超声换能器声场的模拟和可视化研究 被引量：9

1

作者 沙正骁 刚铁 赵新玉 《无损检测》 2011年第5期2-6,共5页

了解超声换能器声场的分布对于检测精度和灵敏度的提高、检测工艺参数的优化都起着至关重要的作用。为了更直观地分析超声换能器的声场,提高对超声波产生和传播机理的理解,利用多元高斯声束模型,对超声换能器辐射的声场进行了计算机模... 了解超声换能器声场的分布对于检测精度和灵敏度的提高、检测工艺参数的优化都起着至关重要的作用。为了更直观地分析超声换能器的声场,提高对超声波产生和传播机理的理解,利用多元高斯声束模型,对超声换能器辐射的声场进行了计算机模拟和可视化,开发了具有良好用户界面接口的声场模拟程序。试验结果表明,模拟结果能够比较准确地反映声场的实际分布。 展开更多

关键词 换能器声场 模拟 可视化 高斯声束模型

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超声相控阵延迟时间的声速校正及在复合材料中的检测 被引量：3

2

作者 徐娜 沙正骁 史亦韦 《材料工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第9期74-79,共6页

针对复合材料各向异性会导致声速随声波传播方向变化的现象,提出一种沿声波传播方向对相控阵延迟时间进行声速校正的方法。采用时域有限差分数值仿真方法分析相控阵超声波束在复合材料中的传播特性,验证提出的声速校正方法。搭建相控阵... 针对复合材料各向异性会导致声速随声波传播方向变化的现象,提出一种沿声波传播方向对相控阵延迟时间进行声速校正的方法。采用时域有限差分数值仿真方法分析相控阵超声波束在复合材料中的传播特性,验证提出的声速校正方法。搭建相控阵超声检测系统,对碳纤维增强树脂基复合材料平板试样进行检测实验,结果可见声速校正后近表面区域信噪比和缺陷检出率明显提高。研究表明所提出的相控阵延迟时间声速校正方法可缓解相控阵超声波束扩散,提高各向异性材料检测能力。 展开更多

关键词 复合材料 各向异性 超声检测 相控阵 声速校正

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快速线性阵列超声波相控阵自动检测 被引量：2

3

作者 张国强 刚铁 沙正骁 《无损检测》 2017年第5期53-56,共4页

基于超声波聚焦原理,提出借助声透镜实现线阵相控阵探头的二维聚焦的方法。通过声场模拟对比了普通线阵相控阵和改进型相控阵的声场分布;通过试验得到了上述两种手段对同一铜钢堆焊结构的C扫描检测图像,并将检测结果与常规单晶片点聚焦... 基于超声波聚焦原理,提出借助声透镜实现线阵相控阵探头的二维聚焦的方法。通过声场模拟对比了普通线阵相控阵和改进型相控阵的声场分布;通过试验得到了上述两种手段对同一铜钢堆焊结构的C扫描检测图像,并将检测结果与常规单晶片点聚焦探头的检测结果进行了对比。理论分析和试验结果均显示,改进后的相控阵系统能够有效地使线性阵相控阵探头实现二维聚焦,其C扫描结果与常规单晶片探头的检测结果吻合良好;在保证检测准确性和可靠性的前提下,扫描效率也得到了显著的提升。 展开更多

关键词 超声相控阵 无损检测 C扫描 声透镜

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超声相控阵环阵探头水套设计 被引量：2

4

作者 岳翔 徐娜 沙正骁 《无损检测》 2015年第7期89-92,共4页

为了实现大型航空钛合金电子束焊接件的无损检测,采用超声相控阵环阵喷水检测系统。基于此系统,需要为选用的超声相控阵环阵探头设计水套。首先依据CIVA仿真软件计算超声相控阵探头声场曲线,通过讨论水套内腔直径及内腔形式,获得水套设... 为了实现大型航空钛合金电子束焊接件的无损检测,采用超声相控阵环阵喷水检测系统。基于此系统,需要为选用的超声相控阵环阵探头设计水套。首先依据CIVA仿真软件计算超声相控阵探头声场曲线,通过讨论水套内腔直径及内腔形式,获得水套设计参数。然后设计四种水套并对钛合金试块进行试验。结果表明:水套内腔曲线应当完全包络声场曲线;水套内腔直径比内腔结构对检测效果影响大;采取直筒形水套能获得最佳检测效果。最后通过现场检测,发现采取直筒形水套灵敏度高,能满足现场检测要求。 展开更多

