2009远东无损检测新技术（三）

2009远东无损检测新技术论坛

报告题目、报告人及摘要（第三部分）

专题：无损检测理论与基础技术研究

【BZ013】无损评价的智能系统

Ryszard Sikora, Tomasz Chady, Piotr Baniukiewicz,

West PomeranianUniversity of Technology, Department of Electrical and Computer Engineering,

st. Sikorskiego 37, 70-313Szczecin, e-mail rs@zut.edu.pl

摘要：无损检测评估正在不断地发展中。当前，研究者们关注于3 个主题：改进现有方法，

引进新方法，以及自动缺陷识别人工智能体系的发展。前两个话题只作简单地讨论，报告主

要围绕第3 个主题：自动缺陷识别算法及体系。数字射线成象的概述及我们所取得的成果将

会被介绍。所描述的成果得到了波兰科技部、欧盟委员会的支持。

本世纪被称作为“人工智能世纪”。许多研究者从事开展设备发展，它可以取代人类智能活

动。为了建立发展智能设备，很有必要发现人类智能本性。阿兰图灵就是这一活动领域的先

驱者之一。把从心理学家和神经科学家著作中得出的结论纳入考虑，我们可以划分为二个智

能层：可计算的、非可计算的。可计算智能适用于计算、图象识别、游戏活动等。这些过程

可由电脑通过人工智能计算法模拟得来。第二智能层更为复杂，执行诸如填充、意识这样的

任务。有可能非可计算智能在将来得到实施，虽然到现在为止最终目标尚未实现。在全文中，

人脑信息加工计划将得到讨论。把这些想法纳入考虑，射线成象人工智能测试仪的构想将会

得到建议。通过用于焊缝接头分析的专用软件而实现的成果也将被提供。

【BZ014】通过声场的模拟与测量来检测线阵列探头中的缺陷单元

Kwang-Yoon Choi, Kang-Lyeol Ha

(Pukyong National University,Korea)

摘要：带有16 个压电单元，其中1 个因缺陷而无法工作的3MHz线阵列探头的稳态声场

被从理论上进行了模拟，它们中的一部分通过实验性地使用纹影系统实现了可视化。0 度和

30 度转向角的模拟结果表明带有一个缺陷单元的旁瓣模式探头与带有完全正常单元的探头

是截然不同的，而且那些模式当探头在相控阵模式下运行时与可视化结果非常一致。结果表

明，线阵列探头中的缺陷单元能够通过模拟的与可视旁瓣模式的比较检测到。

【BZ015】沿楔块端部不对称弯曲模式传播的行为与应用

Che-Hua Yang, Sheng-Wei Tang, and Yu-Hong Cheng

Institute ofManufacturingTechnology/InstituteofMechatronic Engineering

National TaipeiUniversity of Technology

1 Sec. 3,Chung-Hsiao E. Rd.,Taipei,Taiwan

摘要：发现于20 世纪70 年代，楔波是一种沿着楔块端部传播的导向声波，能量紧紧地限

制在顶点周围。带有中顶平面不对称位移场的楔波被称作不对称弯曲模式。迄今为止，还没

有任何基于弹性的精确方法被提出用于解决楔波问题。没有截断顶点，不对称弯曲模式是众

所周知的不会分散，并显示当截断增加时分散状态增加。首先，该研究报道了不对称弯曲模

式在更多复杂场合下的行为的调查结果，包括双线形楔块顶部的影响，以及为一层涂层所覆

盖的楔块顶部。基于双线行楔块端部的发现，不对称弯曲模式被应用于检测机械工具磨损。

沿带有涂层的楔块传播的不对称弯曲模式也被应用于检测小的附加物，从而产生了湿度传感

器或生理传感器。

【BZ016】薄膜力学性质和焊接工件残余应力的激光声表面波检测

沈中华

南京理工大学理学院

摘要：声表面波在其传播过程中能量主要集中在波长量级的表层内，因此主要受固体表层

性质影响，同时激光激发的声表面波在具有声表面波的一般特点的同时又具有非接触、空间

分辨率高、易扫描等优点。本文介绍了我们在利用激光声表面波用于薄膜力学性质的检测和

焊接工件残余应力的检测方面的研究。薄膜包括纳米金刚石薄膜、多晶硅薄膜，涉及的结构

有硬膜软基底、软膜/软中间层/基底和软膜/硬中间层/基底。

【BZ017】复合材料的电磁无损检测

Tomasz CHADY & Przemyslaw LOPATO,

West PomeranianUniversity of Technology, ul. Sikorskiego 37, 70-313Szczecin,Poland

