Page 51 - 无损检测2025年第二期

李爱华，等：

陶瓷基黏接件超声检测缺陷信号的处理方法

现部分振荡的问题。综上所述，仅采用固定阈值函 x =vt （1）
t
数对回波信号进行降噪，难以对缺陷信号进行有效 式中：v为超声纵波在材料中的传播速度；为超声波
提取。因此需对阈值函数进行改进，以达到良好的 从缺陷位置传播到试件表面所需的时间。
降噪效果。 试验用的复合材料黏接试件结构如图2所示,
基于上述研究，提出了一种改进的阈值函数降 主要由厚陶瓷基复合材料、黏接层和C/C复合材料
噪算法，在保留有效信息的前提下，改进了软硬阈值 3部分组成。由于试件的厚度较大，两种复合材料都
函数的恒定误差和不连续问题。仿真和试验结果表 属于多孔型复合材料，且以中、大孔为主，因此声波
明，所提改进算法的去噪效果优于传统算法和其他 在传播过程中的散射和衰减会很大，换能器接收到
几种改进算法的效果，且在实际中具有较好的应用 的回波很小，容易被噪声掩盖，给缺陷特征提取和噪
效果。 声识别带来一定困难，因此需要对接收到的信号进
行降噪处理。
1 检测原理与信号处理原理
厚陶瓷基复合材料
1.1 超声检测原理与材料
文章利用超声脉冲反射法来检测大厚度复合材料 C/C复合材料 黏接层
黏接试件的内部缺陷。脉冲反射法检测原理如图1所 图 2 复合材料黏接试件结构示意
示，当超声波到达水/试件交界面时，表面会产生回 1.2 小波阈值去噪原理
波T，随后声波进入试件内部。如果检测路径上没有 小波阈值去噪方法的基本原理是将噪声信号表
缺陷，超声波会继续传播并在试件底部产生底面回 示为原信号与服从高斯分布的噪声的叠加 [14] 。对需
波B；如果路径上存在缺陷，当缺陷面积大于超声波 要降噪处理的信号进行小波变换后，可以分别获得
的传播面积时，超声波会被缺陷全反射并被换能器 原始信号和噪声的小波系数，这些系数代表了信号
接收，形成缺陷回波F。如果缺陷面积较小，超声波 在不同频率范围内的特征，通常认为原始信号的小
的一部分会被缺陷反射并被换能器接收，形成缺陷回 波系数较大，噪声信号的小波系数较小，因此，为了
波F，而剩余部分则继续传播并在试件底部反射形成 有效区分有用信号和噪声，需要选择一个合适的阈
底面回波B，该情况下的底面回波B的幅值通常小于 值作为判断标准 。小波阈值去噪的流程如图3所示，
[15]
无缺陷情况下的底面回波幅值。检测人员通过分析 具体分为以下4部分。
回波的特征，则可有效地识别和评估试件内部的缺陷
情况。 原始信号

超声发射/采集卡
选择小波基函数
水
复合材料试件

小波变换分解
缺
陷

对各分解层上的小波系数做阈值量化处理
T B T F

小波逆变换重构信号
T F B

去噪信号

图 1 脉冲反射法检测原理示意 图 3 小波阈值去噪流程图
因此，若信号中存在缺陷，即可通过超声纵波在 （1）根据信号的特征，选择合适的小波基函数

复合材料中传播的速度v和缺陷距表面回波T的时 和尺度。
间t来确定出缺陷距表面的距离x，关系式为 （2）使用选定的小波基函数和分解尺度对信

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2025 年 第 47 卷 第 2 期
无损检测