—— 數(shù)字化超聲 探傷儀 在UT 探傷中的應(yīng)用

1 引 言

      UT 檢測技術(shù)作為工業(yè)上5 大常規(guī)無損檢測技術(shù)之一，一直被人們廣泛地使用。在UT 中長期使用的是A 型脈沖反射式超聲波 探傷儀 ，其電路方框圖如圖1 所示[1] 。

此種儀器顯示器顯示的是電脈沖信號，探傷人員要從這些信號中區(qū)分出缺陷波和其他各種類型的波，其難度相當(dāng)大，錯(cuò)判、漏判現(xiàn)象時(shí)常發(fā)生，嚴(yán)重地阻礙了UT 技術(shù)在更深層次上的應(yīng)用。但隨著電子技術(shù)的發(fā)展，其成果在UT 業(yè)中的被廣泛應(yīng)用，一種數(shù)字化超聲 探傷儀 應(yīng)運(yùn)而生，他使UT 技術(shù)產(chǎn)生了**性的變革，不僅能對超聲波信號進(jìn)行實(shí)時(shí)紀(jì)錄，甚至可以給出缺陷波的性質(zhì)。

2 數(shù)字化超聲 探傷儀 的工作原理

與A 型脈沖式 探傷儀 不同，數(shù)字化 探傷儀 在電路上有重大改變，其電路方框圖如圖2 所示[2] 。

數(shù)字信號處理是在計(jì)算機(jī)中用程序來實(shí)現(xiàn)的。通常，首先要進(jìn)行的處理是去除信號中的噪聲，其次是將已經(jīng)去除噪聲的信號進(jìn)行UT 檢測所需的處理，包括增益控制、衰減補(bǔ)償、求信號包路線等。超聲信號經(jīng)接收部分放大后，由模數(shù)轉(zhuǎn)換器變?yōu)閿?shù)字信號傳給電腦，換能器的位置可受電腦控制或由人工操作，由轉(zhuǎn)換器將位置變?yōu)閿?shù)字傳給電腦。電腦再把隨時(shí)間和位置變化的超聲波形進(jìn)行適當(dāng)處理，得出進(jìn)一步控制探傷系統(tǒng)的結(jié)論，進(jìn)而設(shè)置有關(guān)參數(shù)或?qū)⑻幚斫Y(jié)果波形、圖形等在屏幕上顯示、打印出來或給出光、聲識別及報(bào)警信號。

3 數(shù)字化超聲 探傷儀 的優(yōu)點(diǎn)

與傳統(tǒng) 探傷儀 相比，有以下優(yōu)點(diǎn) :

 (1) 檢測速度快數(shù)字化超聲 探傷儀 一般都可自動檢測、計(jì)算、記錄，有些還能自動進(jìn)行深度補(bǔ)償和自動設(shè)置靈敏度，因此檢測速度快、效率高。

 (2) 檢測精度高數(shù)字化超聲 探傷儀 對模擬信號進(jìn)行高速數(shù)據(jù)采集、量化、計(jì)算和判別，其檢測精度可高于傳統(tǒng)儀器檢測結(jié)果。

 (3) 記錄和檔案檢測數(shù)字化超聲 探傷儀 可以提供檢測記錄直至缺陷圖像。

 (4) 可靠性高，穩(wěn)定性好數(shù)字化超聲 探傷儀 可**、客觀地采集和存儲數(shù)據(jù)，并對采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)處理或后處理，對信號進(jìn)行時(shí)域、頻域或圖像分析，還可通過模式識別對工件質(zhì)量進(jìn)行分級，減少了人為因素的影響，提高了檢索的可靠性和穩(wěn)定性?？梢詫?shí)現(xiàn)的功能主要有：

a. 自動校準(zhǔn)：自動測試探頭的 “ 零點(diǎn) ” 、 “K 值 ” 、 “ 前沿 ” 及材料的 “ 聲速 ” ；

b. 自動顯示缺陷回波位置如：深度 d 、水平 p 、距離 s 、波幅、當(dāng)量 dB 、孔徑 ф 值；

c. 自由切換標(biāo)尺；

d. 自動錄制探傷過程并可以進(jìn)行動態(tài)回放；

e. 自動增益、回波包絡(luò)、峰值記憶功能；

f. 探傷參數(shù)可自動測試或預(yù)置；

g. 數(shù)字抑制，不影響增益和線性；

h. 多個(gè)獨(dú)立探傷通道，可自由輸入并存儲任意行業(yè)的探傷標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)場探傷無需攜帶試塊；

i. 可自由存儲、回放波形及數(shù)據(jù)；

j. DAC 、 AVG 曲線自動生成并可以分段制作，取樣點(diǎn)不受限制，并可進(jìn)行修正與補(bǔ)償；

k. 自由輸入各行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)；

l.  與計(jì)算機(jī)通訊 , 實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)管理 , 并可導(dǎo)出 Excel 格式、 A4 紙張的探傷報(bào)告；

m. 實(shí)時(shí)時(shí)鐘記錄 : 實(shí)時(shí)探傷日期、時(shí)間的跟蹤記錄，并存儲；

n.  增益補(bǔ)償：對表面粗糙度、曲面、厚工件遠(yuǎn)距離探傷等因素造成的 Db 衰減可進(jìn)行修正；

所述以上功能都是模擬超聲 探傷儀 無法實(shí)現(xiàn)的。

4 數(shù)字化超聲 探傷儀 的主要技術(shù)問題

(1) 模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC) ADC 是 探傷儀 的超聲信號輸入電腦的必由之路，把連續(xù)變化的模擬信號變?yōu)閿?shù)值信號。

(2) 結(jié)構(gòu) 目前，有全數(shù)方式和模擬數(shù)字混合 2 種。

(3) 軟件 數(shù)字化超聲 探傷儀 在軟件方面是多種多樣的， 探傷儀 的成敗在很大程度上取決于軟件的支持程度。

5 數(shù)字化超聲 探傷儀 的發(fā)展前景

隨著電子技術(shù)和軟件的進(jìn)一步發(fā)展，數(shù)字化超聲 探傷儀 有著廣闊的發(fā)展前景。相信在不久的將來，以圖像顯示為主的 探傷儀 將會在工業(yè)檢驗(yàn)中得到廣泛應(yīng)用。

目前，某些數(shù)字化超聲 探傷儀 已具有簡單的手動及掃描功能，能示意性地顯示被檢工件的斷面圖像。隨著技術(shù)的進(jìn)步，我們可在便攜式儀器上實(shí)現(xiàn)相控陣的B 掃描和C 掃描成像，使探傷結(jié)果像醫(yī)用B 超一樣直觀可見。

缺陷定性歷來是UT 檢測的一個(gè)疑難問題，現(xiàn)代人工智能學(xué)科的發(fā)展為實(shí)現(xiàn)儀器自動缺陷定性提供了可能，運(yùn)用模式識別技術(shù)和專家系統(tǒng)，把大量已知缺陷的各種特征量輸入樣本庫，使儀器接受人的經(jīng)驗(yàn)，并經(jīng)過學(xué)習(xí)后而具備自動缺陷定性的能力。