航空发动机涡轮叶片相控阵超声检测研究

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航空发动机涡轮叶片热障涂层结构状态超声检测方法研究

航空发动机涡轮叶片热障涂层结构状态超声检测方法研究

航空发动机涡轮叶片热障涂层结构状态超声检测方法研究杨雪娟;陈果;张震;曾亮;李秋锋
【期刊名称】《南昌航空大学学报(自然科学版)》
【年(卷),期】2013(027)004
【摘要】航空发动机涡轮叶片工作环境恶劣,需在外表面涂覆热障涂层提高其使用性能.针对热障涂层结构状态的检测需要,进行了高频超声脉冲反射法的研究.通过建立热障涂层有限元模型,模拟与所研究热障涂层中超声波的传播特性,分析各界面的反射回波的混叠状况,并采用波包分解算法提取反射回波,评价热障涂层的结构状态.数值仿真实验表明:高频超声脉冲反射法可以大致获得第一层涂层的信息,而由于涂层的衰减严重,无法对第二层涂层进行评价.
【总页数】6页(P59-64)
【作者】杨雪娟;陈果;张震;曾亮;李秋锋
【作者单位】无损检测技术教育部重点实验室(南昌航空大学),南昌330063;无损检测技术教育部重点实验室(南昌航空大学),南昌330063;上海新力动力设备研究所,上海201109;上海新力动力设备研究所,上海201109;无损检测技术教育部重点实验室(南昌航空大学),南昌330063
【正文语种】中文
【中图分类】TB551
【相关文献】
1.航空发动机涡轮叶片热障涂层 [J], 李应红; 魏悦广; 周益春
2.航空发动机涡轮叶片热障涂层模拟试验装置 [J], 周益春
3.航空发动机涡轮叶片热障涂层模拟试验装置 [J], 周益春
4.航空发动机涡轮叶片热障涂层 [J], 李应红;魏悦广;周益春
5.航空发动机及燃气轮机涡轮叶片热障涂层技术研究及应用 [J], 王博;刘洋;王福德;张艺馨;宋佳
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航空发动机涡轮叶片损伤检测算法研究

航空发动机涡轮叶片损伤检测算法研究

航空发动机涡轮叶片损伤检测算法研究航空发动机是现代飞机的核心部件之一,它的稳定性和可靠性直接影响着飞行安全。

发动机中涡轮叶片是极为重要的一个组成部分,但是发动机在使用过程中,叶片会经常受到高温、高压、高速等外界因素的侵袭,从而导致叶片损伤,严重影响飞行安全。

因此,为了保证航空发动机的可靠性和安全性,对涡轮叶片的损伤检测与诊断显得尤为重要。

本文将从航空发动机涡轮叶片损伤的检测方法、算法及其应用等方面进行介绍和研究。

一、涡轮叶片损伤检测的方法传统的涡轮叶片损伤检测方法主要依靠经验和人工的方式进行,存在着操作难度大、诊断结果不准确等问题。

而近年来,随着计算机技术的不断进步和发展,出现了一些新的检测方法,其中最常用的方法包括信号处理、数据挖掘和图像识别等技术。

1. 信号处理方法该方法主要是通过采集叶片接触时产生的高频振动信号,利用数字信号处理技术将叶片运行时的振动信号分析出来,从而确定叶片的损伤情况。

该方法对采集到的信号质量有较高的要求,信号较差时会影响诊断的准确性。

2. 数据挖掘方法该方法是基于机器学习算法的,一般通过对叶片进行监测与学习,得到叶片正常和异常情况下的数据模型,通过对叶片实时数据进行比对,从而判断叶片损伤情况。

该方法的缺点是需要大量的数据集来支撑模型学习,模型训练时间长。

3. 图像识别方法该方法主要是通过高清相机对叶片进行成像,根据叶片损伤时产生的几何形状和尺寸等特征,将其与模板匹配或通过深度学习算法进行分类,从而确定叶片是否损坏。

该方法的准确性高,但是成本高,需要专用的硬件设备。

二、基于支持向量机的涡轮叶片损伤检测算法研究在众多涡轮叶片损伤检测算法中,支持向量机(Support Vector Machine, SVM)是一种被广泛应用的机器学习算法,它具有高精度、良好的泛化能力和较强的鲁棒性等优点。