关键词 超声检测 相控阵环阵探头 喷水 水套 电子束焊缝

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基于超声环阵相控阵的变孔径聚焦检测技术 被引量：5

5

作者 沙正骁 梁菁 李彦 《失效分析与预防》 2019年第2期84-89,95,共7页

超声相控阵检测技术在检测效率方面的优势,使其有望取代分区聚焦检测法而用于粉末高温合金盘件的缺陷检测。为了解决超声相控阵检测在焦点尺寸控制、灵敏度一致性和近表面分辨力等方面的问题,采用模拟试验和试验验证的手段研究粉末涡轮... 超声相控阵检测技术在检测效率方面的优势,使其有望取代分区聚焦检测法而用于粉末高温合金盘件的缺陷检测。为了解决超声相控阵检测在焦点尺寸控制、灵敏度一致性和近表面分辨力等方面的问题,采用模拟试验和试验验证的手段研究粉末涡轮盘的超声相控阵检测技术,提出变孔径超声相控阵聚焦检测方法。结果表明:该方法可使检测灵敏度的一致性由5 dB优化至3 dB,近表面分辨力减小到3.2 mm;与传统的分区聚焦检测方法比较的结果表明,采用本方法具有与分区聚焦检测接近的缺陷检出能力,同时可将检测时间缩短至原来的1/4。 展开更多

关键词 粉末涡轮盘 超声相控阵 变孔径聚焦

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基于深度学习的材料超声回波衰减预测方法

6

作者 刘骁 沙正骁 梁菁 《应用声学》 CSCD 北大核心 2023年第3期529-539,共11页

材料超声回波衰减是评价材料均匀一致性的常用方法。针对具有复杂结构的航空发动机盘件难以进行材料底面超声回波衰减评价的问题,该文提出了利用超声背散射波信号直接预测底面回波衰减的方法。采用10 MHz聚焦探头进行超声背散射波数据... 材料超声回波衰减是评价材料均匀一致性的常用方法。针对具有复杂结构的航空发动机盘件难以进行材料底面超声回波衰减评价的问题,该文提出了利用超声背散射波信号直接预测底面回波衰减的方法。采用10 MHz聚焦探头进行超声背散射波数据的采集,利用深度学习技术构建和训练模型,建立了基于深度学习的材料底面回波衰减预测方法,同时讨论了采用不同信号形式的超声波信号分类识别模型的准确率差异。研究发现:基于深度学习技术可实现通过超声背散射波预测材料的底面回波衰减,预测结果和实际底面回波衰减实验结果具有良好的一致性。 展开更多

关键词 超声检测 底面回波衰减 深度学习 超声背散射波

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金属蜂窝钎焊结构焊缝质量的超声C扫描定量评价工艺 被引量：3

7

作者 沙正骁 梁菁 史亦韦 《焊接学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第12期110-114,共5页

针对金属蜂窝钎焊结构超声C扫描检测工艺不规范,难以有效定量评价焊缝质量的问题,开展了超声C扫描定量评价工艺研究.建立了蜂窝钎焊结构表征模型,指出有效声束尺寸是影响检测的主要工艺参数.进行了多组工艺试验.结果表明,声束直径在蜂... 针对金属蜂窝钎焊结构超声C扫描检测工艺不规范,难以有效定量评价焊缝质量的问题,开展了超声C扫描定量评价工艺研究.建立了蜂窝钎焊结构表征模型,指出有效声束尺寸是影响检测的主要工艺参数.进行了多组工艺试验.结果表明,声束直径在蜂窝尺寸的0.7倍以下能够获得满足定量评价要求的C扫描图像,频率和扫描间距对图像质量也有一定影响.编制了定量评价软件实现了金属蜂窝钎焊结构焊缝质量的超声C扫描自动定量评价. 展开更多

