使用合成孔径聚焦的探伤技术开发

2020-12-07 13:35:37   来源:   评论:0 点击:

相控阵探伤技术是通过控制激发延迟时间,利用波束控制和每个元件所接收的信号波形进行计算处理的技术。2010年以后,FPGA(Field Programmable Gate Array现场可编程门阵列)等特定用途的高速信号处理技术,开始廉价地搭载到阵列探伤装置中,使高速处理复杂信号成为可能,其代表实例即为合成孔径聚焦技术。这是一种将应用于雷达领域的接收发电波信号作为高分辨率图像进行传输的运算技术。阵列探头上的元件虽小但指向性广,一个元件所接收的探伤波形振幅与相位(传播时间),包含被检查区中存在的反射源大小及位置信息。

信号的处理过程是根据阵列探头上各元件探测到的,即从多点接收到的大量探伤波形推测出各点数据的来源位置,并用在该位置上累计计算的振幅值,再构成反射源的亮度图像。相当于把焦点对准被检查区域所有点上的运算,将阵列探头看成是一个大孔径传感器,因此,被检查的全部区域即能得到波束聚集效果好、空间分辨率高的图像。

另外,公司针对无缝钢管上产生的带状夹杂缺陷,还开发出了应用上述信号处理方式的带状夹杂缺陷定量评价技术。即在钢管轴向上进行机械式扫描的同时,对各个位置进行合成孔径聚焦处理,再利用连续生成的一连串剖面图像,计算出各剖面图像的缺陷宽度,根据由钢管轴向测量的间距和宽度乘积求出面积,同时还能得到缺陷的平面图。

此外,该公司还开发出了利用控制信号的延迟时间并使之形成扩散波束,接收时采用合成孔径聚焦处理的钢棒在线探伤技术。钢棒的超声波探伤一般采用垂直波束进行内部检测,外加利用斜角波束进行表面及表层检测。近年来,由于对产品质量的要求越来越严,因此,必须提高产品缺陷的检出率。另外,随着生产效率的提高,必须做到高速检测。探伤手段从传统的垂直lch+斜角2ch探头旋转方式到用电子扫描的相控阵探伤方式,虽然可以满足利用斜角波束进行表面及表层检测和提高产品缺陷检出率的条件要求,但要提高检查速度,就必须缩短电子转换(信号接收发)周期,做到短周期化。但若如此,超声波探伤中不可回避的物理现象“回声”问题即成为瓶颈。于是,针对此问题开发出,采用的是广角扩射波束,仅发送一次信号,即能令垂直波束和并用的斜角波束覆盖较广的范围,通过合成孔径聚焦技术提高信噪比(SN)o这样,就能通过减少同一横截面检查所需要的接收发次数实现高速测。

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