以下将以SVM算法为例,从算法的思路、实现方法和结果分析等方面进行介绍。

1. SVM算法思路SVM算法是基于一种二分类模型的思路。

相控阵超声检测方案设计关键技术及其在航空航天领域的应用

相控阵超声检测方案设计关键技术及其在航空航天领域的应用

相控阵超声检测方案设计关键技术及其在航空航天领域的应用周正干;李尚凝;李洋【摘要】Ultrasonic phased array (PA) testing is a multi-channel ultrasonic testing (UT) pared with the conventional singular-channel water-immersion ultrasonic testing method,the design of PA testing solution is more flexible and more complex.In the design of a PA testing solution for the structures with complex surface,some mistakes may lead to false detection or missing detection.To design an optimal PA testing solution for structures with complex surface in aerospace,this paper puts forward a design method of PA testing solution and introduces the involved essential techniques and its applications.Firstly,a general overview of the design framework is made to indicate its importance and necessity.Then,the essential techniques of five involved theoretical approaches and their applications are stly,a PA testing software and hardware platform based on the above techniques is established and applied to the typical structures in aerospace.The results show that the designed PA testing solution can accurately detect the embedded defects within the structure.The proposed design method and the adopted theoretical approaches can improve the design efficiency,and have theoretical significance and a broad application prospect on the detection of complex structures in aerospace and other important fields.%相控阵超声检测技术是一种多通道超声检测方法,与常规单通道水浸超声检测技术相比,检测方案的制定更加灵活也更加复杂.在针对复杂型面结构进行检测方案设计时,错误的检测方案将可能产生缺陷的误检、漏检等严重问题.为了针对航空航天领域广泛存在的复杂结构试件制定最优的相控阵超声检测方案,本文提出了一套针对复杂型面结构的相控阵超声检测方案设计流程,并对其中涉及的关键技术和应用进行介绍.首先,对流程框架进行总体概述,表明检测方案设计的重要性和必要性;然后针对其中涉及的5项关键理论方法的核心原理及用途进行介绍;最后搭建相控阵超声软硬件平台,实现上述关键理论方法,并用于航空航天典型结构件的检测研究.研究结果表明,所制定方案能够准确检出结构内部的预埋缺陷,满足被测对象的检测要求,并且所提出的检测方案设计流程及采用的关键理论方法有效地提高了检测方案的设计效率,对航空航天等重要领域复杂结构试件的检测应用具有一定的理论指导及应用价值.【期刊名称】《南京航空航天大学学报》【年(卷),期】2017(049)004【总页数】7页(P461-467)【关键词】相控阵超声检测;射线追踪;声场分析;成像算法【作者】周正干;李尚凝;李洋【作者单位】北京航空航天大学机械工程及自动化学院,北京,100083;北京航空航天大学机械工程及自动化学院,北京,100083;北京航空航天大学机械工程及自动化学院,北京,100083【正文语种】中文【中图分类】V262;TB553相控阵超声检测技术是一种基于阵列换能器的多通道检测法,可通过相位控制的手段使声波在试件内部的指定区域进行偏转聚焦。