摘要：玻璃纤维增强复合材料被持续使用在从消费产品到航空航天系统的各类应用中。由

于具有高耐蚀性，充足的刚度，比强度和比刚度大，他们成为了以前使用过的轻合金的替代

物。多元化结构（纤维波纹和多层次的特性）导致了譬如脱层的缺陷特征类型的发生。它导

致了组成部分强度和使用寿命的减弱缩短。

本文中，我们通过使用太赫兹频率电磁波来解决多层复合物中的各类缺陷。由于其对

折射率变化的灵敏度，它成为了玻璃纤维复合物无损检测的有效工具。太赫兹辐射的频波设

置在微波和红外之间（300GHz – 3THz）。通过使用Picometrix 的T-Ray4000 谱仪，我们进行

了脉冲太赫兹时域测量，以便获得复杂结构内部部分信息。太赫兹脉冲在很短的时间内由因

飞秒激光脉冲而活跃起来的光电碟形天线产生。辐射的重点在于用高密度聚乙烯镜头来检测

物体的表面。这项技术的特点是高空间分辨率，使得薄多层机构的内部评估成为了可能。缺

陷被反射及射线成象所列出来。

为了检测各种类型的缺陷，诸如夹杂物、脱层、热和机械损失，信号准备及处理计划、

自动化缺陷识别算法被提出并得以验证。上述算法分别为A 型扫描信号、B 型扫描信号、C

型扫描信号设计出。他们的效力被作出了评估及比较。

使用Comsol®环境的有限元方法模拟被运用，为了找到最优测量头配置和评价参数。

可能产生于玻璃纤维增强复合材料的缺陷数值模式被创建出来。数值分析的结果与多层次参

考结构的测量结果进行了比较，并得以验证。

【BZ018】应用于层状结构无损评估的超声波信号处理技术

Guang-Ming Zhang*, Ryan S. H. Yang*, Derek R. Braden#, David M. Harvey*

*General Engineering Research Institute,LiverpoolJohnMooresUniversity,Byrom Street,

