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原文传递基于有限元模型的超声相控阵微裂纹检测方法

专利名称：	基于有限元模型的超声相控阵微裂纹检测方法
摘要：	本发明公开了一种基于有限元模型的超声相控阵微裂纹检测方法，首先根据实际工况选择合适的探头，楔块，耦合剂及探头晶片激发接收法则，并将这些所有参数输入到软件并设置合适的采集参数。软件将参数输送到信号处理系统，系统接收参数后，将与之相应的电信号传输到超声探头，探头将接收到的电信号转化成声信号，并接收反射声信号。反射声信号经探头接收后被转换成电信号并传输到信号处理系统，最后传送回软件，得到实验的缺陷回波时间及幅值，进行超声波相控阵的数值模拟过程,超声探头发出的超声波可以模拟为在试件模型的表面节点上施加适当的瞬态激励脉冲。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	湖北;42
申请人：	武汉工程大学
发明人：	陈汉新;范东亮;张光宇;黄浪;黄瑾珉;曹承昊;黄文健;杨柳
专利状态：	有效
申请日期：	2019-04-24T00:00:00+0800
发布日期：	2019-09-20T00:00:00+0800
申请号：	CN201910333397.9
公开号：	CN110261473A
代理机构：	湖北武汉永嘉专利代理有限公司
代理人：	唐万荣
分类号：	G01N29/04(2006.01);G;G01;G01N;G01N29
申请人地址：	430074 湖北省武汉市洪山区雄楚大街693号
主权项：	1.一种基于有限元模型的超声相控阵微裂纹检测方法，其特征在于，该方法包括以下步骤，步骤1，根据工况选择探头、楔块、耦合剂及探头晶片激发接收法则，并将这些参数输入到软件并设置采集参数；步骤2，软件将参数输送到信号处理系统，系统接收参数后，将与之相应的电信号传输到超声探头，探头将接收到的电信号转化成声信号，并接收反射声信号；步骤3，回波信号进行A/D转换并传输到信号处理系统，最后传送回软件，得到测试的缺陷回波时间及幅值；步骤4，进行超声波相控阵的数值模拟过程,超声探头发出的超声波可以模拟为在试件模型的表面节点上施加相应的瞬态激励脉冲。 2.根据权利要求1所述的基于有限元模型的超声相控阵微裂纹检测方法，其特征在于，所述步骤一中，根据被检含焊缝微裂纹的试块尺寸、材料、声速传播速度、焊缝缺陷范围选择超声检测系统参数。 3.根据权利要求1或2所述的基于有限元模型的超声相控阵微裂纹检测方法，其特征在于，选取长300毫米，宽300毫米，厚25毫米的钢板作为试件，在该钢板中，横波的传播速度约为3200米/秒，纵波的传播速度约为6300米/秒，在试件的厚度面的正中心制造一个槽形缺陷，槽的长度、宽度、深度分别是4毫米、2毫米、25毫米。 4.根据权利要求3所述的基于有限元模型的超声相控阵微裂纹检测方法，其特征在于，所述步骤2中超声相控阵系统参数如下：数字化10bits,100MHz,50Ω；接收器最大输入电压是±1Vpp；电压10V-200V可调，步进为1V；脉冲宽度20-1275ns可调，步进为2.5ns；PRF为10Hz-30KHz可调；增益6-86dB可调，步进0.4dB；延时0-8ms可调，步进10ns；采样率100MHz-6.6MHz可调；DAC为0-80dB可调，变化率为20dB/μs；发射延时0-25μs可调，步进为2.5ns；接收延时0-25μs可调，步进为2.5ns。 5.根据权利要求1或2所述的基于有限元模型的超声相控阵微裂纹检测方法，其特征在于，所述步骤3中回波信号进行A/D转换，采集部分每个视图里的数据显示来自于多个数据源。 6.根据权利要求1或2所述的基于有限元模型的超声相控阵微裂纹检测方法，其特征在于，所述步骤4具体为：超声仿真的瞬态激励脉冲函数方程如下， f表示脉冲激发频率，N表示激励脉冲波形中波的数量，结合测试中的超声探头参数，在当前的探头模型中，f＝5MHz，N＝3，根据上述方程，建立超声波检测的各个部分建立数值仿真模型。 7.根据权利要求4所述的基于有限元模型的超声相控阵微裂纹检测方法，其特征在于，建立一个二维的具有人工槽缺陷的试件模型模拟被检测试件，用以描述仿真中超声波在试件中的传播过程，模型尺寸与测试试件尺寸相一致。 8.根据权利要求7所述的基于有限元模型的超声相控阵微裂纹检测方法，其特征在于，将试件模型中载荷施加的节点作为特殊节点，导出该节点时间-位移数据即是仿真A扫视图，提取实验中检测结果的A扫数据，将仿真结果和实验结果相对比。 9.一种基于权利要求1或2有限元模型的超声相控阵微裂纹检测方法的装置，其特征在于，该装置包括信号发生单元、信号采集单元、信号处理单元、有限元仿真单元、数据对比分析单元；信号发生单元，根据实际工况选择探头，楔块，耦合剂及探头晶片激发接收法则，并将这些所有参数输入到软件并设置采集参数；信号采集单元，实时显示检测结果，可对采集的数据加载显示，在采集面板中可以定义采集视图，并能实时显示采集数据；信号处理单元为超声相控阵设备；数据对比分析单元，用于以理论上的计算值作为衡量标准，对含焊缝微裂纹试件检测的仿真和实验结果的A扫数据中缺陷回波时间以及其幅值的比较。
所属类别：	发明专利