CN115144472A - 一种超声传感器补偿曲线的最优化计算方法 - Google Patents

一种超声传感器补偿曲线的最优化计算方法 Download PDF

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Abstract

一种超声传感器补偿曲线的最优化计算方法，采集同一介质下不同距离的超声波信号，获取检测的一组信号，计算信号与样本数据的偏移程度以及信号与实际值的偏移程度，计算得到修正后的放缩比，根据修正后的放缩比计算得到优化后的超声传感器补偿曲线。

Description

一种超声传感器补偿曲线的最优化计算方法
技术领域
本发明涉及一种超声波检验方法，具体为一种超声传感器补偿曲线的最优化计算方法。
背景技术
我国铁路运营路线近七万公里，而且铁路正在向高速、重载的方向发展。超期服役的钢轨数量很大，路线上的钢轨在承载繁重的运输任务过程中，不免产生各种肉眼能看见及看不见的损伤如侧磨、轨头压溃、剥离掉块、锈蚀、核伤、水平裂纹、垂直裂纹、周边裂纹等。
超声检测作为一种重要的无损检测技术不仅具有穿透能力强、设备简单、使用条件和安全性好、检测范围广等根本性优点外，而且其输出信号是以波形的方式体现。由于超声检测可以在线进行、超声波对人体无害又不改变系统的运行状态，因此在探伤体系中，超声波检测技术已取得广泛应用。
在国内JB4730-1994[压力容器无损检测]的6.2.2.3中规定了检测曲面时应用曲面对比试块，应用该试块可解决单直及部分双直探头的凸形圆柱面工件的曲率补偿，但不能同时满足斜探头的应用要求。原因在于该试块厚度太大，平行于轴线向的横截面长度又太短，斜探头发射声束轴线射不到试块底部的瑞角。所以不能利用横波瑞角反射的原理来确定曲率补偿量值。
发明内容
本发明的目的在于提供一种超声传感器补偿曲线的最优化计算方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种超声传感器补偿曲线的最优化计算方法，包括以下步骤：
(1)采集同一介质下不同距离的超声波信号
Figure BDA0003716458220000021
其中di,j超声波信号的序号，i表示距离序号，j表示同一距离下的信号序号，计算每一个距离下的放缩比
Figure BDA0003716458220000022
其中Nj为同一距离下的信号个数，
Figure BDA0003716458220000023
为实际值；
(2)获取检测的一组信号{sm}，信号个数为N1，获取每个距离m对应的距离序号i，聚集中心
Figure BDA0003716458220000024
实际值
Figure BDA0003716458220000025
(3)计算信号与样本数据的偏移程度
Figure BDA0003716458220000026
信号与实际值的偏移程度
Figure BDA0003716458220000027
(4)计算得到修正后的放缩比
Figure BDA0003716458220000028
Figure BDA0003716458220000031
Figure BDA0003716458220000032
ts1为设定的第一判断阈值，ts2为设定的第二判断阈值，ts3为设定的第三判断阈值，ts4为设定的第四判断阈值，ts5为设定的第五判断阈值，ts6为设定的第六判断阈值；
(5)根据修正后的放缩比计算得到优化后的超声传感器补偿曲线。
本发明的有益效果是：本发明不同曲率直径的试块是建立在一种适应于对直径在25～600mm范围的凸圆柱面工件近表面范围超声波探伤，并且实现了用一套试块测试得到多种规格、种类探头在上述工件上的表面曲率耦合损失量。通过建立各规格、种类探头的曲率补偿图，来修正用平面灵敏度试块制作的距离—波幅(DAC曲线)图。
本发明很好地解决了凸形圆柱体径向、斜向检测时的表面曲率耦合损失问题，并不涉及材质损耗(材质衰减可用测量衰减系数确定)。基于上述事实可用优质碳素钢板制作本发明的试块。考虑到在合格仪器、合格探头、性能相同不变情况下，该探头的距离——波幅曲线是稳定的，所以并不需要制作不同声程的试块。只要在相同声程的不同曲率表面的试块上比较反射波幅值，即可找出各自曲率试块与平面试块的差值。实际应用中，利用本套曲率试块，事先制作不同曲率直径、不同探头直径的曲率补偿量图，再利用平面灵敏度试块制作的距离——波幅曲线，加上应用本曲率补偿量图确定的曲率补偿值，即可实际投入应用。消除了由于工件表面曲率所引起的测量误差，提高精度。如此，在现场检测中就可轻装上阵，减轻工作负担。
