数字化超声探伤仪的工作原理、特点优势及应用

作者：庄弘炜；巩青歌；曹剑锋

1 引 言

UT检测技术作为工业上5大常规无损检测技术之一，一直被人们广泛地使用。在UT中长期使用的是A型脉冲反射式超声波探伤仪，其电路方框图如图1所示。

此种仪器显示器显示的是电脉冲信号，探伤人员要从这些信号中区分出缺陷波和其他各种类型的波，其难度相当大，错判、漏判现象时常发生，严重地阻碍了UT技术在更深层次上的应用。但随着电子技术的发展，其成果在UT业中的被广泛应用，一种数字化超声探伤仪应运而生，他使UT技术产生了革命性的变革，不仅能对超声波信号进行实时纪录，甚至可以给出缺陷波的性质。

2 数字化超声探伤仪的工作原理

与A型脉冲式探伤仪不同，数字化探伤仪在电路上有重大改变，其电路方框图如图2所示。

数字信号处理是在计算机中用程序来实现的。通常，首先要进行的处理是去除信号中的噪声，其次是将已经去除噪声的信号进行UT检测所需的处理，包括增益控制、衰减补偿、求信号包路线等。超声信号经接收部分放大后，由模数转换器变为数字信号传给电脑，换能器的位置可受电脑控制或由人工操作，由转换器将位置变为数字传给电脑。电脑再把随时间和位置变化的超声波形进行适当处理，得出进一步控制探伤系统的结论，进而设置有关参数或将处理结果波形、图形等在屏幕上显示、打印出来或给出光、声识别及报警信号。

3 数字化超声探伤仪的优点

与传统探伤仪相比，有以下优点：

（1）检测速度快 数字化超声探伤仪一般都可自动检测、计算、记录，有些还能自动进行深度补偿和自动设置灵敏度，因此检测速度快、效率高。

（2）检测精度高 数字化超声探伤仪对模拟信号进行高速数据采集、量化、计算和判别，其检测精度可高于传统仪器检测结果。

（3）记录和档案检测 数字化超声探伤仪可以提供检测记录直至缺陷图像。

（4）可靠性高，稳定性好 数字化超声探伤仪可全面、客观地采集和存储数据，并对采集到的数据进行实时处理或后处理，对信号进行时域、频域或图像分析，还可通过模式识别对工件质量进行分级，减少了人为因素的影响，提高了检索的可靠性和稳定性。

4 数字化超声探伤仪的主要技术问题

（1）模数转换器（ADC） ADC是探伤仪的超声信号输入电脑的必由之路，把连续变化的模拟信号变为数值信号。

（2）结构 目前，有全数方式和模拟数字混合 2种。

（3）软件 数字化超声探伤仪在软件方面是多种多样的，探伤仪的成败在很大程度上取决于软件的支持程度。

5 数字化超声探伤仪的发展前景

随着电子技术和软件的进一步发展，数字化超声探伤仪有着广阔的发展前景。相信在不久的将来，以图像显示为主的探伤仪将会在工业检验中得到广泛应用。

目前，某些数字化超声探伤仪已具有简单的手动及扫描功能，能示意性地显示被检工件的断面图像。随着技术的进步，我们可在便携式仪器上实现相控阵的B扫描和C扫描成像，使探伤结果像医用B超一样直观可见。

缺陷定性历来是UT检测的一个疑难问题，现代人工智能学科的发展为实现仪器自动缺陷定性提供了可能，运用模式识别技术和专家系统，把大量已知缺陷的各种特征量输入样本库，使仪器接受人的经验，并经过学习后而具备自动缺陷定性的能力。