Liverpool,L3 3AF,United Kingdom

#Delphi Electronics & Safety, Kirkby,Liverpool,L33 7XL,United Kingdom

摘要：超声波技术是广泛使用的材料无损评价的技术之一。在脉冲回波反射模式中，超声

波信号被关于缺陷大小和方向的缺陷信息所反映出来。在超声无损评估应用中，大量的物体

/组成部分具有多层次结构，比如现代微电子封装，半导体，铁电薄/厚膜，纤维增强复合材

料，航空结构，生物组织，其中大阻抗对比通常只出现在少数的位置上，相当于不同的材料

或故障之间的接口。这意味着反射率将渐渐地变稀疏，即只有少量的样品具有非零值。而且，

来自于这些层状结构的超声波信号在超声波探伤中通常是限制时间和频率的瞬态信号。这些

限制已经在当前发展的超声波信号处理方法上得以运用，以便获得更好的缺陷检测结果。

各种信号处理技术已被应用于加强检测和缺陷表征。信号平均、自动化和交叉相关、匹

配滤波、自回归分析、卷积、分裂频谱处理以及小波变换都被运用于分析超声波信号。在本

文中各种应用于层状结构无损评估的超声波信号处理方法得以回顾，尤其是先进的超声波信

号处理方法，比如主元分析、独立分量分析以及稀疏信号表示。本文对应用于层状结构无损

评估不同的超声波信号处理方法的潜在应用及限制作出了分析。鉴于需求测试目标，当前的

发展状态得以讨论。一些应用范例被呈现。

【BZ020】NDT超声相控阵技术仿真和应用

Mr. Philippe Benoist

CEA –LIST , CEN Saclay, 91191 Gif sur Yvette , France

摘要：超声相控阵在超声无损检测中的作用越来越重要，它所表现出来的多功能性与传统

超声相比更适于检测复杂工件，且检测效率高效。相控阵可实现功能包括：电子转换、用电

子延时控制波束的形成、信号处理等等。除了可以实现2D 波束偏转和聚焦这些基本技术外，

还可实现更尖端的技术，包括：矩阵阵列和3D 波束控制技术。柔性阵列探头可应用于解决

工件表面复杂多变的问题（例如：弯管、插管、对接焊缝等）。检测方案的制定和优化、探

头阵列的设计、成像和数据的判读都需要有专业的仿真工具。CIVA 是采用超声波在工件中

传播的精确模型形成的仿真软件平台，可通过对不同复杂工件（例如：插管、焊缝、管道）

检测仿真来展示阵列技术的能力和效率。

【BZ036】脉冲涡流检测技术在缺陷分类识别中的研究

王海涛1，张斌强1，田贵云1，2，周德强1，王平1

1.南京航空航天大学自动化学院，南京，210016

2.NewcastleUniversityuponTyne,UK

摘要：对表面和亚表面缺陷的检测和分类识别是脉冲涡流无损检测技术的应用的一个热

点。通常，使用峰值和峰值时间等特征值的组合或者是借助于主成分分析法等模式识别的技

术来实现对缺陷的分类识别，但是这种技术是采用时域的特征值进行分析，随机噪声不可避

免的会给分类的结果带来的不利影响。本文在对时域特征值进行分析的基础上，进一步使用

FFT 变化的方法将脉冲涡流响应信号中的基波分量（A1）和一次谐波分量（A2）作为新的

特征值，并将其应用于对表面和亚表面缺陷的检测和分类识别当中，实验结果表明：采用A1

和A2 两个新的特征值，不仅可以有效地检测出表面缺陷和亚表面缺陷，还能够更容易地将

两种类型的缺陷分离开来。由于采用的频谱分量的幅值，故随机噪声产生的影响大大降低。

关键词：脉冲涡流，基波分量，一次谐波分量，缺陷

【BZ037】电磁无损检测技术仿真及应用

丁克勤辛伟

中国特种设备检测研究院

摘要：电磁无损检测是以材料电磁性能变化为判断依据来对构件实施缺陷探测和性能测试

的一类检测方法。以麦克斯韦方程为基础的电磁无损检测仿真技术由于可以指导实践，并且

参数修改方便，能够减少实验过程中的不必要消耗，所以在电磁无损检测技术的研究中得到

了广泛的应用。本论文对电磁无损检测仿真技术的基本原理和国内外的研究现状进行了系统

的介绍，并进一步分析了电磁无损检测仿真技术在脉冲涡流、远场涡流和低频涡流检测中的

应用。

【BZ040】合成孔径聚焦（SAFT）算法在衍射时差法（TOFD）检测中的应

用

武汉中科创新技术有限公司

王子成

摘要：超声衍射时差技术（TOFD）能够测量缺陷端点的位置。但TOFD检测图象因超声

传输特性而产生模糊，横向分辨率比较低。本文探讨了TOFD 平行和非平行扫查的信号模

型，考虑了探头参数影响的声束指向特性，介绍一种合成孔径聚焦算法（SAFT）。采用SAFT

算法改善TOFD 图象的横向分辨率。采用小波分析算法改善TOFD 图象的纵向分辨率。在

TOFD 图象分析时，SAFT 图象处理能够明显提高分辨率，提高缺陷横向定位和长度测量的

精度，辅助对缺陷信号性质的判定。

关键词：超声成像，合成孔径聚焦技术（SAFT），衍射时差技术（TOFD）。

【BZ048】便携式超声波相控阵检测技术的完整性

Garri Passi 1, Vincent Shen 2

1 Sonotron NDT, 2 Russell N.D.E. Systems Inc

摘要：扇形扫描成像是手动超声波相控阵检测最常用的成像方式。非常有说服力的扇形扫

描屏幕影像造成被检工件截面完全覆盖的印象，实际上简单地改变超声波声束的方向达不到

检测完整性的要求。在讲座中将会讨论到影响检测完整性的因素，并提出切实可行的补救措

施。

【BZ049】Near-surface material characterization with high-frequency

eddy current conductivity measurement（用高频涡流传导率测量近表面

材料特性）

Mr. Susanne Hillmann

（FHG IZFP Dreseden）__