铍铜焊接件超声检测实时区分显示技术

铍铜焊接件超声检测实时区分显示技术

作者：柴玉琨李宁

来源：《科技创新导报》 2015年第21期

柴玉琨李宁

(中国核动力研究设计院第四研究所四川成都 610041)

摘要：该文介绍了铍铜焊接件缺陷超声自动检测的方法建立，缺陷实时区分显示软件的

系统编制。通过实验证实了该方法能够满足检测要求，实现实时区分显示检测结果。该方法具

有很强的通用性，稍作改动即可应用于其他超声自动检测。在检测过程中，为了使检测结果更

加直观，利于评判需要将检测结果图像化。在铍铜接合面检测中，由于铍铜焊接件结合质量较差，缺陷较多，以往检测显示较为笼统，不能显示发现缺陷的严重程度，不能满足对其的准确

评判，因而需要对其检测结果加以改进，以区分显示不同程度的缺陷，使检测结果更为直观，

同时能够实时显示结果，为以后超声成像积累经验。因而很有必要进行这方面的研究。

关键词：铍铜焊接超声检测水浸法区分显示

中图分类号：TG115.28

文献标识码：A 文章编号：1674-098X(2015)07(c)-0108-02

近年来，工业发达国家广泛地将计算机和超声检测相结合，研制各种超声无损检测的计算

机数字化成像、数据采集和分析系统，以提高检测精度、重复性、可靠性和直观性，为科学地、客观地评价缺陷提供有力的工具。

1 检测原理

铍铜焊接件超声检测的传播途径如图1所示。

通过理论分析，文章可以采用水浸法对铍铜焊接件进行超声检测。论文采用单探头超声脉

冲反射法进行结合质量的检测，调整探头与水接头垂直，利用垂直入射的声波在通过不同声阻

抗的界面时，一部分声波反射一部分声波透射的性质，根据结合面不同反射波的幅度并依据测

量的缺陷面积，进行结合质量的评定[1]。

2 铍铜焊接件超声自动检测系统

铍铜焊接件超声自动检测系统的框图见图2。

2.1 探头选择的具体参数

确定超声波检测探头的具体技术指标如下。

探头形式为水浸点聚焦探头；探头频率为10MHz；探头焦距为50mm；探头晶片尺寸为

Φ10mm；探头焦点尺寸Φ1mm。研制的专用探头如图3所示。

2.2 检测灵敏度选择

根据铍铜焊接件检测要求发现埋藏10mm的Ф1.7mm和Ф2mm的平底孔即可，本项目结合工程经验并结合检测要求设计了对比试块，如图4所示。

为了能够尽量提高检测灵敏度，在设计对比试块的时候增加了Ф1mm人工平底孔，由于铍

和铜声阻抗的差异，在铍/铜界面上存在0.3的声压反射率，在实际检测实施时反应为Ф1mm平底孔大小的缺陷显示，故无法采用不小于Ф1mm平底孔作为检测灵敏度。

本项目采用进口超声波探伤仪USD 15对对比试块进行了检测实验，并取得了有效实验数据，实验数据见表1。

2.3 实验数据分析

实验数据表明采用USD-15S仪器和专用探头，能发现埋藏深度为10mm的Ф1.7mm和Ф2mm

平底孔，完全满足技术条件要求。

3 软件部分设计

3.1 软件系统模块

整套软件使用Visual C++6.0编写，主要包括以下模块(软件模块框图如图5)。

3.1.1 系统初始化模块

系统具有永久记录功能，所有参数调节界面均实现图形化。凡需人工设置的参数只须输入一次，主要包括：(1)数据采集卡、运动控制卡及驱动系统初始化；(2)各运动轴位置复位；(3)初始化参数保存；(4)待件工件的编号、长、宽等参数的读取标定过程完全自动化，提供友好的人机接口，快速、准确、直观。

3.1.2 传动控制模块

本模块主要完成各运动轴的控制，主要包括：(1)驱动系统控制(带正、反向控制)；(2)原点及行程极限检测；(3)传动速度和加速度控制。

3.1.3 数据采集分析模块

本模块主要实现数据采集处理，过程可动态显示，主要包括：(1)数据采集；(2)异常数据分析剔除；(3)数据分析。

3.1.4 实时显示区分模块

本模块主要实现检测结果实时显示，并能够对不同程度缺陷使用由浅到深的颜色进行区分显示。

3.1.5 检测结果图像放大缩小模块

本模块主要实现对小工件检测结果能够放大观察，对大工件检测结果进行缩小观察。

3.1.6 防漏检机制模块

本模块主要实现当计算机CPU占用率较高时，出现漏检时给予报告,同时对出现漏检的行进行重新检测。

3.1.7 结果保存模块

本模块主要实现对检测结果的保存。

本软件系统具有模块化、人性化、可视化、功能多样化的特点。

3.2 系统调试情况

使用本项目开发的软件对铍铜焊接件对比试块进行了检测，试验灵敏度采用表1所示值检测了对比试块，检测结果如图6所示。

4 结语

本项目前期首先采用水浸法对铍铜焊接件结合质量超声检测进行了理论分析，确定了检测方法；然后在理论分析的基础上，采用专用的水浸点聚焦超声探头，设计并加工了对比试块，采用USD-15仪器进行了对比试块的检测。实验结果表明，采用该方法可以满足检测要求，有足够的灵敏度余量。本项目所开发的软件系统成功解决了对检测结果的实时显示，并能够对检测出的缺陷严重程度进行区分显示。

本项目研究成果已经在铍铜焊接件结合质量超声检测中使用，能够清楚地实时区分显示出检测结果，该方法具有很强的通用性，可以作为其他超声自动检测系统的研发基础。对该程序进行局部调整后，即可直接应用于其他超声自动检测项目，具有很强的通用性。

参考文献

[1] 郑晖,林树青.超声检测[M].2版.北京:中国劳动社会保障出版社,2008.

[2] 马寅山,夏舞艳,李咏梅.火力发电厂在役铸钢件阀门裂纹检测[J].自动化与信息工

程,2013(4).

[3] 钱盛杰.换热器管板角焊缝相控阵列超声检测技术研究[D].杭州:浙江工业大学,2013.