Page 122 - 无损检测2024年第十二期

赵 通，等：

氧化锆内涂层腐蚀裂纹的超声检测

表3 超声信号的参照时域、频域特征量
裂纹深度
项目
无裂纹 1 mm 2 mm 3 mm
最大值 0.867 0 0.621 0 0.385 0 0.268 0
峰峰值 1.777 0 1.199 0 0.717 0 0.503 0
方差 0.113 1 0.062 4 0.024 2 0.008 7
标准差 0.336 4 0.249 9 0.155 7 0.093 6
峭度 3.286 3 2.857 8 2.695 8 3.107 9
偏度 -0.042 4 -0.007 6 0.038 9 0.094 4
均方根 0.336 2 0.249 8 0.155 8 0.093 8
均方值 0.113 1 0.062 4 0.024 3 0.008 8
波形因子 1.388 1 1.312 6 1.276 7 1.279 2
峰值因子 5.284 8 4.799 8 4.600 9 5.364 7
脉冲因子 7.335 9 6.300 0 5.873 8 6.862 4
裕度因子 10.027 2 7.966 3 7.119 4 8.259 6
重心频率 10.835 5 10.595 1 10.694 6 11.010 0
均方频率 132.954 0 135.537 0 161.663 0 236.621 0
均方根频率 11.530 6 11.642 1 12.714 7 15.382 5
频率方差 15.547 0 23.281 6 47.288 9 115.400 0
频率标准差 3.943 0 4.825 1 6.876 7 10.742 4
频谱峭度均值 25.776 7 68.722 9 55.109 2 53.346 2
纵坐标为输出类，1，2，3， 4分别为识别信号属于无
裂纹、裂纹深1 mm、裂纹深2 mm、裂纹深3 mm的
情况。

4 结论

文章通过有限元软件构建了氧化锆内涂层腐
蚀裂纹超声检测模型，分析了超声检测氧化锆内涂
层腐蚀裂纹的可行性，发现中心频率为 1.5 MHz，
K=1.5的斜探头， 能够较好地检测出腐蚀裂纹；然后
根据仿真结果，通过超声检测试验平台采集200组不

同腐蚀深度的超声信号，从时域、频域上提取18种
特征量，并提取能够表征腐蚀裂纹深度的特征量，最
后构造信号特征量与腐蚀深度数据集，通过卷积神
经网络算法对采集的200组裂纹信号数据进行训练，

验证，测试，分类识别其腐蚀深度，识别准确率为
图 26 裂纹识别结果混淆矩阵 96.7%，说明在未知信号类型的情况下，此算法能够
示，识别准确率达96. 7%。图26中横纵坐标数字对 对腐蚀裂纹信号做出较为准确的识别分类。
应，即（1，1）（2，2）（3，3）（4，4）为识别结果与实际 参考文献：
相符合的概率，其中每一列对应一个实际类别，每一
行对应一个预测类别，对角线绿色部分代表识别分 [1] 高元明，马文，冯雪英，等. 热障涂层材料制备技术的
研究进展及失效分析[J]. 陶瓷学报，2024，45（2）：248-
类结果与实际结果相同的数量和比例，非对角线红
268．
色部分代表识别分类错误的数量和比例。图26中横
[2] 江海霞，段泽文，马鹏翔，等. 核反应堆中锆合金包壳
坐标为目标类，1，2，3，4分别为实际信号属于无裂 及其表面涂层的微动磨损行为研究进展[J]. 摩擦学学
纹、裂纹深1 mm、裂纹深2 mm、裂纹深3 mm的情况； 报，2021，41（3）：423-436．

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2024 年 第 46 卷 第 12 期
无损检测