超聲波探傷儀對(duì)無縫鋼管缺陷檢測的應(yīng)用研究.pdf

1、分類號(hào)：TH89密級(jí)：公玨單位代碼：10086超聲波探傷儀對(duì)無縫鋼管缺陷檢測的應(yīng)用研究TheApplicatioHofUl|rasonicFlawDetectorofSeamlessTubeDetectionReseal：ch學(xué)位申請(qǐng)人：劉成果指導(dǎo)教師：孫維連教授學(xué)科專業(yè)：機(jī)械工程學(xué)位類別：工學(xué)碩士授予單位：河北農(nóng)業(yè)大學(xué)答辯日期：二。一四年五月二十五日摘要采用拉拔、軋制、擠壓或者穿孔等方法生產(chǎn)的無縫鋼管表面沒有接縫，與焊管相比有其獨(dú)到的

2、優(yōu)勢，其技術(shù)性能、質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和生產(chǎn)成本的消耗都使之呈現(xiàn)出較強(qiáng)的市場競爭力。當(dāng)今工業(yè)中無縫鋼管主要應(yīng)用于液體的輸送，在汽車、建筑、橋梁及航空等工業(yè)領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用，但是有缺陷的鋼管往往在工程中造成嚴(yán)重的人身財(cái)產(chǎn)安全威脅，所以其質(zhì)量問題也日漸受到人們的重視，超聲檢測也由此因其準(zhǔn)確、高效、無損傷等優(yōu)點(diǎn)而進(jìn)入人們的視線。本文首先對(duì)超聲檢測的理論基礎(chǔ)進(jìn)行介紹。超聲波因其在介質(zhì)中傳播的諸多特性而被拿來用作探傷，例如其在介質(zhì)中反射、折射、散射、衍射、衰減

3、、聲速以及諧振等的變化可以測知物體的尺寸、表面、組織、內(nèi)部缺陷等變化。對(duì)于常用的超聲波橫波、縱波以及雙晶探頭分別在結(jié)構(gòu)與功能上進(jìn)行研究，并且通過比對(duì)最終選擇于本課題最為適用的探頭為實(shí)驗(yàn)對(duì)象。通過對(duì)超聲波的透射、反射和衰減等規(guī)律的分析，結(jié)合相關(guān)公式與檢測要求，在經(jīng)過計(jì)算比對(duì)后，確定探頭的工作頻率、靈敏度、晶片直徑等參數(shù)，使其能夠完成對(duì)無縫鋼管的高準(zhǔn)確率的檢測。然后再經(jīng)過對(duì)有缺陷鋼管的實(shí)際檢測，確定探頭檢測時(shí)的掃查方式，使得超聲波探頭的聲束

4、覆蓋率達(dá)到最大化的應(yīng)用，盡量避免漏檢的情況發(fā)生，使資源能夠得到最高效的利用。數(shù)據(jù)采集方面則要考慮到實(shí)際檢測時(shí)的一些要求，需要實(shí)現(xiàn)其多通道、高分辨率等，通過對(duì)市面相關(guān)產(chǎn)品性價(jià)比的對(duì)比最后選擇美國NI公司生產(chǎn)的PXI一5105來作為本課題的數(shù)據(jù)采集卡，并通過軟件平臺(tái)完成其對(duì)超聲波信號(hào)的采集處理功能的設(shè)計(jì)。無縫鋼管中比較常見的一些危害性缺陷如裂紋、分層等，對(duì)其成因與特征作了詳細(xì)的分析研究，并且列出這些常見缺陷的典型缺陷波型。通過裂紋與分層缺陷

5、的典型試樣，對(duì)檢測到的回波信號(hào)與缺陷波形相比對(duì)，對(duì)探頭的檢測結(jié)果可靠性進(jìn)行了分析，最后得出實(shí)驗(yàn)室條件下檢測結(jié)果準(zhǔn)確可信的結(jié)論。之后通過帶平底孔的試樣對(duì)探頭進(jìn)行標(biāo)定并繪制其TcG補(bǔ)償曲線。由于被檢測物本身的區(qū)別或者耦合劑的不同，再者由于背景環(huán)境，往往在實(shí)際的檢測工程中造成很多與有效信號(hào)相疊加的噪聲信號(hào)，嚴(yán)重者致使檢測結(jié)果無效，所以對(duì)采集信號(hào)的去噪處理也很重要。本文對(duì)常見的干擾噪聲特點(diǎn)進(jìn)行分析，并對(duì)傳統(tǒng)的濾波方式加以介紹。再此基礎(chǔ)上引入了頻

6、譜分析法、小波分析法等常用的超聲濾波方法。其中小波分析法又因其在超聲波去噪上的優(yōu)勢而被采用，本文通過其與傅里葉變換的結(jié)合接連引入模極大值重構(gòu)濾波、閾值濾波與空域相關(guān)濾波等方法，這幾種濾波方法在經(jīng)過定性的比較之后得出最為滿意的方案。小波域閾值濾波法有濾波效果好并且計(jì)算量小的優(yōu)點(diǎn)，因此成為最好選擇。最后是在LabVIEW軟件平臺(tái)上完成對(duì)超聲數(shù)據(jù)的去噪模塊的設(shè)計(jì)，驗(yàn)證得到滿意的效果。關(guān)鍵詞：無縫鋼管；無損檢測；超聲波：探頭；數(shù)據(jù)采集；去噪處理