李建文
为实现超声强衰减材料、多层结构件、重要焊接结构件中缺陷高灵敏度的超声检测和评价，并对自然缺陷形状、性质和大小进行分析和判别，实现对缺陷的精确定性、定量和定位，研制了一套五轴水浸超声扫查成像系统。
该系统包括5个部分：超声波发射和接收系统，包括超声探伤仪(USIP12)和水浸聚焦探头；数据采集和图像处理系统，包括工控机和数据采集卡；五轴水浸超声扫查系统装置，包括精密三维扫描工作台、水平转台、探头摆动架、专用夹具、水槽、步进电机驱动卡和驱动电源；软件系统，由文件管理、参数设置、数据和图像处理等控制窗口组成。系统工作时，由运行在工控机上的测控程序向运动控制卡发出运动指令，再由运动控制卡控制扫查机构中相应的运动轴按照程序预定的轨迹运动，与各运动轴伺服电机直连的旋转编码器将各轴的运动及位置信息反馈回运动控制卡。同时，超声波传感器同步采集的信号经超声探伤仪和数据采集卡的数字化处理送入工控机，由测控程序对采集的超声波数字信号做进一步数据处理，并与编码器反馈回来的各轴的运动位置信息在系统数据库中建立起一一对应关系，以备对超声波无损检测的数字化、图像化处理。成像时，系统读取每一检测点的位置和相应的超声检测波形数据文件，在始波和底波之间进行搜索，找出波峰峰值最大的对应点，并且以不同的颜色表示不同特征值的大小，进而根据每一点的检测位置和相应色彩值重构出该被检测工件的特征值扫描图像；通过设置闸门等参量的大小，可获得最佳成像显示效果，实现缺陷的准确定位和定量。通过制作平底孔、横通孔和裂纹3种典型人工缺陷，全波采集其缺陷波形数据，提取多种缺陷特征参量，并进行数据处理和优选特征参量，使得3种缺陷类型的特征参量位于不同的区间，采用最小距离贴近度法，系统可以根据未知类型缺陷特征值与这3种典型缺陷特征值的距离来识别未知缺陷类型。
缺陷类型识别试验结果表明利用最小距离贴近度法可以识别出钢中裂纹、横通孔和平底孔3种人工缺陷类型，每种缺陷识别正确率不同，其中，横通孔类缺陷的识别正确率最高，达到80%。超声成像系统对平板和圆柱体类工件的人工模拟裂纹和平底孔缺陷的成像和定位试验均取得了较好的结果，实现了被检测工件内部缺陷的准确定位、定量和定性。