Page 46 - 无损检测2023年第十期

罗朝莉, 等:

铝板表面缺陷的激光超声可视化检测

超声响应信号如图7 ( a ) 所示, 对采集到的响应信号 面图用强度表示, 不同时刻以同一方式排列组合实
的每个点取最大值得出图7 ( b ) 所示的最大振幅图 时成像, 沿时间轴截取相应时域数据截面图即可得
像, 然后将响应信号放置在三维数据中与目标区域 到超声随时间变化的三维动态传播图, 该原始动态
对应的位置。利用颜色表示信号在某个位置处能量 传播图像包含超声前进波和反射波。

的大小, 红色区域表示超声信号幅值较大, 能量较 图8 ( a ) 中 t=3.5 μ s时最先出现的波为传播速

强; 蓝色区域代表超声信号幅值较小, 能量较弱。图 度较快的纵波波包, 经过 3 μ s后纵波强度降低、 表
7以超声信号遇到缺陷时相互作用产生的能量强弱 面波随即出现且强度及宽度较大, 如图 8 ( b ) 所示。

变化来表示被测体内部的损伤情况。从图7中可以 由图8 ( c ) 可见t=10.5 μ s三维超声波场遇到缺陷

看到尺寸为8mm×0.2mm 的裂缝缺陷处能量幅 后前进波场及部分缺陷波场相互叠加, 因此强度大

值较高, 缺陷周围及其他位置能量幅值较低, 缺陷边 幅增加。如图8 ( d ) 所示, t=11.5 μ s时缺陷处波场
缘有明显的衍射和反射现象。图 7 ( c ) 为目标区域 强度急剧降低且波包较多, 可以看出超声波场遇到
内三维数据重构的最大振幅图像, x , 分别表示目 缺陷后发生了模态转换, 但主要传播包络仍以表面
y

标区域范围, z 为扫描点最大振幅, 可以清楚显示出 波包为主。图8 ( e ) 显示了 t=15 μ s时, 前进波遇到
激光束撞击裂纹附近产生的超声信号振幅变化轨 边界发生反射产生边界反射回波, 前进波场强度降
迹。 7 ( d ) 为通过信号差分处理后重构的三维最大振 低的情况。在此时刻产生与前进波场方向相反的反
幅图像, 清楚显示了缺陷的位置及大小。 射波波场, 反射波场返回到物体表面作为缺陷反射
将检测区域内采集到的每个激励点的超声信号 回波被观察到, 图8 ( e ) 红色箭头所指位置即为缺陷
数据整合成空间时域的三维超声波场数据, 三维声 回波。由图8 ( f ) 可见 t=19 μ s时边界反射回波减

场传播图像如图8所示。超声波场中任意时刻的截 弱, 前进波场强度增加但传播较为散乱。

图8 三维声场传播图像
反射波场与前进波场传播方向相反且幅值较 波场中分离出来, 消除有干扰的前进波场而突显出
小, 在很多情况下易被前进波场或噪声覆盖, 难以从 缺陷回波, 使缺陷更易于识别, 提高可视化检测的准
波场中提取有效损伤信息。为了提高检测灵敏度及 确性。
信噪比, 在检测时可对同一点多次扫描并进行信号 4 结论
平均。亦可在检测完成后利用频率滤波法、 相邻点
同步差分法等可视化图像处理方法将反射波从超声 介绍了一种基于脉冲激光发射信号、 压电传感

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2023年 第45卷 第10期
无损检测