鈹銅焊接件超聲檢測實時區(qū)分顯示技術(shù)

摘要：本文介紹了鈹銅焊接件缺陷超聲自動檢測的方法建立，缺陷實時區(qū)分顯示軟件的系統(tǒng)編制。通過實驗證實了該方法能夠滿足檢測要求，實現(xiàn)實時區(qū)分顯示檢測結(jié)果。該方法具有很強(qiáng)的通用性，稍作改動即可應(yīng)用于其它超聲自動檢測。在檢測過程中，為了使檢測結(jié)果更加直觀，利于評判需要將檢測結(jié)果圖像化。在鈹銅接合面檢測中，由于鈹銅焊接件結(jié)合質(zhì)量較差，缺陷較多，以往檢測顯示較為籠統(tǒng)，不能顯示發(fā)現(xiàn)缺陷的嚴(yán)重程度，不能滿足對其的準(zhǔn)確評判，因而需要對其檢測結(jié)果作改進(jìn)，以區(qū)分顯示不同程度的缺陷，使檢測結(jié)果更為直觀，同時能夠?qū)崟r顯示結(jié)果，為以后超聲成像積累經(jīng)驗。因而很有必要進(jìn)行這方面的研究。

關(guān)鍵詞：鈹銅焊接 超聲檢測；水浸法；區(qū)分顯示

中圖分類號：TG115.28 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）07（c）-0000-00

1 引言

近年來，工業(yè)發(fā)達(dá)國家廣泛地將計算機(jī)和超聲檢測相結(jié)合，研制各種超聲無損檢測的計算機(jī)數(shù)字化成像、數(shù)據(jù)采集和分析系統(tǒng)，以提高檢測精度、重復(fù)性、可靠性和直觀性，為科學(xué)地客觀地評價缺陷提供有力的工具。

2 檢測原理

鈹銅焊接件超聲檢測的傳播途徑如圖1所示。

圖1 鈹銅焊接件水浸法檢測未結(jié)合時超聲波傳播途徑

注：1 鈹，2 超聲波探頭，3 超聲波束，4 未結(jié)合，5 水，6 銅

通過理論分析，本文可以采用水浸法對鈹銅焊接件進(jìn)行超聲檢測。本文采用單探頭超聲脈沖反射法進(jìn)行結(jié)合質(zhì)量的檢測，調(diào)整探頭與水接頭垂直，利用垂直入射的聲波在通過不同聲阻抗的界面時，一部分聲波反射一部分聲波透射的性質(zhì)，根據(jù)結(jié)合面不同反射波的幅度并依據(jù)測量的缺陷面積，進(jìn)行結(jié)合質(zhì)量的評定[1]。

3 鈹銅焊接件超聲自動檢測系統(tǒng)

鈹銅焊接件超聲自動檢測系統(tǒng)的框圖見圖2。

圖2 鈹銅焊接件自動超聲檢測系統(tǒng)框圖

3.1探頭選擇的具體參數(shù)

確定超聲波檢測探頭的具體技術(shù)指標(biāo)如下：

探頭形式為水浸點(diǎn)聚焦探頭；探頭頻率為10MHz；探頭焦距為50mm；探頭晶片尺寸為Φ10mm；探頭焦點(diǎn)尺寸Φ1mm。研制的專用探頭如圖3所示：

圖3 特制水浸點(diǎn)聚焦探頭

3.2 檢測靈敏度選擇

根據(jù)鈹銅焊接件檢測要求發(fā)現(xiàn)埋藏10mm的Ф1.7mm和Ф2mm的平底孔即可，本項目結(jié)合工程經(jīng)驗并結(jié)合檢測要求設(shè)計了對比試塊，如圖4所示：

圖4 鈹銅焊接件超聲對比試塊（1號為Ф1.7mm，2號為Ф2mm）

為了能夠盡量提高檢測靈敏度，在設(shè)計對比試塊的時候增加了Ф1mm人工平底孔，由于鈹和銅聲阻抗的差異，在鈹/銅界面上存在0.3的聲壓反射率，在實際檢測實施時反應(yīng)為Ф1mm平底孔大小的缺陷顯示，故無法采用不小于Ф1mm平底孔作為檢測靈敏度。

本項目采用進(jìn)口超聲波探傷儀USD 15對對比試塊進(jìn)行了檢測實驗，并取得了有效實驗數(shù)據(jù)，實驗數(shù)據(jù)見表1：

3.3實驗數(shù)據(jù)分析

實驗數(shù)據(jù)表明采用USD-15S儀器和專用探頭，能發(fā)現(xiàn)埋藏深度為10mm的Ф1.7mm和Ф2mm平底孔，完全滿足技術(shù)條件要求。