基于小波包分解的航空涡轮盘超声相控阵检测图像降噪技术

基于小波包分解的航空涡轮盘超声相控阵检测图像降噪技术

基于小波包分解的航空涡轮盘超声相控阵检测图像降噪技术陈振华;陈修忻;王婵;卢超
【期刊名称】《无损检测》
【年(卷),期】2017(039)005
【摘要】针对航空涡轮盘难检区域缺陷的超声相控阵检测技术,分析了检测信号及图像特征,提出了检测信号的小波包软阈值降噪方法,并对小波阈值进行改进,最后基于降噪后的信号进行了相控阵图像重构.结果表明:缺陷特征信号几乎分布于检测信号的整个频域范围,单纯的频域滤波必然导致缺陷信号的损失;基于改进的小波包阈值,并且有针对性地选择部分分解信号进行滤波降噪,可在较好保留有用信号的同时滤除噪声信号,有效地提高了检测信号信噪比及检测图像分辨率,对于提高涡轮盘的超声相控阵检测能力具有重要作用.
【总页数】6页(P28-32,64)
【作者】陈振华;陈修忻;王婵;卢超
【作者单位】南昌航空大学无损检测技术教育部重点实验室,南昌 330063;南昌航空大学无损检测技术教育部重点实验室,南昌 330063;中航工业西安航空动力股份有限公司无损检测中心,西安710021;南昌航空大学无损检测技术教育部重点实验室,南昌 330063
【正文语种】中文
【中图分类】TG115.28
【相关文献】
1.基于小波包分解的不锈钢焊缝超声 TOFD检测图像修正 [J], 王丽英;刘国奇;陈振华;邱林;孟贵云;李新蕾
2.基于图像处理技术的凸轮盘检测方法研究 [J], 王华敏;张爱梅;张强;陈鹏
3.基于小波包分解的图像信息隐写盲检测 [J], 罗向阳;刘粉林;王道顺
4.基于小波包分解和支持向量机的图像隐秘检测算法 [J], 王志刚;杨晓元;王育民;秦晴
5.一类基于小波包分解的彩色图像隐秘检测算法 [J], 钮可;杨晓元;钟卫东;韩鹏因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。

GENX航空发动机复合材料叶片超声波检测

GENX航空发动机复合材料叶片超声波检测

GENX航空发动机复合材料叶片超声波检测一、GENX发动机情况GEnx是由美国通用电气航空发动机公司开发的新一代低噪声、低污染、低成本的涡轮风扇发动机,它是基于成功驱动波音777的GE90发动机的经验开发的,是GE90的衍生型,在此基础上首创在风扇机匣以及风扇叶片上应用复合材料的先河,并在发动机涡轮材料应用上开展了多项创新。

GEnx风扇叶片的开发采用的是GE90–115B的设计方法,工艺包括:新的复合工艺造型、先进的传感器和数据采集系统、数据–信息转换技术、压缩成型工艺、高压固化工艺和模拟处理用的小尺度模型等。

由400层预浸料带制成,从叶根到叶尖铺层逐渐减薄。

由于尖锐边缘的复合材料有磨损的趋向,叶片的前缘、叶尖及后缘增包可以更换的钛包覆层。

这种叶片边缘也可以将外物打伤能量分散到风扇复合材料中去。

二、GENX发动机复合材料叶片鸟击损伤分层检查(一)超声波透射法原理采用两个探头,分别放置在试件两侧,一个将脉冲波发射到试件中,另一个接收穿透试件后的脉冲信号,依据脉冲波穿透程度来判断内部缺陷的情况,称为透射法。

(二)检测区域确定应首先对扇叶片、风扇旋转整流罩、支撑环、风扇低压压气机、气流通道垫圈和风扇低压压气机一级进口导向叶片进行特别详细的目视检查,评定损伤程度,及确定损伤区域。

(三)检测设备Boeing手册中给出了15种推荐设备,并将设备所需控制参数的初始设置,用表格的形式,附带在手册中,工作者可以灵活选择仪器,并根据表格内容调试仪器。

探头夹具P/N J0*****G01,两个球型超声波探头,P/N RP25HS–3。

超声波仪器及检测工具两个球型超声波探头,P/N RP25HS–3。

探头在夹具上有两种安装方向,以便能顺利的完成横向及纵向的检测工作,安装时要特别的区分。

安装时应使用提供的内六角进行拆装,注意保护橡胶外层。

(四)风扇叶片检查步骤确保仪器的增益是在扫查灵敏度水平(标定增益+18dB),调试设备使在试块上人工分层的信号足以触发蜂鸣警报。

浅谈超声红外热成像技术在航空发动机修理涡轮叶片裂纹检测应用

浅谈超声红外热成像技术在航空发动机修理涡轮叶片裂纹检测应用

浅谈超声红外热成像技术在航空发动机修理涡轮叶片裂纹检测应用发布时间:2021-08-09T15:40:01.603Z 来源:《中国科技信息》2021年9月中作者:翟峰[导读] 发动机是航空装备的“心脏”。

