[发明专利]一种基于横波背散射的六方晶材料近表面微小缺陷检测方法

说明书

本发明公开了一种基于横波背散射的六方晶材料近表面微小缺陷检测方法，使用横波‑横波单次散射响应模型对多晶体材料中近表面超声背散射现象进行描述，引入晶粒尺寸分布函数与六方晶的弹性模量协方差对原模型进行修正，并通过极值分布理论和修正后的横波‑横波单次散射响应模型的有机结合，给出了晶粒噪声的置信上限，最终以置信上限为时变阈值进行了缺陷的成像。本发明能有效检出直径为0.2mm、埋深为1mm的近表面横通孔缺陷。与传统纵波的固定阈值方法和时变阈值方法对比，本发明的方法在高增益下不仅抑制了把晶粒噪声误检为缺陷的可能性，而且消除了由耦合剂与被检部件之间的声阻抗失配而产生的大界面回波对近表面缺陷信号的影响。

技术领域

本发明涉及超声无损检测领域，更具体涉及一种基于极值分布理论的微小缺陷超声检测方法。

背景技术

六方晶金属大多具有低密度，高比强度和优异的抗冲击性，如镁合金、钛合金，逐渐成为钢和铝合金的节约替代品，被广泛应用于航空航天，汽车工业和军工等行业。例如，可用来制造飞机轮毂、襟翼，导弹发动机支架，卫星控制面板等关键零部件。如果部件存在微小的近表面缺陷，则其在服役过程中不断受到循环载荷与冲击应力，会沿近表面缺陷形成疲劳裂纹和应力腐蚀裂纹等损伤；当这些缺陷在达到临界尺寸时，甚至有可能会导致结构失效，并引发灾难。因此，在服役前有效地检测出近表面缺陷，对保证六方晶材料制造而成的部件的使用性能至关重要。

超声无损检测技术常用于检测材料内部的缺陷。然而当使用纵波垂直入射方法进行检测时，由于耦合剂与被检部件之间的声阻抗失配而产生的大界面回波会屏蔽较小的缺陷回波，也就是在近表面形成了盲区。许多数字信号处理技术已被提出来分离干扰回波，如希尔伯特变换，倒谱分析，去卷积算法和脉冲压缩技术。但是它们需要严格的信号线性，即不允许界面回波削峰和使用低增益进行检测。因此，信号处理方法难以解决近表面微小缺陷，尤其是亚波长微小缺陷的检测问题。另外，六方晶作为一种多晶材料，在实际C 扫描检测还会受到晶界声阻抗不匹配造成的晶粒噪声的影响。就其性质而言，散射引起的晶粒噪声不能通过平均来降低，并且可能降低缺陷的信噪比 (SNR)。可见，受界面回波和晶粒散射噪声的影响，常规超声无损检测技术不适用于六方晶材料的近表面微小缺陷检测。