SPML方法在内毛刺超声检测中的应用.pdf

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1、第37卷第2期辽宁科技大学学报Vb1．37NO．22014年4月JournalofUniversityofScienceandTechnologyLiaoningApr．2014SPML方法在内毛刺超声检测中的应用王静，魏东，李东伦，李晓楠(1．辽宁科技大学电信息与工程学院，辽宁鞍山114051；2．国家电网鞍山供电公司，辽宁鞍山114001)摘要：针对残留的焊管内毛刺影响缺陷判别这一问题，对焊管内毛刺的超声检测进行了相关研究。采用分裂式完全匹配层方法(sPML)截断计算区域，经过数值计算取得了理想的边界吸收效果；通过数值计算分

2、析了聚焦探头在检测内毛刺时的分辨率。结果表明，在焊管内毛刺的检测中线聚焦探头比普通探头具有更高的分辨率，提高了内毛刺检测的精度。关键词：SPML；边界吸收；分辨率中图分类号：TU843．632文献标识码：A文章编号：1674．1048(2014)02．0163．05在焊管焊接过程中，带钢两侧的金属经过挤压后会在焊管的内外表面产生内毛刺和外毛刺。外毛刺的刮削比较简单；内毛刺相对来说比较复杂，清除效果不容易观察到。一旦焊管的内毛刺刮削不好，就会影响焊管缺陷的检测，造成误判和漏检等，导致材料的浪费，同时也给实际生产埋下安全隐患。与其他

3、缺陷的检测不同，焊管内毛刺的超声检测通过检测焊管内侧的厚度来实现。目前，内毛刺的检测大多依靠经验进行，有关焊管内毛刺超声探测的文献较少。陈开云对内毛刺监测装置进行了研究，提出了提高探伤精度和可靠性方法⋯；冯宝仲等分析了内毛刺积瘤产生的原因]，结果表明，边界吸收效果与数值仿真结果密切相关。李佩笑等对分裂式完全匹配层(SPML)和非分裂式完全匹配层(NPML)两种算法进行分析比较后认为，分裂式完全匹配层计算时间短，具有和非分裂式完全匹配层同样的吸收效果b；高刚等对完全匹配层中的衰减因子进行了研究，总结了几种常用的衰减函数]。本文采用

4、分裂式完全匹配层方法实现边界吸收，对聚焦探头检测的分辨率进行分析；通过二维声场仿真验证分裂式完全匹配层方法的可行性；并在构建的内毛刺检测仿真模型的基础上进行仿真实验，验证了上述分析的正确性和可行性。1分裂式完全匹配层受计算机内存容量的限制，不可能模拟无限大的空间来进行超声波传播过程的数值计算。因此，在计算区域四周设置边界条件来吸收外行波，避免产生反射H]。目前，常用的边界吸收方法有许多种。完全匹配层理论上可以实现完全吸收，并且分裂式完全匹配层相对于非分裂式的完全匹配层计算简单，因此，得到了广泛的应用b。图l为分裂式完全匹配层吸收

5、边界示意图，计算区域的四周加上了完全匹配层来吸收外行波。在区域l中设d)≠0，d(z)≠0；区域2中设d()≠0，d(z)=0；区域3设中d()=0，d(z)≠0。这样使数值模拟时不产生反射，达到吸收外行波的目的]。得到相应的完全匹配层的图1分裂式完全匹配层吸收边界示意图Fig．1BoundaryabsorbingdiagramOfSPML控制方程为收稿日期：2013．07．03。作者简介：王静(1985一)，女，河北石家庄人。·166·辽宁科技大学学报第37卷检测的内毛刺大／J、结果。可以看出，与普通探头相比聚焦探头具有更高的

6、分辨率，更适合检测小缺陷。●，，■脯位移，X／mm硒啦位移mma线聚焦探头b．普通探头图4刮刀位置偏低Fig．4Lowpositionofscraperknife1．00．9世o．8馨0．710．6皿罂0．5趔粤●0．45678910l11213l415嬲硇位移mm瑚位移，mma．线聚焦探头b．普通探头图5刮刀位置偏高Fig．5Highpositionofscraperknife脯位移,X／mm瑚位移，mma．线聚焦探头b．普通探头图6刃口缺失Fig．6Blademissing表1内毛刺实际大小与检测结果。rfnnTab．1Ac

7、tualsizesofinnerburrsanddetectionresults，mm4结论将SPML方法用于内毛刺的数值计算中，得到很好的边界吸收效果。给出聚焦探头实际焦距计算方法，并对刮刀不同状态时两种探头检测内毛刺结果进行比较。结果表明：线聚焦探头波束集中，相对于普通探头分辨率高，更适合用于焊管内毛刺的判别，对工程实际具有一定的参考价值。第2期王静，等：SPML方法在内毛刺超声检测中的应用·167·参考文献：．[1]陈开云，李杰．一种基于超声波探伤系统的内毛刺自动监测装置[J]．无损探伤，2010，34(1)：23．26．

8、[2]冯宝仲，胡海波，王芳，等．HFW焊管内毛刺常见积瘤产生原因分析[J]．钢管，2012，41(4)：54．57．[3]李佩笑，林伟军，张秀梅，等．分裂和非分裂完全匹配层吸收边界比较研究[J]．声学技术，2012，31(5)：17—18．[4]周正干，魏东．时