航空发动机的设计与制造是多学科交叉、多部门参与、综合性极强的复杂系统工程,是当今尖端的、难度大的高科技技术的综合体现,是使用要求与条件最为严格和苛刻的动力装置。

中国航发西安航空发动机集团有限公司翟峰陕西省西安市 710021摘要:发动机是航空装备的“心脏”。

航空发动机的设计与制造是多学科交叉、多部门参与、综合性极强的复杂系统工程,是当今尖端的、难度大的高科技技术的综合体现,是使用要求与条件最为严格和苛刻的动力装置。

但发动机叶片经过长时间运行之后很容易出现裂缝甚至断裂,严重威胁着机体的安全稳定飞行。

鉴于此,本文旨在验证超声红外热成像技术是否适用于航空发动机叶片裂纹的检测,通过采集受到超声激励后的材料表面的温度变化,进而对材料表面进行初步的定损。

结果证明,该技术可以准确地采集到材料表面的热成像图并对裂纹等损伤进行有效判定。

关键词:航空;发动机;叶片裂纹;检测技术;应用引言航空发动机涡轮叶片长期工作在高温、高压、高转速的恶劣环境下,在气动、机械和热的共同作用下,其结构强度和振动等问题比较突出。

随着发动机性能的提高和空气流量的加大,工作叶片变得薄而长,很容易出现振动问题,并导致叶片出现裂纹甚至断裂。

1 研究工作的背景和意义航空发动机是航空飞行器中的重要组成部件,它的机械结构非常复杂,可以产生强大的动力支持飞行器的运行。

航空发动机的正常运行将直接决定飞行器的安稳运转,因此它直接影响了飞行器的性能,决定了此飞行器是否具有可靠性和安全性。

对于航空发动机而言,发动机叶片是其重要的组成部件之一,它直接决定了此发动机叶片能否继续使用、航空发动机能否继续安全地运行,也间接决定了此航空发动机的运行时长和寿命,因此针对涡轮叶片裂纹的检测研究具有十分重要的现实意义和安全意义,它可以及时预警发动机制造商对发动机叶片进行检修和维护,这有助于保障航空发动机安全地运行,延长其使用寿命[1]。

航空发动机涡轮叶片表面裂纹的超声红外热成像检测

航空发动机涡轮叶片表面裂纹的超声红外热成像检测

航空发动机涡轮叶片表面裂纹的超声红外热成像检测
刘竞雄;崔旭东;马朝阳;张文宾;李文涛
【期刊名称】《无损检测》
【年(卷),期】2024(46)3
【摘要】为了验证超声红外热成像检测方法对航空发动机涡轮叶片表面不同分布类型的微裂纹缺陷的检测可行性及检测效果,采用理论分析和试验结合的方法,通过分析超声红外热成像检测原理,建立超声红外热成像检测系统;对含已知类型裂纹的涡轮叶片进行超声红外热成像检测,根据试验结果分析该方法的有效性以及裂纹分布对检测结果的影响。

结果表明,该方法能够快速判断叶片是否存在缺陷;对于裂纹独立分布的叶片,该方法能够准确检测出裂纹的大小和位置,而对于裂纹弥散分布的叶片,其虽然能快速检测出裂纹分布区域,但难以对裂纹数量做出定量分析。

【总页数】4页(P5-8)
【作者】刘竞雄;崔旭东;马朝阳;张文宾;李文涛
【作者单位】甘肃省特种设备检验检测研究院;兰州理工大学机电工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TG115.28
【相关文献】
1.航空发动机涡轮叶片裂纹红外热波无损检测研究
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3.激光红外热成像铝合金表面裂纹检测表面处理的研究
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航空发动机涡轮叶片相控阵超声检测

