CN108593772B - 一种低/高声阻抗粘接界面的超声检测方法及其系统 - Google Patents

一种低/高声阻抗粘接界面的超声检测方法及其系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种低/高声阻抗粘接界面的超声检测方法及其系统，其中，方法步骤包括：采用数字超声检测系统与纵波直探头对工件进行超声检测；将回波信号放大后进行超声波全波列数字采集；通过闸门选取粘接界面回波信号后一个周期以上的高声阻抗板回波信号作为特征回波；确定所述检测工件的特征值；根据对比试块上粘好与脱粘部位的检测回波特征值确定判别值。该系统，包括：超声激励脉冲信号产生单元、回波信号接收放大与数字采集单元、A扫描波形显示单元、C扫描成像单元，区别利用传统方法进行粘接状态的判定，利用不同粘接条件下的高声阻抗介质的回波信息差异，提供了一种有效可靠的超声检测方法。

Description

一种低/高声阻抗粘接界面的超声检测方法及其系统
技术领域
本发明涉及超声无损检测领域，尤其涉及一种低/高声阻抗粘接界面的超声检测方法及其系统。
背景技术
不匹配的低/高声阻抗粘接结构，如船体上的减振降噪材料，由于二者的声阻抗之间差异较大，当声波从低声阻抗一侧入射时，无论粘好还是脱粘，在粘接界面都会存在明显的回波信号，当声阻抗差异达到90％以上时，粘好与脱粘信号幅度相差不到1dB，考虑检测过程中耦合变化的影响，简单从界面回波幅度上无法识别脱粘。有人提出利用脱粘信号与粘好信号相位相反进行判别，但在实际检测过程中考虑低声阻抗介质厚度偏差、耦合变化等因素影响，相位信息不可靠。因此需要更为可靠的检测与判别方法。
发明内容
本发明的目的，是针对不匹配的低/高声阻抗粘接结构脱粘检测问题，提供了一种有效可靠的脱粘超声检测方法及其系统。
一方面，一种低/高声阻抗粘接界面的超声检测方法，包括以下步骤：
采用数字超声检测系统与纵波直探头对对比试块进行超声波检测；
将回波信号放大后进行超声波全波列数字采集；
确定粘接界面回波之后的预设闸门内回波信号为特征回波；
确定对比试块上粘好与脱粘部位特征回波的特征值；
确定工件超声检测回波的判别值；
采用数字超声检测系统与纵波直探头对工件进行超声波检测；
将回波信号放大后进行超声波全波列数字采集；
通过相同闸门选取特征回波；
确定工件特征回波的特征值。
优选地，纵波直探头使用高压尖脉冲、高压方波脉冲或者高压编码脉冲激励探头。
优选地，纵波直探头与工件或者对比试块通过耦合介质，进行声波耦合。
优选地，回波信号通过大于等于5倍纵波直探头中心频率的采样频率进行数据采集。
优选地，闸门起始位置位于粘接界面回波之后，闸门宽度大于一个周期以上的高声阻抗板回波时间；
优选地，计算特征回波的积分幅度信号作为特征值。
优选地，对比试块包括粘好与脱粘部位；其中对比试块的脱粘区域为空气型脱粘缺陷。
优选地，根据对比试块粘好与脱粘部位的检测回波计算粘好信号和脱粘信号积分幅度特征值。
优选地，根据对比试块粘好回波信号积分幅度特征值与脱粘回波信号积分幅度特征值，调节系数关系，得到工件粘接情况的判别值。
优选地，通过特征值反应工件粘接程度，通过特征值与判别值比较，确定工件是否粘接完好。
另一方面，一种低/高声阻抗粘接界面的超声检测系统，包括：
超声激励脉冲信号产生单元，用于产生高压尖脉冲、高压方波脉冲或者高压编码脉冲激励信号；
回波信号接收放大与数字采集单元，用于接收放大回波信号，并以纵波直探头中心频率5倍以上的采集频率进行超声波全波列数字采集；
A扫描波形显示单元，用于显示粘好或脱粘的回波信号；
C扫描成像单元，用于显示根据特征值形成的超声C扫描成像图或者进一步与判别值比较后形成的C扫描二值成像图。
本发明的有益效果在于：不匹配的低/高声阻抗粘接结构，由于二者的声阻抗之间差异较大，当声波从低声阻抗一侧入射时，无论粘好还是脱粘，在粘接界面都会存在明显的回波信号，当声阻抗差异达到90％以上时，难以利用传统方法进行粘接状态的判定。本发明利用不同粘接条件下的高声阻抗介质的回波信息差异，提供了一种有效可靠的超声检测方法。
附图说明
图1为本发明实施例的超声检测系统组成示意图；
图2为本发明实施例的对比试块结构示意图；
图3为本发明实施例的超声检测方法示意图；
图4为本发明实施例的对比试块粘好与脱粘缺陷A扫描回波信号成像图；
图5为本发明实施例的超声C扫描成像图；
图6为本发明实施例的超声C扫描二值成像图。
具体实施方式
下面通过实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
图1为本发明实施例的超声检测系统组成示意图，如图1所示，其中1为数字超声检测系统，2为超声纵波直探头，3为工件(或对比试块)，4为耦合介质。
具体地，数字超声检测系统1，包括：
超声激励脉冲信号产生单元11，用于产生高压尖脉冲、高压方波脉冲或者高压编码脉冲激励探头；
回波信号接收放大与数字采集单元12，用于接收回波信号，并以采样频率为5倍以上所述纵波直探头中心频率进行超声波全波列数字采集；
A扫描波形显示单元13，用于显示粘好或脱粘的回波信号；
C扫描成像单元14，用于显示根据特征值形成的超声C扫描成像图或者进一步与判别值比较后形成的C扫描二值成像图。
如图1所示，超声纵波直探头2通过耦合介质(如：水)4直接与工件(或对比试块)3接触。
图2为本发明实施例的对比试块结构示意图，如图2所示，其中31为低声阻抗层(如：橡胶层)，32为高声阻抗层(如：钢层)，33为粘好区域，34为脱粘区域(即空气脱粘区域)。
图3为本发明实施例的超声检测方法示意图，如图3所示，并结合图1与图2相对应的组成结构关系。
采用数字超声检测系统1与纵波直探头2对工件(或对比试块)3进行超声检测；并以采样频率为5倍以上所述纵波直探头中心频率进行超声波全波列数字采集；