关键词 金属蜂窝 钎焊 超声C扫描 无损评价

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小角度纵波水浸超声检测技术在消除锻件结构盲区中的应用

8

作者 权鹏 沙正骁 +2 位作者 梁菁 史丽军 张净 《应用声学》 CSCD 北大核心 2023年第6期1165-1169,共5页

航空发动机中的后轴颈锻件一般采用水浸超声纵波直入射方法检测内部缺陷。由于型面结构的问题,在锻件的直筒和锥形段连接区域存在检测盲区。该文针对某型号发动机中的后轴颈锻件,开展了水浸超声检测工艺研究,提出利用小角度纵波覆盖盲... 航空发动机中的后轴颈锻件一般采用水浸超声纵波直入射方法检测内部缺陷。由于型面结构的问题,在锻件的直筒和锥形段连接区域存在检测盲区。该文针对某型号发动机中的后轴颈锻件,开展了水浸超声检测工艺研究,提出利用小角度纵波覆盖盲区的思路。通过对含有人工缺陷的模拟样件的检测实验,比较了水浸纵波直入射和小角度纵波斜入射两种检测方法对后轴颈连接区域的覆盖能力。结果表明,该文提出的小角度纵波方法,可以有效检测出水浸纵波直入射检测方法无法发现的人工缺陷,消除由结构引起的检测盲区,保障零件的服役安全。 展开更多

关键词 超声检测盲区 小角度纵波检测 后轴颈锻件

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粉末涡轮盘夹杂缺陷的超声检出概率 被引量：1

9

作者 沙正骁 刚铁 梁菁 《无损检测》 2019年第4期24-29,共6页

缺陷的检出概率是零件损伤容限设计和寿命预测的重要基础数据。针对发动机中的关键转动件——粉末涡轮盘中的夹杂缺陷,进行了超声检出概率研究。制作了不同埋深不同孔径的平底孔人工缺陷试样,模拟粉末盘中的非金属夹杂缺陷。采用6组探... 缺陷的检出概率是零件损伤容限设计和寿命预测的重要基础数据。针对发动机中的关键转动件——粉末涡轮盘中的夹杂缺陷,进行了超声检出概率研究。制作了不同埋深不同孔径的平底孔人工缺陷试样,模拟粉末盘中的非金属夹杂缺陷。采用6组探头的超声水浸分区聚焦检测工艺对上述人工缺陷试样进行检测,获得了不同缺陷的超声检出概率数据,并绘制出缺陷检出概率(POD)曲线。结果表明,采用特定的检测工艺,在95%的置信水平下,以90%概率检出的缺陷当量尺寸为0.167mm。 展开更多

关键词 损伤容限设计 粉末盘 超声检测 缺陷检出概率 人工缺陷

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应用混频超声检测微小缺陷 被引量：1

10

作者 沙正骁 曾甘露 +3 位作者 梁菁 陆铭慧 何方成 陆传雨 《应用声学》 CSCD 北大核心 2022年第6期956-963,共8页

高端飞行器的可靠性往往受限于其发动机内部盘、板等构的结构强度和使用寿命,因此对这类部件的无损检测在制造业上具有巨大需求。超声检测作为一种应用广泛、高效、环保的检测方法,常常被应用于这类构件的检测中。但是,大厚度盘、板类... 高端飞行器的可靠性往往受限于其发动机内部盘、板等构的结构强度和使用寿命,因此对这类部件的无损检测在制造业上具有巨大需求。超声检测作为一种应用广泛、高效、环保的检测方法,常常被应用于这类构件的检测中。但是,大厚度盘、板类构件内的微小缺陷反射能力弱,常规超声脉冲反射法无法进行有效检测。为实现大厚度盘、板类构件内部微小缺陷的识别和定位,采用共线异侧纵波混频法,通过和差频信号特征识别微小缺陷;研究缺陷埋深变化对混频效果的影响,通过测量和差频信号幅值变化,实现微小缺陷的深度定位。结果表明:该方法可有效识别7075铝合金中埋深80 mm的ϕ0:2 mm横孔微缺陷,且可实现微小缺陷的深度定位。 展开更多

