Page 124 - 无损检测2024年第九期
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龚思璠，等：
碳钢焊缝典型缺陷的非线性特征
r
维数增大为m+1，重复上述步骤，得φ m +1 () 。 头沿焊缝长度方向移动、探头入射声束方向垂直于
定义缺陷信号的近似熵估计值为 探头移动方向，分别从试块焊缝上下两侧进行扫
r
A mr φ ( , )= m r φ ()- m +1 () （13） 查，耦合剂采用普通机油，试验可获得良好的检测
e
效果。视图显示模式结合A型显示、C型显示、S型
PINCUS建议计算时取m=2，r=kσ（k为经验
显示和D型显示。检测结果表明，6个试块的焊缝
系数，取值范围为0. 1~0. 2； σ 为信号的标准偏差）。
缺陷均能够有效检出，共采集各类缺陷信号33组。
文章计算时取m=2，然后通过试算确定k。定义k取
以1 试块为例，从试块焊缝下侧扫查得到的检测视
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不同值时缺陷信号近似熵的变化幅度为
图如图2所示。根据检测结果可知，该试块存在的
A ( ,mk σ ( ,mk σ)-A )
S = e 2 e 1 × 100% （14） 焊接缺陷类型有未熔合、夹渣、未焊透、纵向裂纹
A ( ,mk σ)
e 1 4种类型，分别对应图中的标号1~4，其中未熔合缺
对于各种缺陷信号，当满足S的平均值取最小 陷长度为 14 mm，缺陷深度为 12 mm，缺陷始终端
时对应的k值即为所求。 为 71~85 mm；夹渣缺陷长度为 15 mm，缺陷深度
为22 mm，缺陷始终端为152~167 mm；未焊透缺陷
3 结果分析及讨论
长度为 12 mm，缺陷深度为 14 mm，缺陷始终端为
3.1 碳钢焊缝缺陷检测结果分析 270~282 mm；纵向裂纹缺陷长度为14 mm，缺陷深
试验过程中，扫查方式为纵向垂直扫查，即探 度为28 mm，缺陷始终端为341~355 mm。
图 2 1 试块检测视图
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按照前述方法对所有试块的焊缝缺陷进行扫
查，采集相应的缺陷信号，每个信号的采样点数均为
512个。限于篇幅，从1 试块焊缝下侧扫查得到的未
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熔合缺陷信号如图3所示。
3.2 缺陷信号非线性定性分析
对于采集到的缺陷信号序列，首先对其标准化，
然后基于改进的自相关函数法 [19] 计算出缺陷信号的
延迟时间τ，嵌入维数m均取5。绘制出各个缺陷信
号的递归图。递归图分析结果表明，缺陷信号的递
归图具有复杂的结构，既包括一些散乱点，表现出一
定的随机性，还有一些与对角线近似平行的带，表现
出一定的周期性。缺陷信号递归图的复杂结构，表 图 3 1 试块未熔合缺陷信号
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2024 年 第 46 卷 第 9 期
无损检测
