[发明专利]金属构件中夹杂缺陷检测方法

摘要

本发明公开了金属构件中夹杂缺陷检测方法，该方法是一种用相对频移量表征金属构件中夹杂缺陷的检测方法，通过利用仿真软件建立模型，使夹杂缺陷的尺寸和空间位置相同，改变材料属性，建立已知材料属性夹杂缺陷超声回波峰值频率的相对频移量关系曲线图，实际检测过程中利用该关系曲线图来判定夹杂缺陷的类型。在对实际检测获得的数据进行数据提取时，采用整体经验模态分解方法。

主权项

1.金属构件中夹杂缺陷检测方法，其特征在于：步骤1，建立已知夹杂缺陷的相对频移量关系曲线；首先，对采用仿真软件建立已知夹杂缺陷的仿真模型进行说明；步骤一：仿真模型参数设置1)根据待检测的实际对象设置基体的材料、形状及尺寸；2)设置检测探头的类型、频率、尺寸参数；3)设置激励信号的调制方式、信号周期数；4)配置检测及耦合方式；5)设定夹杂缺陷的尺寸与位置；步骤二：针对不同夹杂缺陷材料属性参数进行仿真；1)设置夹杂缺陷材料属性；2)运行仿真模型，保存仿真数据；3)更改夹杂缺陷材料属性，重复设置夹杂缺陷材料属性、运行仿真模型并保存仿真数据；其次，对仿真数据的信息提取进行说明；1)对所有数据进行频域分析，进行傅里叶变换；2)对傅里叶变换结果取包络；3)提取频域分析结果中的峰值频率；最后，建立已知夹杂缺陷的相对频移量关系曲线；其步骤为：1)汇总全部峰值频率数据；2)计算相对频移量；3)绘制相对频移量关系曲线图；步骤2建立实际夹杂缺陷的相对频移量关系曲线；夹杂缺陷检测装置包括检测单元(1)、脉冲发射接收单元(2)、计算机控制单元(3)以及数据显示存储单元(4)；各单元的功能为：检测单元(1)被输入脉冲发射接收单元(2)产生的激励脉冲信号，监测被检测对象内部情况，将接收到的脉冲回波信号输出至脉冲发射接收单元(2)；脉冲发射接收单元(2)被输入由计算机控制单元(3)设置的激励信号参数，产生相应的激励脉冲信号输入至检测单元(1)，并接收检测单元(1)所监测到的信号将其输入至数据显示存储单元(4)；计算机控制单元(3)对检测单元(1)进行频响特性测试，选取响应极大值处频率作为检测单元(1)的激励频率，与激励信号幅值、相位、周期数、信号调制方式以及激励延时参数一同输入至脉冲发射接收单元(2)；数据显示存储单元(4)被输入脉冲发射接收单元(2)接收的监测信号，显示监测信号并存储；其次，对利用上述夹杂缺陷检测装置的操作进行说明；步骤一：检测前的参数配置；1)脉冲发射接收单元预热；2)硬件设备初始化，衰减器置于最大衰减位，双工器置于输出位，前置放大器置于20dB位，信号选择器通道1置于“INTEGRATOR GATE MON”位、通道2置于“RF SIGNAL MON”位；3)打开计算机控制单元、数据显示存储单元；4)计算机控制单元操作软件参数设置，设置的参数包括激励信号频率、幅值、相位、周期数、信号调制方式以及延时参数；5)布置检测单元，将检测单元置于标准件上；6)打开脉冲发射接收单元输出，打开操作软件输出按钮；7)初始化数据显示存储单元设置，autoset后调节标度到能够恰当显示检测信息为止；8)调节计算机控制单元操作软件积分门的延时，使其能够取到完整的波形；9)对探头进行扫频；以探头设计的标称参数，设置扫频的上下截止范围进行一定范围的初扫，然后根据扫频结果调整扫频范围，进行终扫，确定探头最适宜的工作频率；步骤二：检测对象的实验检测；1)调节衰减器和数据显示存储单元参数，在待检测区域表面均匀涂抹耦合剂，对该区域进行手动扫查，寻找缺陷回波，记录缺陷位置，并使缺陷回波恰当的显示，对回波数据进行存储；2)更换探头后按照检测对象的实验检测中的步骤1)对检测对象的进行检测；再次，对实验数据的信息提取进行说明；采用整体平均经验模态分解分析方法提取检测信息中的本征模态信号，然后对该本征模态信号进行频域分析并提取峰值频率；步骤一：本征模态信号提取1)读入数据；2)混入噪声信号；3)寻找极值点，通过三次样条曲线拟合出信号的上下包络并对包络求平均，得到均值序列；4)去除均值序列，检测信号是否为本征模态函数，若不满足，重复本征模态信号提取中的步骤3)处理待检信号，直至满足本征模态函数条件；5)计算剩余信号；6)将剩余信号作为待处理信号，重复本征模态信号提取中的步骤3)、4)，依次获得全部本征模态函数；7)对本征模态信号提取中的步骤2)中获得的下一个混入噪声信号同样经过本征模态信号提取中的步骤3)～6)，获得各自的本征模态函数；8)将上述对应的本征模态函数进行整体平均，消除混入的白噪声对真实本征模态函数的影响；步骤二：提取峰值频率1)选取本征模态函数中幅值最大者确定为待分析的本征模态函数；2)进行傅里叶变换；3)提取频域分析结果中的峰值频率；最后，建立被检测夹杂缺陷的相对频移量关系曲线；其步骤为：1)汇总全部峰值频率数据；2)计算相对频移量；3)绘制相对频移量关系曲线图；步骤3夹杂缺陷类型的判定；对比仿真曲线与实验关系曲线，通过其变化趋势以及偏移量来判定夹杂缺陷的类型。