特种设备薄板对接焊缝缺陷检测及信号分析

杨雅玲

摘 要：薄板进行超声检测时缺陷往往存在近场区内而不易检出，为提高检测精度，满足3～8 mm薄板对接焊缝超声波检测的需要，结合检测中遇到的实际问题，研制了双晶斜探头，对双晶探头检测出的缺陷射频信号，进行小波变换分析，提取基于缺陷信号小波包结点能量为信号特征值，定性分析焊缝缺陷，试验结果表明，此种分析方法大大提高了缺陷性质判别能力。

关键词：薄板；焊缝缺陷；信号

1 双晶探头的性能试验

探头的性能测试一般是从探头的入射点，探头K值，主声束偏离，回波频率几个方面考虑，下面根据测量探头性能的基本步骤[2][5]（见超声二级人员培训课本），测量研制的双晶探头各项参数，测量运用的仪器是TS-V6e型数字式超声探伤仪，测得探头具体参数值见表1。

采用TS-V6e型数字式超声探伤仪对6 mm薄板对接焊缝提取夹渣，气孔缺陷数据，图1和图2分别为研制的双晶探头和普通单晶探头的探伤对比图，图1表示2种探头探测薄板夹渣缺陷的反射回波图，图2表示2种探头探测薄板气孔缺陷的超声反射回波图。由实验图可知单晶探头相比双晶探头的始波宽度宽，杂波较多，信噪比不如双晶探头。

2 小波分析提取各节点信息熵作为缺陷特征值

提取以上试验中夹渣缺陷的射频信号。运用MATLAB软件，采用小波变换方法，将信号分解在8个频带上[3][4]，即信号经小波包分解到第三层有8个节点信号，每个小波包信号占原始信号的能量百分比如表2所示。第三层结点信号的能量柱状图见图3。

提取气孔缺陷的射频信号。将信号分解在8个频带上，即信号经小波包分解到第三层有8个节点，第三层结点信号的能量柱状图见图4。

3 结论

1）对上述试验结果进行分析发现：两种缺陷的能量主要集中在（3，0）（3，5）（3，6）（3，7）四個结点上，但是两种缺陷信号的结点能量的比例不同。因此运用小波包分析，提取信号分解后各节点的能量，对缺陷定性是可行的。

2）通过与单晶探头对比探伤试验，双晶探头在探测薄板效果更加，相比单晶探头，双晶探头具有灵敏度高，杂波少盲区小，工件中近场区长度小等优点。但是双晶探头探伤时，必须在探头的有效区域内。

3）从分析缺陷射频信号着手，对缺陷信号进行小波分解，对小波分解信号之后的每个节点信号的能量分布情况进行分析讨论。试验数据结果表明，通过以上方法对缺陷信号进行评价是可行的，此种方法大大的提高了信号对缺陷性质判断的能力。

参考文献：

[1]韩红民.薄壁铸钢件双晶探头超声波探伤方法研究[J].矿山机械，2005，9：22-26.

[2]编审委员会编.国防科技工业无损检测人员资格鉴定与认证培训教材，超声检测[M].机械工业出版社，2005.

[3]孙延奎.小波分析及其应用.北京：机械工业出版社，2005，199-244.

[4]徐佩霞，孙功宪.小波分析与应用实例.中国科学技术大学出版社，1996.7.189-220.

[5]美国无损检测学会.美国无损检测手册（超声卷）.世界图书出版公司，1996，188-240.