民解放军海军工程大学 伪缺陷信号识别及利用其提高管道无损检测精度的方法
CN105929024A (zh) * 2016-04-21 2016-09-07 安徽省（水利部淮河水利委员会）水利科学研究院 混凝土缺陷智能化检测与定量识别方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN108519442A (zh) 2018-09-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102183582B (zh) 超声波无损检测装置及其方法
US7657403B2 (en) Method for reducing digital data in an EMAT pig
US7135002B2 (en) Determining heart rate
Chen et al. Noise analysis of digital ultrasonic nondestructive evaluation system
CN110967409A (zh) 一种基于多通道超声波探伤原始数据特征提取与识别方法
JP2007129718A (ja) 超音波検査用デジタル対数増幅器
CN101706475B (zh) 一种列车车轮轮箍在线检测装置及方法
CN107348971A (zh) 一种基于心音检测和机器学习算法的心脏病筛查系统
CN108519442B (zh) 基于化波抑制法的超声波探伤方法及系统
CN110772279A (zh) 一种肺音信号采集装置与分析方法
CN102608213A (zh) 一种铸铁材料缺陷的声学检测方法
CN113219054B (zh) 一种磁瓦内部缺陷检测装置及检测方法
Lei et al. Ultrasonic pig for submarine oil pipeline corrosion inspection
JP2008309622A (ja) コンクリート構造物の診断方法及びその装置
TWI550268B (zh) Method of Improving Sensitivity of Quantitative Tissue Characteristic of Ultrasonic
Fritsch et al. Detecting small flaws near the interface in pulse-echo
CN211478951U (zh) 故障诊断装置和故障诊断系统
CN205353014U (zh) 一种超声波工件检测系统
US20140236500A1 (en) Method for processing an ultrasonic analog signal, digital signal processing unit and ultrasonic inspection device
CN105676225B (zh) 不透明浑浊液体中的超声测距系统和方法
CN116893222B (zh) 基于人工智能的铁路隧道混凝土缺陷冲击回声波检测方法
CN112787264B (zh) 基于超声波技术的电力架空线路巡检装置及方法
KR102490553B1 (ko) 음향방출 신호를 이용한 비파괴 검사 방법
CN211300037U (zh) 一种肺音信号采集装置
JPS5920819A (ja) 異物検出装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
TR01 Transfer of patent right
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20210322

Address after: 100032 No.6 liupukang street, Xicheng District, Beijing

Patentee after: CHINA PETROLEUM ENGINEERING & CONSTRUCTION Corp.

Patentee after: CHINA NATIONAL PETROLEUM Corp.

Patentee after: THE SEVENTH CONSTRUCTION COMPANY OF CNPC Ltd.

Address before: 266061 No.36, Miaoling Road, Laoshan District, Qingdao City, Shandong Province

Patentee before: THE SEVENTH CONSTRUCTION COMPANY OF CNPC Ltd.