4 軟件部分設(shè)計

4.1 軟件系統(tǒng)模塊

整套軟件使用Visual C++6.0編寫，主要包括以下模塊（軟件模塊框圖如圖5）

圖5 鈹銅焊接件超聲波檢測軟件模塊圖

4.1.1 系統(tǒng)初始化模塊

系統(tǒng)具有永久記錄功能，所有參數(shù)調(diào)節(jié)界面均實現(xiàn)圖形化。凡需人工設(shè)置的參數(shù)只須輸入一次，主要包括：

a.數(shù)據(jù)采集卡、運(yùn)動控制卡及驅(qū)動系統(tǒng)初始化；

b.各運(yùn)動軸位置復(fù)位；

c.初始化參數(shù)保存；

d.待件工件的編號、長、寬等參數(shù)的讀取

標(biāo)定過程完全自動化，提供友好的人機(jī)接口，快速、準(zhǔn)確、直觀。

4.1.2傳動控制模塊

本模塊主要完成各運(yùn)動軸的控制，主要包括：

a.驅(qū)動系統(tǒng)控制（帶正、反向控制）；

b.原點(diǎn)及行程極限檢測；

c.傳動速度和加速度控制。

4.1.3數(shù)據(jù)采集分析模塊

本模塊主要實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集處理，過程可動態(tài)顯示，主要包括：

a.數(shù)據(jù)采集；

b.異常數(shù)據(jù)分析剔除；

c.數(shù)據(jù)分析。

4.1.4實時顯示區(qū)分模塊

本模塊主要實現(xiàn)檢測結(jié)果實時顯示，并能夠?qū)Σ煌潭热毕菔褂糜蓽\到深的顏色進(jìn)行區(qū)分顯示。

4.1.5檢測結(jié)果圖像放大縮小模塊

本模塊主要實現(xiàn)對小工件檢測結(jié)果能夠放大觀察，對大工件檢測結(jié)果進(jìn)行縮小觀察。

4.1.6防漏檢機(jī)制模塊

本模塊主要實現(xiàn)當(dāng)計算機(jī)CPU占用率較高時，出現(xiàn)漏檢時給與報告同時對出現(xiàn)漏檢的行進(jìn)行重新檢測。

4.1.7結(jié)果保存模塊

本模塊主要實現(xiàn)對檢測結(jié)果的保存。

本軟件系統(tǒng)具有模塊化、人性化、可視化、功能多樣化的特點(diǎn)。

4.2 系統(tǒng)調(diào)試情況

使用本項目開發(fā)的軟件對鈹銅焊接件對比試塊進(jìn)行了檢測，試驗靈敏度采用表1所示值檢測了對比試塊，檢測結(jié)果如圖6所示：

5 結(jié)論

本項目前期首先采用水浸法對鈹銅焊接件結(jié)合質(zhì)量超聲檢測進(jìn)行了理論分析，確定了檢測方法；然后在理論分析的基礎(chǔ)上，采用專用的水浸點(diǎn)聚焦超聲探頭，設(shè)計并加工了對比試塊，采用USD-15儀器進(jìn)行了對比試塊的檢測。實驗結(jié)果表明，采用該方法可以滿足檢測要求，有足夠的靈敏度余量。本項目所開發(fā)的軟件系統(tǒng)成功解決了對檢測結(jié)果的實時顯示，并能夠?qū)z測出的缺陷嚴(yán)重程度進(jìn)行區(qū)分顯示。

本項目研究成果已經(jīng)在鈹銅焊接件結(jié)合質(zhì)量超聲檢測中使用，能夠清楚的實時區(qū)分顯示出檢測結(jié)果，該方法具有很強(qiáng)的通用性，可以作為其它超聲自動檢測系統(tǒng)的研發(fā)基礎(chǔ)。對該程序進(jìn)行局部調(diào)整后，即可直接應(yīng)用于其它超聲自動檢測項目，具有很強(qiáng)的通用性。

參考文獻(xiàn)

[1] 鄭暉， 林樹青. 超聲檢測[M]. 2版. 北京： 中國勞動社會保障出版社， 2008.

[2]馬寅山；夏舞艷；李詠梅；；火力發(fā)電廠在役鑄鋼件閥門裂紋檢測[J]；自動化與信息工程；2013年04期

[3]錢盛杰；換熱器管板角焊縫相控陣列超聲檢測技術(shù)研究[D]；浙江工業(yè)大學(xué)；2013年