超声相控阵焊缝缺陷检测中聚焦参数研究

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1、学校代码：10406分类号：TG115.28学号：120085203006南昌航空大学硕士学位论文（专业学位研究生）超声相控阵焊缝缺陷检测中聚焦参数研究硕士研究生：刘飞导师：强天鹏研究员、吴伟副教授申请学位级别：硕士学科、专业：仪器仪表工程所在单位：测试与光电工程学院答辩日期：2015年6月授予学位单位：南昌航空大学TheStudyonFocusingParametersofPhasedArrayUltrasonicTechnologyonWeldDefectsADissertationSubmittedfor

2、theDegreeofMasteronInstrumentandMeterEngineeringbyLiuFeiUndertheSupervisionofProf.TianpengQiangProf.WuWeiSchoolofTestingandOpto-ElectronicEngineeringNanchangHangkongUniversity,Nanchang,ChinaJune,2015摘要由于相控阵具有声束聚焦能力，因此可以大大提高缺陷检测的灵敏度，但是聚焦参数的选择会给检测灵敏度和检测结果带来较大的

3、影响，例如不合适的聚焦深度会造成缺陷检出率和检测灵敏度的降低，在我国相控阵标准制定中，聚焦在被检测工件哪个位置存在争论，本论文利用OLYMPUS公司OmniScanMX232：128PR相控阵检测仪器，用大近场长度5L64-A12探头组合小缺陷埋深试块TB7567-1研究聚焦在近场区的缺陷检测结果、小近场长度2.25L32探头配合大缺陷埋深试块T260研究聚焦部位对缺陷检测结果的影响，结合计算机仿真对聚焦声场分布的仿真分析，从而解释了不同聚焦深度对检测结果的影响原因。研究结果表明，对于缺陷埋深的测量，聚焦深度与

4、探头近场长度对缺陷的定位测量结果影响较小，定量误差均小于5%，其中聚焦深度超过探头理论近场区长度时缺陷深度检测结果相对精确。在试块上缺陷检测结果表明，探头近场区缺陷检测灵敏度低于远场区检测灵敏度，因此建议我国相控阵检测标准中应该考虑探头近场长度和缺陷检测埋深的影响。同时研究发现，采用本文推荐聚焦方法对实际焊缝进行检测验证，在焊缝所预制16个缺陷检测中均有非常高的检测灵敏度。但是采用常规超声-6db法对相控阵检测缺陷尺寸测量存在非常大的测量误差，本文根据相控阵聚焦声场特性在标准试块的试验结果，提出缺陷尺寸测量的幅

5、度修正方法，经过实际焊接构件缺陷检测验证表明，缺陷埋深50-200mm范围内，尺寸测量精度明显优于-6db测量法。本论文对相控阵技术的验收标准制订和检测应用都具有一定的指导意义。关键词：超声相控阵检测，聚焦参数，焊缝相控阵聚，缺陷定量IAbstractThephasedarrayultrasonictechnology(PAUT)hasthesoundbeamfocusingcapability,soitcangreatlyimprovethesensitivityofdefectdetection.Butus

6、ingthedifferentfocusingparameterswillbringgreatinfluencetothedetectionsensitivityandthedetectionresults.Forexample,theinappropriatefocusdepthwillcausethedefectdetectionrateanddetectionsensitivityreduction.AndundertheChina'sphasedarrayultrasonicstandard,selec

7、tingthefocuspositioniscontroversialinworkpiecedetection.Inthispaper,weusetheOLYMPUSOmniScanMX232:128PRphasedarrayinspectioninstrument,withalargelengthofnearfield5L64-A12probecombinedsmalldefectburialtestblockTB7567-1,tostudythedefectdetectionresultsoffocusin

8、ginthenearfield.Andweusingasmalllengthofnearfield2.25L32probeandbigdefectburialtestblockT260,toresearchthefocusingposition'seffectfordefectdetectionresults.Combinedwiththeanalysisofcomputersimul