具体地，纵波直探头2通过耦合介质(如：水)4置于对比试块的粘好区域33，调节超声设备参数(如：放大器增益值)，调节闸门位置，使得可以观测到2-10次高声阻抗层32的回波信号，粘好区域33实例波形如图4(a)所示，闸门内回波信号作为特征回波，计算粘好回波特征信号的积分幅度特征值Amp_bonded；
纵波直探头2通过耦合介质(如：水)4置于对比试块的脱粘区域34，脱粘区域34实例波形如图4(b)所示，以相同闸门内回波信号作为特征回波，计算脱粘回波特征信号的积分幅度特征值Amp_debonded；
进一步地，计算判断值：Amp_judge＝A*Amp_bonded+B*Amp_debonded，其中A、B分别为0-1范围内的调节系数；
进一步地，手动或利用扫查架二维等间隔扫查工件，计算闸门内回波积分幅度Amp_Sig，利用Amp_Sig进行彩色或灰度C扫描成像，幅值大小反映了粘接状态，幅值越大粘接状态越好，幅值越小粘接状态越差。
图5为本发明实施例的超声C扫描成像图，如图5所示，其中包括深颜色区域51和浅颜色区域52，深颜色区域51相对浅颜色区域52成像幅度高，粘接性能更好；
图6为本发明实施例的超声C扫描二值成像图，设定判别值：Amp_judge＝0.5*Amp_bonded，当Amp_Sig>Amp_judge时，判定该区域粘接完好，否则判定该区域脱粘，形成二维的C扫描二值扫描图，如图6所示，其中包括黑色区域61和白色区域62，黑色区域61为粘好判别区域，白色区域为脱粘判别区域。
本发明实施例应用于不匹配的低/高声阻抗粘接结构，由于二者的声阻抗之间差异较大，当声波从低声阻抗一侧入射时，无论粘好还是脱粘，在粘接界面都会存在明显的回波信号，当声阻抗差异达到90％以上时，难以利用传统方法进行粘接状态的判定。本发明利用不同粘接条件下的高声阻抗介质的回波信息差异，提供了一种有效可靠的超声检测方法。
以上的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种低/高声阻抗粘接界面的超声检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
采用数字超声检测系统与纵波直探头对对比试块进行超声波检测，声波从低声阻抗层一侧入射后进入高声阻抗层介质；其中，纵波直探头使用高压尖脉冲、高压方波脉冲或者高压编码脉冲激励探头；对比试块包括粘好与脱粘部位；
将回波信号放大后进行超声波全波列数字采集；
确定粘接界面回波之后的预设闸门内回波信号为特征回波；其中，闸门起始位置位于粘接界面回波之后，闸门宽度大于一个周期以上的高声阻抗板回波时间；
确定对比试块上粘好部位特征回波与脱粘部位特征回波，计算所述粘好部位特征回波的积分幅度特征值与所述脱粘部位特征回波的积分幅度特征值；
根据所述粘好部位特征回波的积分幅度特征值与所述脱粘部位特征回波的积分幅度特征值，调节系数关系，确定工件超声检测回波的判别值；
采用数字超声检测系统与纵波直探头对工件进行超声波检测，声波从低声阻抗层一侧入射后进入高声阻抗层介质；
将回波信号放大后进行超声波全波列数字采集；
通过相同闸门选取特征回波；
确定所述工件特征回波的特征值。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述纵波直探头与所述工件或者对比试块通过耦合介质，进行声波耦合。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述回波信号，通过大于等于5倍所述纵波直探头中心频率的采样频率进行数据采集。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对比试块包括粘好与脱粘部位；其中所述对比试块的脱粘区域为空气型脱粘缺陷。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过所述特征值反应工件粘接程度，通过特征值与所述判别值比较，确定工件是否粘接完好。
6.一种低/高声阻抗粘接界面的超声检测系统，应用于如权利要求1所述的方法，其特征在于，包括：
超声激励脉冲信号产生单元，用于产生高压尖脉冲、高压方波脉冲或者高压编码脉冲激励信号；
回波信号接收放大与数字采集单元，用于接收放大回波信号，并以纵波直探头中心频率5倍以上的采集频率进行超声波全波列数字采集；
A扫描波形显示单元，用于显示粘好或脱粘的回波信号；
闸门位于粘接界面回波之后，闸门回波需至少包含一次高声阻抗板底面回波；
C扫描成像单元，用于显示根据特征值形成的超声C扫描成像图或者进一步与判别值比较后形成的C扫描二值成像图。
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112903819A (zh) * 2019-12-03 2021-06-04 哈尔滨工业大学 一种基于超声原理的大型高速回转装备缺陷检测方法
CN112697878A (zh) * 2020-11-11 2021-04-23 苏州通富超威半导体有限公司 超声扫描设备及超声扫描方法
CN113607818B (zh) * 2021-08-04 2024-02-27 中北大学 一种多界面粘接质量超声检测装置及方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102998366A (zh) * 2012-12-18 2013-03-27 西安航天化学动力厂 一种有涂层钢板与橡胶粘接质量的超声波检测方法
CN103901108A (zh) * 2014-03-31 2014-07-02 华南理工大学 一种复合材料界面脱粘的相控阵超声波检测方法
CN105021703A (zh) * 2015-08-07 2015-11-04 中国兵器工业集团第五三研究所 一种薄壁金属与非金属粘接质量超声c扫描成像检测方法
CN107091880A (zh) * 2017-05-10 2017-08-25 苏州博昇科技有限公司 一种金属基复合材料脱粘检测方法

