奧氏體不鏽鋼焊縫超聲檢測缺陷信號的識別方法
2023-12-10 02:19:11 2
專利名稱：奧氏體不鏽鋼焊縫超聲檢測缺陷信號的識別方法
技術領域：
本發明涉及一種超聲檢測缺陷信號的識別方法。
背景技術：
奧氏體不鏽鋼具有耐腐蝕、韌性高、可焊性及綜合力學性能好等特點，其在石油、 化工及核工業等領域得到了廣泛的應用。為了保證奧氏體不鏽鋼焊接構件的生產質量和在役安全運行，需對其內部缺陷狀況進行無損檢測。超聲脈衝反射波法是當前使用較多的一種無損檢測方法，但在利用該方法對奧氏體不鏽鋼焊縫缺陷進行檢測時，要在時域信號中識別缺陷信息是比較困難的。首先由於奧氏體鋼冷卻時形成了粗大的枝狀晶粒；二是面心立方晶格使晶界夾雜的濃度增加，進而致使奧氏體不鏽鋼對超聲信號的散射很大；三是接收的缺陷反射信號強度降低，有用信號被噪聲信號所湮沒，致使信噪比很低。為了提高超聲檢測回波信號的信噪比，增強對缺陷信號的辨識能力，基於軟體濾波的技術得到快速發展。其中，小波包技術是超聲檢測信號噪聲抑制處理的有效工具，其在奧氏體不鏽鋼焊縫超聲檢測信號的噪聲抑制方面也有報導。目前小波包技術在抑制超聲檢測信號噪聲時廣泛採取的方法為閾值噪聲抑制處理。在實際的噪聲抑制處理過程中，閾值由經驗公式獲得，這種方式噪聲抑制方式的可信度相對較高，但是對於粗晶的奧氏體不鏽鋼焊縫超聲檢測信號，現有的傳統小波包技術未能實現有效的噪聲抑制及缺陷信號識別。尤其對於厚壁焊縫，由於聲波穿行距離增大，噪聲幹擾嚴重，最終給噪聲抑制效果帶來很大影響，造成缺陷信號難於識別。
發明內容
本發明是要解決目前奧氏體不鏽鋼超聲檢測缺陷信號難於識別的問題，提供奧氏體不鏽鋼焊縫超聲檢測缺陷信號的識別方法。本發明的奧氏體不鏽鋼焊縫超聲檢測缺陷信號的識別方法，其具體步驟為步驟一使用超聲波換能器利用脈衝反射波法對奧氏體不鏽鋼焊縫的待測點處進行檢測，獲取一列A掃描信號a，並在與該待測點的相鄰檢測點處進行檢測，獲取另一列A掃描信號b，其中A掃描信號a為待處理信號；步驟二 選擇母小波並確定分解層次，對A掃描信號a進行小波包分解，獲得信號 a的小波包樹及各級細節；步驟三選擇與步驟二同樣的母小波和分解層次，對A掃描信號b進行小波包分解，獲得信號b的小波包樹及各級細節；步驟四將步驟二獲得的信號a的各級細節和步驟三獲得的信號b的各級細節做累乘運算，獲得累乘的各級細節及相應的小波包樹；步驟五對累乘的小波包樹進行降噪處理，獲取噪聲抑制後的A掃描信號，然後利用該A掃描信號進行缺陷信號的識別。本發明的有益效果和傳統意義上的小波包噪聲抑制過程相比較，本發明加入了相鄰信號各級細節的相關處理，修改後的各級小波係數中噪聲信號得到抑制，缺陷信號得到增強，在此基礎上的小波閾值化處理及小波重構會得到很好的噪聲抑制效果，能有效克服奧氏體不鏽鋼焊縫缺陷難於識別及定量化測量的問題。
圖1為本發明奧氏體不鏽鋼焊縫超聲檢測缺陷信號的識別方法流程圖；圖2為具體實施方式
二中的信號採集方式示意圖；圖3為具體實施方式
二中獲取的待處理A掃描信號a的波形圖；圖4為具體實施方式
二中獲取的A掃描信號b的波形圖；圖5為具體實施方式
二獲得的噪聲抑制後的A掃描信號的波形圖；圖6為經過常規小波包噪聲抑制後的A掃描信號的波形圖。
具體實施例方式具體實施方式
一結合圖1說明本實施方式，本實施方式所述的奧氏體不鏽鋼焊縫超聲檢測缺陷信號的識別方法，其具體步驟為步驟一使用超聲波換能器利用脈衝反射波法對奧氏體不鏽鋼焊縫的待測點處進行檢測，獲取一列A掃描信號a，並在與該待測點的相鄰檢測點處進行檢測，獲取另一列A掃描信號b，其中A掃描信號a為待處理信號；步驟二 選擇母小波並確定分解層次，對A掃描信號a進行小波包分解，獲得信號 a的小波包樹及各級細節；步驟三選擇與步驟二同樣的母小波和分解層次，對A掃描信號b進行小波包分解，獲得信號b的小波包樹及各級細節；步驟四將步驟二獲得的信號a的各級細節和步驟三獲得的信號b的各級細節做累乘運算，獲得累乘的各級細節及相應的小波包樹；步驟五對累乘的小波包樹進行降噪處理，獲取噪聲抑制後的A掃描信號，然後利用該A掃描信號進行缺陷信號的識別。本實施方式步驟一所述的相鄰檢測點與待測點的距離為0. 2mm。本實施方式步驟五所述的對累乘的小波包樹進行降噪處理的方法為對累乘的小波包樹進行噪聲標準差估計，並選擇閾值及閾值方式進行降噪處理。
