超声相控阵焊缝缺陷检测中聚焦参数研究

摘要

由于相控阵具有声束聚焦能力，因此可以大大提高缺陷检测的灵敏度，但是聚焦参数的选择会给检测灵敏度和检测结果带来较大的影响，例如不合适的聚焦深度会造成缺陷检出率和检测灵敏度的降低，在我国相控阵标准制定中，聚焦在被检测工件哪个位置存在争论，本论文利用OLYMPUS公司OmniScan MX232：128PR相控阵检测仪器，用大近场长度5L64-A12探头组合小缺陷埋深试块TB7567-1研究聚焦在近场区的缺陷检测结果、小近场长度2.25L32探头配合大缺陷埋深试块T260研究聚焦部位对缺陷检测结果的影响，结合计算机仿真对聚焦声场分布的仿真分析，从而解释了不同聚焦深度对检测结果的影响原因。
　　研究结果表明，对于缺陷埋深的测量，聚焦深度与探头近场长度对缺陷的定位测量结果影响较小，定量误差均小于5％，其中聚焦深度超过探头理论近场区长度时缺陷深度检测结果相对精确。在试块上缺陷检测结果表明，探头近场区缺陷检测灵敏度低于远场区检测灵敏度，因此建议我国相控阵检测标准中应该考虑探头近场长度和缺陷检测埋深的影响。
　　同时研究发现，采用本文推荐聚焦方法对实际焊缝进行检测验证，在焊缝所预制16个缺陷检测中均有非常高的检测灵敏度。但是采用常规超声-6db法对相控阵检测缺陷尺寸测量存在非常大的测量误差，本文根据相控阵聚焦声场特性在标准试块的试验结果，提出缺陷尺寸测量的幅度修正方法，经过实际焊接构件缺陷检测验证表明，缺陷埋深50-200mm范围内，尺寸测量精度明显优于-6db测量法。
　　本论文对相控阵技术的验收标准制订和检测应用都具有一定的指导意义。

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第1章 绪论

1.1 超声相控阵研究背景

1.2 超声相控阵检测优势

1.3 超声相控阵技术发展历史概述

1.4 国内外相控阵标准和认证概况

1.5 课题研究内容及意义

第2章 超声相控阵原理

2.1 超声相控阵检测原理

2.2 相控阵扫描方式及结果显示方式

2.3 相控阵检测的伪缺陷分析

本章小结

第3章 超声相控阵聚焦特性

3.1 传统几何物理聚焦

3.2 超声相控阵聚焦原理

3.3 静态聚焦深度与近场区关系

本章小结

第4章 超声相控阵聚焦CIVA仿真

4.1 CIVA软件简介及聚焦仿真参数

4.2 偏转角对聚焦的影响

4.3 聚焦晶片数量对聚焦的影响

4.4 聚焦深度对聚焦的影响

本章小结

第5章 超声相控阵聚焦参数试验研究

5.1 试验设备及试块

5.2 试验设置方案及内容

5.3 焊缝相控阵检测聚焦参数研究

本章小结

第6章 相控阵焊缝检测缺陷定量研究

6.1 相控阵超声技术缺陷定量分析

6.2 相控阵检测焊缝时缺陷定量数据分析

6.3 相控阵焊缝检测时缺陷定量误差验证

本章小节

第7章 总结与展望

7.1 总结

7.2 展望

参考文献

致谢

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