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4201093A (en) * 1978-07-20 1980-05-06 Metriguard, Inc. Ultrasonic sheet material testing apparatus
US7252304B2 (en) * 2005-02-25 2007-08-07 Bam Positioning vehicle for positioning a test probe
JP2010286330A (ja) * 2009-06-11 2010-12-24 Hitachi-Ge Nuclear Energy Ltd 配管減肉の検査方法及びその方法に用いる検査装置
CN104374823B (zh) * 2013-08-15 2017-05-10 中国石油天然气股份有限公司 一种管道补口热收缩带粘接质量超声无损检测方法
CN105486747B (zh) * 2015-11-19 2018-06-29 北京工业大学 粘接结构界面形态的sh波检测方法
CN106896161A (zh) * 2015-12-17 2017-06-27 中国石油天然气股份有限公司 管道防腐层补口粘接质量检测机的信号接收处理电路
CN106017372B (zh) * 2016-05-04 2018-02-02 大连理工大学 一种超声无损测量耐磨涂层厚度与弹性模量的方法
US10697938B2 (en) * 2017-03-16 2020-06-30 Triad National Security, Llc Fluid characterization using acoustics
CN107255674B (zh) * 2017-06-21 2019-10-29 景德镇陶瓷大学 一种圆柱壳内壁涂层界面缺陷的超声检测扫描成像装置及其应用方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102998366A (zh) * 2012-12-18 2013-03-27 西安航天化学动力厂 一种有涂层钢板与橡胶粘接质量的超声波检测方法
CN103901108A (zh) * 2014-03-31 2014-07-02 华南理工大学 一种复合材料界面脱粘的相控阵超声波检测方法
CN105021703A (zh) * 2015-08-07 2015-11-04 中国兵器工业集团第五三研究所 一种薄壁金属与非金属粘接质量超声c扫描成像检测方法
CN107091880A (zh) * 2017-05-10 2017-08-25 苏州博昇科技有限公司 一种金属基复合材料脱粘检测方法

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
"管道补口热收缩带粘接质量的超声检测方法";王维斌 等;《油气储运》;20140630;第33卷(第6期);第643-647页 *
"管道补口粘接质量超声检测信号处理";周海鹏 等;《无损检测》;20141231;第36卷(第5期);第1-5页 *
"薄壁金属与非金属环形粘接件粘接质量超声检测方法研究";凡丽梅 等;《测试技术学报》;20141231;第28卷(第6期);第489-493页 *
"金属-橡胶多层粘接结构超声检测信号处理方法";余春华 等;《信息技术》;20111231(第8期);第169-172页 *

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