[发明专利]一种基于超声相控阵技术的锻件典型缺陷识别方法

权利要求书

1.一种基于超声相控阵技术的锻件典型缺陷识别方法，其特征在于：具体识别步骤如下：

步骤一：超声相控阵系统参数设置；

相控阵系统中超声波激励/接收模块频率设置，频率设置由使用的传感器频率确定，对于锻件检测使用中心频率为5MHz的传感器。时基范围设置，时基范围长度要求A扫波形能够显示出完整的底波图形；超声波信号波速设置，波速由待测试件的自身材料属性决定，由公式1确定。

v=2Lt---(1)]]>

式中，L为待测试件长度；t为超声波在待测试件内传播的时间；v为超声波在检测试件内的传播速度；

相控阵系统中采集模块进行扇扫图形角度范围设置，角度范围要求能够完整的显示出缺陷的轮廓，设置为-40°到40°；

步骤二：实施检测；

首先确定检测表面，使用传感器进行粗略扫查确定缺陷位置；粗略扫查指对整个检测表面进行检测，确定可能存在缺陷的位置；再使用传感器进行精检测，精检测指把探头固定在检测位置，不移动，相控阵采集模块采集检测到的A扫波形和扇扫图；

步骤三：信号频谱分析；

定义采集到的A扫波形数据为x(t)，由x(t)傅里叶变换得到频谱信号X(f)。傅里叶变化如公式2所示。

X(f)=∫-∞∞x(t)e-j2πftdt---(2)]]>

式中，x(t)为采集的原始信号；X(f)为频谱信号；f为原始信号频率；-j为复数虚部。

提取缺陷回波频谱信号，进行归一化处理，归一化处理指把数据幅值按百分比缩小到(0,1)范围内；

步骤四：确定缺陷类型；

（1）确定缺陷回波形状；

裂纹类缺陷回波波形呈单峰状；疏松类缺陷回波呈草丛状；

（2）分析缺陷回波频谱图。

裂纹类缺陷频谱波形如“凹”字形，且中心频率的幅值符合公式3。

L<H1+H22---(3)]]>

式中，L为中心频率的幅值；H1为0到中心频率内幅值最大值；H2为中心频率到2倍中心频率范围内的幅值最大值；

疏松类缺陷频谱图波形如“锯齿”状，0到2倍中心频率范围内，每个频率间隔(1MHz)至少存在一个波峰，如公式4所述；

N2f≥1---(4)]]>

式中，N为波峰个数；f为中心频率；

（3）确定扇扫图形种类；

裂纹类缺陷图形面积呈条形分布；疏松类缺陷图形面积呈点状分布；

裂纹类缺陷特征综述为：A扫缺陷波形呈单峰形状；缺陷频谱图形如“凹”字形且中心频率幅值符合公式3；扇扫图形缺陷面积分布呈条形；

疏松类缺陷特征综述为：A扫缺陷波形呈草丛形状；缺陷频谱图形如“锯齿”状，0到2倍中心频率范围内，每个频率间隔(1MHz)至少存在一个波峰；扇扫图形缺陷面积分布呈点状分布；

步骤五：解剖验证缺陷类型

已知探头的检测位置进行画线标记，使用线切割技术对待测试件进行解剖，对解剖的缺陷位置进行低倍分析，验证缺陷类型。