[发明专利]基于小波理论的机械设备缺欠超声检测设备

说明书

技术领域：

本发明涉及一种无损检测中的超声波探伤设备。

背景技术：

缺欠(Imperfection)是指对技术要求的偏离，指结构的不均匀性，不连续性。缺欠是国际焊接学会(IIW)在IIW/IIS-SST-1157-90文件中规定的专用名词，其主要包括：①显微组织变化，如珠光体的分解与石墨化；②腐蚀减薄，腐蚀坑的大小；③缺陷的性质(裂纹、气孔、夹渣、疏松等)，尺寸大小等。

上述缺欠的三大主要类别，实际上也决定了缺欠的检测要考虑三大主要方向，即组织变化、腐蚀和缺陷三个方面。超声波是近年来无损检测技术中研究最为活跃、发展最快。它具有灵敏度高、穿透力强、检验速度快、成本低和对人体无害一系列优点，广泛应用于航空航天、铁路、桥梁、石油、化工、电厂和矿山等各个工业部门，已成为保证产品质量、确保设备安全运行的一种重要手段。在超声波检测中，检测信号的准确性是评定产品性能的一个重要依据。因此，国内外超声波探伤仪已经从模拟型逐步发展到了数字型。但是，现有的数字型超声波探伤仪多是将模拟输出信号转变为数字输出信号，仅仅是输出方式的转变，而不涉及到实际检测精度的提高。

由于超声波传播在界面上存在透射、反射和折射等物理特性，超声检测过程遇到的噪声可分为声学噪声和非声学噪声。非声学噪声中经常讨论的是电噪声，声学噪声主要是结构噪声。在超声检测中，结构噪声对超声波回波信号影响尤为强烈。结构噪声是由待检材料或结构内部的微观结构对超声入射波的散射引起的。因此，根据散射理论可知，散射系数既决定结构噪声的大小，又决定结构噪声随时间(距离)衰减的速度。尤其在粗晶材料(例如奥氏体不锈钢焊缝)的超声无损检测中，由于强烈的晶粒超声波散射噪声，缺陷回波湮没在草状和林状杂波中，导致信噪比恶化问题更加突出，造成误检率和漏检率上升，给超声检测的应用带来了很大的困难。因此，超声检测过程中的信号降噪研究备受重视。随着现代工业的发展，对超声检测技术的要求也越来越高，超声检测技术的研究趋势在于向高精度、定量化和图像化的方向发展。其目的是希望能够为结构完整性评估提供有效的评判依据。

为了解决由于噪声干扰使得超声检测的应用受到限制的难题，国内外的学者基于噪声产生的机理进行了大量超声降噪研究，并取得了一系列的研究成果。硬件降噪可以有效地降低超声检测回波中的噪声，但是其降噪的效果存在一定的局限性。因此超声降噪的关键还是回波信号处理，缺陷信号所具有的更多特征信息有待挖掘。几十年来，超声信号处理技术主要围绕增强信噪比展开，包括相关技术、自适应滤波技术、时域反卷积、频域分析和时频分析等。这些方法都曾运用在实际操作中，并取得了一定的成果，但均存在一定的局限性。20世纪80年代提出的小波分析可以在多分辨下分解信号，被称为“数学显微镜”，因此小波分析成为近几年信号处理领域的研究热点，许多学者将小波分析理论已经成功地应用到了语音、图像、图形、通信、地震、生物医学、机械震动等领域。近几年的研究发现，将小波分析应用到超声波信号处理中已经取得了一定地成效。但是这些研究只是局限在将超声波检测信号提取出来后，应用相应的数学工具进行编程后对信号进行处理，这样不仅耗时大，而且不适合现场使用。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种结构合理，有效提高探伤的灵敏度和测量准确性的基于小波理论的机械设备缺欠超声检测设备。

本发明的技术解决方案是：

一种基于小波理论的机械设备缺欠超声检测设备，其特征是：包括超声波探伤仪，超声波探伤仪与对超声波探伤仪得到的超声回波视频信号进行处理的数字存储示波器连接，数字存储示波器通过串行通讯功能将检测到的超声波数据采集信号传送到微计算机内存中，并采用以文件名的形式存入微计算机外存储器中，由系统功能模块对数据文件进行处理；所述系统功能模块包括对导入的文件进行降噪处理的小波降噪处理程序模块、对导入的文件进行一维连续小波分析的一维连续小波分析程序模块、对导入的文件进行连续复小波分析的连续复小波分析程序模块、对导入的文件进行一维离散小波分析的一维离散小波分析程序模块、对导入的文件进行离散平稳小波分析的离散平稳小波分析程序模块；系统功能模块与对经系统功能模块处理的信号进行等效量化处理的等效量化处理模块连接，等效量化处理模块与进行安全性能评估和计算剩余寿命的安全评定模块连接。