具體實施方式
二本實施方式是對奧氏體不鏽鋼焊縫超聲檢測缺陷信號的識別方法的舉例說明。以下結合圖2說明本方法本實施方式的檢測對象為厚度23. 5mm的奧氏體不鏽鋼焊縫中平底孔，平底孔直徑為2. 0mm，深度8mm，水層深度為25mm，系統增益為50dB， 激勵電壓為200V ；圖2中1為水槽，2為位置X，3為位置X『，4為超聲波探頭，5為水，6為平底孔，7為焊縫試件；步驟一如圖2所示，使用超聲波探頭4對奧氏體不鏽鋼焊縫中平底孔6的正上方位置X2處進行檢測，獲取一列A掃描信號a，如圖3所示，其中A是表面波，B是缺陷波，C 是底面波，將超聲波探頭4右移0. 2mm至位置X' 3處進行檢測，獲取另一列A掃描信號b， 如圖4所示，其中A掃描信號a為待處理回波信號；步驟二 選擇db4母小波和4層分解，對A掃描信號a進行小波包分解，獲得信號 a的各級細節子波和各級逼近子波；
步驟三選擇與步驟二同樣的db4母小波和4層分解，對A掃描信號b進行小波包分解，獲得信號b的各級細節子波和各級逼近子波；步驟四將步驟二獲得的信號a的各級細節子波和步驟三獲得的信號b的各級細節子波做累乘運算，獲得累乘的各級細節子波序列；步驟五對累乘的各級細節子波序列進行噪聲標準差估計，並選擇固定閾值 (Sqtwolog)及硬閾值方式進行降噪處理，獲取噪聲抑制後的A掃描信號，然後利用該A掃描信號進行缺陷信號的識別。本實施方式所述的A掃描信號的獲取可採用美國物理聲學公司(PAC)生產的超聲 C掃描系統中實現。步驟一中的超聲波探頭為5MHz水浸直探頭。本實施方式獲得的噪聲抑制後的A掃描信號的結果如圖5所示，圖6為待處理信號的常規小波包噪聲抑制結果。將圖5和圖6進行比較可看出，圖5中表面波和底波之間的噪聲成分被更有效地抑制，缺陷的辨識能力得到很大程度的提高，說明本實施方式的方法更有利於缺陷的識別與定量化測量。而在常規小波包噪聲抑制結果中，保留了更多的噪聲成分，容易造成缺陷的誤判。
權利要求
1.奧氏體不鏽鋼焊縫超聲檢測缺陷信號的識別方法，其特徵是，它的具體步驟為 步驟一使用超聲波換能器利用脈衝反射波法對奧氏體不鏽鋼焊縫的待測點處進行檢測，獲取一列A掃描信號a，並在與該待測點的相鄰檢測點處進行檢測，獲取另一列A掃描信號b，其中A掃描信號a為待處理信號；步驟二 選擇母小波並確定分解層次，對A掃描信號a進行小波包分解，獲得信號a的小波包樹及各級細節；步驟三選擇與步驟二同樣的母小波和分解層次，對A掃描信號b進行小波包分解，獲得信號b的小波包樹及各級細節；步驟四將步驟二獲得的信號a的各級細節和步驟三獲得的信號b的各級細節做累乘運算，獲得累乘的各級細節及相應的小波包樹；步驟五對累乘的小波包樹進行降噪處理，獲取噪聲抑制後的A掃描信號，然後利用該 A掃描信號進行缺陷信號的識別。
2.根據權利要求1所述的奧氏體不鏽鋼焊縫超聲檢測缺陷信號的識別方法，其特徵在於，步驟一所述的相鄰檢測點與待測點的距離為0. 2mm。
3.根據權利要求1所述的奧氏體不鏽鋼焊縫超聲檢測缺陷信號的識別方法，其特徵在於，步驟五所述的對累乘的小波包樹進行降噪處理的方法為對累乘的小波包樹進行噪聲標準差估計，並選擇閾值及閾值方式進行降噪處理。
全文摘要
奧氏體不鏽鋼焊縫超聲檢測缺陷信號的識別方法，涉及一種超聲檢測缺陷信號的識別方法。本發明是要解決目前奧氏體不鏽鋼超聲檢測缺陷信號難於識別的問題。具體步驟在奧氏體不鏽鋼焊縫的待測點處獲取一列A掃描信號a，在相鄰檢測點處獲取另一列A掃描信號b；分別對信號a和b進行小波包分解，獲得信號a和b的小波包樹及各級細節；將信號a和信號b的各級細節做累乘運算，獲得累乘的各級細節及相應的小波包樹；對累乘的小波包樹進行降噪處理，獲取噪聲抑制後的A掃描信號，利用該A掃描信號進行缺陷信號的識別。本發明的方法能夠得到很好的噪聲抑制效果，能有效克服奧氏體不鏽鋼焊縫缺陷難於識別及定量化測量的問題。應用於超聲波檢測領域。
文檔編號G01N29/44GK102207490SQ20111005239
公開日2011年10月5日 申請日期2011年3月4日 優先權日2011年3月4日
發明者剛鐵, 姚英學, 袁媛, 趙立彬, 遲大釗, 麥成樂 申請人:哈爾濱工業大學