[发明专利]一种非金属防腐层分层缺陷超声检测方法及装置

说明书

本发明涉及一种非金属防腐层分层缺陷超声导波检测方法及装置。所述检测方法包括：向非金属防腐层的待测区域发射超声波正弦信号；采集由所述超声波正弦信号通过非金属防腐层的待测区域后形成的接收信号；获取所述接收信号的非线性谐波分量，对所述非线性谐波分量进行小波包变换，获得小波能量值，基于所述小波能量值对非金属防腐层分层缺陷进行评估。本发明利用小波能量值作为非金属防腐层分层缺陷的衡量指标，可以较好地反映非金属防腐层的分层缺陷。所述检测装置包括控制装置、信号发生装置、发射探头、接收探头和信号采集装置，本发明利用发射探头和接收探头实现对两探头之间连线经过区域的分层缺陷检测，可提高检测效率。

技术领域

本发明涉及测试测量技术及结构健康监测领域，特别涉及一种非金属防腐层分层缺陷超声导波检测方法及装置。

背景技术

工业用金属材料表面通常覆盖有非金属防腐层，如各种金属板材以及石化行业中用到的内衬防腐管道等，随着使用时间增加，防腐层容易产生各种缺陷，其中界面分层是常见的一种缺陷，分层缺陷会大大影响材料正常工作，严重的会导致安全事故发生。

目前对防腐层界面损伤检测可分为非超声波防腐层界面损伤监测方法和超声波防腐层界面损伤监测方法两大类，其中非超声波防腐层界面损伤监测方法主要包括红外热波检测方法、漏磁检测方法、涡流检测法等。然而，红外热波检测若要达到一定分辨率，对仪器设备要求较高；漏磁检测需要在铁磁材料上进行，不适用于非金属材料的分层检测；涡流检测对金属表面或近表面的缺陷有很高的检出灵敏度，但是对于非金属的热障涂层损伤却无法进行检测。

超声波检测法是广泛用于材料探伤的常用方法，也是最早用于复合材料无损评价的方法之一。它主要利用复合材料本身或其缺陷的声学性质对超声波传播的影响来检测材料内部和表面的缺陷，如气泡、分层、裂纹、脱粘、贫胶等。超声波应用于防腐层界面损伤检测主要有声发射法、超声脉冲回波法、超声导波法等。现有的超声检测方法大多为检测复合材料的粘接质量，而较少涉及对金属和非金属分层缺陷的研究。

在结构损伤检测领域，利用传统超声进行损伤检测是基于超声波的线性响应结果，其本质是介质间具有不同的声阻抗。传统线性超声检测对操作和环境，几何形状和边界条件的变化敏感。而且基于线性响应的超声检测通常对微小裂纹、疲劳、蠕变、弱粘接等问题不敏感，不能用于材料或粘接构件的早期性能退化检测预警。

发明内容

基于此，本发明的目的在于，克服现有技术中的缺点和不足，提供一种非金属防腐层分层缺陷超声导波检测方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：一种非金属防腐层分层缺陷超声导波检测方法，包括以下步骤：

S1：向非金属防腐层的待测区域发射超声波正弦信号；

S2：采集由所述超声波正弦信号通过非金属防腐层的待测区域后形成的接收信号；

S3：获取所述接收信号的非线性谐波分量，对所述非线性谐波分量进行小波包变换，获得小波能量值，基于所述小波能量值对非金属防腐层分层缺陷进行评估。

相对于现有技术，本发明采用超声波正弦信号作为检测信号，频散特性弱、能量散失低，能有效提高单次检测的检测范围；并且基于非线性响应的超声检测来反映非金属防腐层的微观变化，通过小波包变换对接收信号的非线性谐波分量进行处理，利用小波能量值作为非金属防腐层分层缺陷的衡量指标，可以较好地反映非金属防腐层的分层缺陷。

进一步地，步骤S3中，所述小波能量值的获得方法为：通过n阶小波包对接收信号进行分解，得到个信号小波子集，每一个子集表示为：X_j＝[x_j,1,x_j,2,…,x_j,m^]，(j＝1,2,…,2ⁿ)，其中，j表示信号的频率范围，m表示总的信号采集数目；定义第i个经过分解的能量信号为：则第i个能量向量为：第i个能量向量的小波能量值为：