透射时差法超声无损检测技术研究与系统实现

摘要

本文结合超声无损检测的工程现状，分析了一种改进型超声无损检测方法一透射时差法(TrimeofFlight Transmissiorl，简称TOFT)。在TOFT无损检测方法理论分析的基础上，设计实验系统对石油钻铤管材(材质为4145H钢)和尼龙进行实验，结果证明本方法基本可行性并具有一定工程价值。
　　 (1)对传统TOFD衍射时差法超声无损检测方法改进，分析了一种TOFT透射时差法超声无损检测方法。TOFT可用于多种缺陷检测，改善TOFD主要用于焊缝缺陷检测的局限，并可简化检测过程。同时从理论上对超声波在探头、界面和工件中的传播过程、特性进行，定性、定量描述。
　　 (2)提出一种改进型电容匹配探头谐振的表达式，可为超声发射电路中核心器件参数的选取提供一种科学依据，并可提高电路发射效率。
　　 (3)研制出一种改进型超声发射电路。通过单稳态触发电路和微分电路。保证场效应管控制信号的幅值、驱动能力和窄脉冲化；选用导通电阻低的场效应管，缩短导通时间提高电路寿命；利用二极管单向导通性，只允许探头在负电压下工作提高探头寿命；硬件成本未明显提高。
　　 (4)研制出一种数字化超声接收调理电路。将固定增益与程控增益有机结合，既实现了增益数字化程控，又保证了电路柔性；增加了噪声抑制电路：数字化程控回波信号的门前沿和门宽。数字化程控降低了操作人员号业知识要求，便于工程应用及系统维护。通过细铜棒超声检测系统2期上程和内六方异型构件超声检测系统的工程应用，证明本超声收发电路具有较高的稳定性和可靠性。
　　 (5)研制出一种四通道TDFT专用超声采集卡，可实现回波幅值和回波时间测量，可提供数字化增益程控信号、回波的门前沿、门宽程控信号，可为TOFT超声无损检测系统提供一种平台。
　　 (6)提出一种改进型中值滤波算法。本算法简单、快速、有效，去除了脉冲噪声、较完整地保留了缺陷信息。实验中，本算法阈值的最大有效范围可达数量级间的变化，表明本算法具有一定的可操作性和工程实用性。

目录

第一章绪论

第二章TOFT超声无损检测方法理论研究

第三章改进型超声收发电路研究与设计

第四章TOFT专用超声采集卡研究与设计

第五章上位机软件设计与算法研究

第六章TOFT超声无损检测实验与数据处理

第七章结论与展望

参考文献

附录

致谢

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