关键词 共线异侧混频 和差频信号 微小缺陷定位

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应用超声干涉特征识别微小缺陷 被引量：1

11

作者 沙正骁 曾甘露 +3 位作者 梁菁 陆铭慧 何方成 陆传雨 《应用声学》 CSCD 北大核心 2022年第1期124-131,共8页

航空用金属材料中允许存在的缺陷越来越小,有时需要识别几十微米的夹渣缺陷。由于微小缺陷对声波的反射能力弱,常用的超声脉冲反射法的识别能力遇到瓶颈。该文利用超声干涉原理对微小缺陷进行识别。首先,理论分析入射波与微缺陷散射波... 航空用金属材料中允许存在的缺陷越来越小,有时需要识别几十微米的夹渣缺陷。由于微小缺陷对声波的反射能力弱,常用的超声脉冲反射法的识别能力遇到瓶颈。该文利用超声干涉原理对微小缺陷进行识别。首先,理论分析入射波与微缺陷散射波的干涉机理;其次,采用有限元仿真方法分析了入射波经过微小缺陷后的波形变化,归纳出入射波与微缺陷散射波干涉规律。最后,以底波尾部干涉波列幅值作为成像参量对微小缺陷试样进行了成像检测,得到微小缺陷灰度图像。研究结果表明:该方法能够有效识别埋深5∼80 mm、孔径为ϕ0.1 mm的微小缺陷,当缺陷埋深小于5 mm时,能够有效区分横向间距1 mm、ϕ0.2 mm的相邻微缺陷。 展开更多

关键词 微小缺陷 散射波 超声干涉 有限元仿真

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微小缺陷回波信号的成像方法研究 被引量：1

12

作者 沙正骁 刘元钰 +3 位作者 梁菁 曾甘露 何方成 陆铭慧 《压电与声光》 CAS 北大核心 2021年第5期640-645,共6页

针对金属中微小缺陷在超声检测时回波信号较弱,利用时域回波信号对微小缺陷试块进行C扫描成像时图像噪声较大且信噪比较低的问题,借鉴医学超声影像领域中的背散射积分诊断技术,提出了一种通过计算缺陷回波信号的功率谱(PSD)和频域背散... 针对金属中微小缺陷在超声检测时回波信号较弱,利用时域回波信号对微小缺陷试块进行C扫描成像时图像噪声较大且信噪比较低的问题,借鉴医学超声影像领域中的背散射积分诊断技术,提出了一种通过计算缺陷回波信号的功率谱(PSD)和频域背散射积分(IBS)来表征微小缺陷的方法。在使用IBS对试块进行成像后发现成像的信噪比较时域成像有显著的提高,但图像出现了明显的网格化。对此提出了使用频域背散射补偿积分(IBSC)和频域背散射全宽带积分(IBSF)成像的两种改进降噪方法。实验结果表明,这两种改进的成像方法均能在保持成像具有较高信噪比的条件下抑制图像的网格化,但IBSC的计算量远小于IBSF,更适用于金属中微小缺陷的成像检测。 展开更多

关键词 微小缺陷 C扫描成像 功率谱 背散射积分 信噪比

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双合金整体叶盘连接界面的超声检测实验研究

13

作者 沙正骁 梁菁 韩波 《数据采集与处理》 CSCD 北大核心 2020年第2期231-238,共8页

扩散焊连接的双合金整体叶盘可能会在界面处产生缺陷,采用超声检测是控制界面缺陷的最佳方案,然而声阻抗差异和复杂的几何结构给超声检测的准确性和可靠性带来极大困难。本文提出一种利用90°声反射镜将超声波信号入射到盘件内孔孔... 扩散焊连接的双合金整体叶盘可能会在界面处产生缺陷,采用超声检测是控制界面缺陷的最佳方案,然而声阻抗差异和复杂的几何结构给超声检测的准确性和可靠性带来极大困难。本文提出一种利用90°声反射镜将超声波信号入射到盘件内孔孔壁的检测方法,实现了双合金整体叶盘连接界面的检测。在灵敏度、信噪比等方面实验研究了该方法对于双合金整体叶盘界面的检测能力。结果表明,本文方法的检测灵敏度可以达到Ф2.0mm平底孔当量,在实际盘件的检测中超声检测结果与金相分析结果吻合较好,验证了本方法的可靠性。 展开更多

关键词 双合金整体叶盘 扩散焊 超声检测

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