发明根据实际声场与理想声场的比较，在近场区内实际声场轴线上的波动幅度比理想声场小的多，波动曲线趋于平坦，极值点数量及幅度也明显减少。基于上述的分析，从实际出发，本发明通过减少试块的厚度，克服了上述方法的不足，扩大了应用范围。由于大多数合格的双晶探头焦点距离及单晶探头的盲区范围都不是很长，所以本套试块的厚度确定为20mm范围，这样既满足了一定的单、双晶直探头及斜探头的要求，又尽量使试块轻便化，利于节约和方便加工、使用。
另外、本发明并不局限于直探头的使用，它还可扩大应用于斜探头的曲率补偿量的测定。既利用本套试块的一个垂直截面的底棱边，根据横波瑞角反射的原理，测出曲率试块的瑞角反射回波与平面试块的瑞角反射回波之间的差值，既可确定斜探头的曲率补偿值。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例,基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
一种超声传感器补偿曲线的最优化计算方法，包括以下步骤：
(1)采集同一介质下不同距离的超声波信号
Figure BDA0003716458220000051
其中di,j超声波信号的序号，i表示距离序号，j表示同一距离下的信号序号，计算每一个距离下的放缩比
Figure BDA0003716458220000052
其中Nj为同一距离下的信号个数，
Figure BDA0003716458220000053
为实际值；
(2)获取检测的一组信号{sm}，信号个数为N1，获取每个距离m对应的距离序号i，聚集中心
Figure BDA0003716458220000054
实际值
Figure BDA0003716458220000055
(3)计算信号与样本数据的偏移程度
Figure BDA0003716458220000056
信号与实际值的偏移程度
Figure BDA0003716458220000057
(4)计算得到修正后的放缩比
Figure BDA0003716458220000058
Figure BDA0003716458220000059
Figure BDA0003716458220000061
ts1为设定的第一判断阈值，ts2为设定的第二判断阈值，ts3为设定的第三判断阈值，ts4为设定的第四判断阈值，ts5为设定的第五判断阈值，ts6为设定的第六判断阈值；
(5)根据修正后的放缩比计算得到优化后的超声传感器补偿曲线。

Claims (1)

1.一种超声传感器补偿曲线的最优化计算方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)采集同一介质下不同距离的超声波信号
Figure FDA0003716458210000011
其中di，j超声波信号的序号，i表示距离序号，j表示同一距离下的信号序号，计算每一个距离下的放缩比
Figure FDA0003716458210000012
其中Nj为同一距离下的信号个数，
Figure FDA0003716458210000013
为实际值；
(2)获取检测的一组信号{sm}，信号个数为N1，获取每个距离m对应的距离序号i，聚集中心
Figure FDA0003716458210000014
实际值
Figure FDA0003716458210000015
(3)计算信号与样本数据的偏移程度
Figure FDA0003716458210000016
信号与实际值的偏移程度
Figure FDA0003716458210000017
(4)计算得到修正后的放缩比
Figure FDA0003716458210000018
Figure FDA0003716458210000021
Figure FDA0003716458210000022
ts1为设定的第一判断阈值，ts2为设定的第二判断阈值，ts3为设定的第三判断阈值，ts4为设定的第四判断阈值，ts5为设定的第五判断阈值，ts6为设定的第六判断阈值；
(5)根据修正后的放缩比计算得到优化后的超声传感器补偿曲线。
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