航空发动机涡轮叶片相控阵超声检测

baifm@。
第四期
江文文,等:航空发动机涡轮叶片相控阵超声检测研究
67
幅值的高低可以判别缺陷的大小和位置。
图 2 脉冲反射法 Fig.2 Pulse reflection method
2 相控阵超声检测
2.1 相控阵超声检测技术特点 随着工业对无损检测技术要求的不断提高,相
控阵超声检测技术以其常规超声检测技术所无法比 拟的优势而逐渐被广泛关注。与传统的超声检测技 术相比,相控阵超声检测技术[4]采用电子方法控制 声束聚焦和扫描,可以不移动或少移动探头的情况 下进行快捷的扫查来提高检测速度;具有良好的声 束可达性,能对复杂几何形状的工件进行探查;通过 优化控制焦点尺寸,焦区深度和声束方向,可使检测 分辨率,信噪比和灵敏度等性能得到提高。 2.2 相控阵超声检测原理
关键词:超声波检测;相控阵;发动机叶片;相位延迟
中图分类号: U464
文献标识码:A
文章编号:1672-9870 (2011) 04-0066-04
Phased Array Ultrasonic Nondestructive Testing for Aero-engine Turbine Blade
有表示缺陷波的回波 F。如图 2 所示,根据缺陷回波
收稿日期:2011-07-01
作者简介:江文文 (1987-),女,硕士研究生,主要从事检测技术与过程控制,E-mail:bingdongdeleishui1@。
通讯作者:柏逢明 (1956-),男,教授检测及无线电技术应用研究,E-mail:
第 34 卷第 4 期 2011 年 12 月
长春理工大学学报 (自然科学版)
Journal of Changchun University of Science and Technology (Natural Science Edition)
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航空发动机涡轮叶片相控阵超声检测研究江文文,柏逢明(长春理工大学电子信息工程学院,长春130022)摘要:超声波无损检测技术(UNT )是航空工件检测中应用较多的一种检测方法。

本文对航空发动机涡轮叶片进行了超声波无损检测;传统检测是用反射波形和波幅特征分析检测出发动机涡轮叶片缺陷;相控阵超声检测(PAUT )是利用相位延迟达到相控效果,形成清晰的图像,和传统超声波检测相比,更能直观的显示缺陷的位置和形状。

关键词:超声波检测;相控阵;发动机叶片;相位延迟中图分类号:U464文献标识码:A文章编号:1672-9870(2011)04-0066-04Phased Array Ultrasonic Nondestructive Testing for Aero-engine Turbine BladeJIANG Wenwen ,BAI Fengming(School of Electronics and Information Engineering ,Changchun University of Science and Technology ,Changchun 130022)Abstract :Ultrasonic Nondestructive Testing (UNT )is widely used in aviation component test .This paper adopts UNT in aero-engine turbine blade .Traditional detectionuses reflection waveform and amplitude characteristic to checkout flaw in engine turbine blade .Phased Array Ultrasonic nondestructive Testing (PAUT )takes advantage of phased delay to obtain phased effect and product clear image .Comparing with traditional ultrasonic detection ,PAUT shows po-sition and sharp of flawmore directly.Key words :ultrasonic testing ;phased arrays ;engine blade ;phased delay航空发动机的涡轮叶片裂纹是危害飞行安全的重要因素,即使是微小的裂纹对飞机都可能造成无法挽回的后果。

航空发动机涡轮叶片除了承受巨大的交变拉应力和扭转应力,还需要在高压腐蚀性燃气的冲击下高速旋转。

此外还存在高温氧化、热腐蚀和磨损的问题。

而叶片的生产成本很高,因此为了节省经济成本,必须寻找有效的检测手段,及时检测出飞机存在的危险因素。

随着技术的发展,我们还需要对涡轮叶片进行定性和定量的分析,确定缺陷的大小和形状等。

超声波检测因其灵敏度高,穿透力强,分辨力好,检验速度快,成本低,设备简单和对人体无害等一系列优点广泛用于航空航天领域。

1传统超声波检测传统超声波无损检测系统是由超声波换能器、发射电路、回波接受电路、主控电路和显示装置组成。

超声波检测的基本原理[1]如图1所示。

图1超声波检测原理图Fig.1Ultrasonic testing schematic diagram传统检测多用脉冲反射法。

当工件完好时,超声波可顺利传播到达底面,示波屏中只有表示发射脉冲T 和底波回波B 两个信号。

若工件中存在缺陷,在示波屏中有表示发射脉冲T 和底波回波B ,还有表示缺陷波的回波F 。

如图2所示,根据缺陷回波收稿日期:2011-07-01作者简介:江文文(1987-),女,硕士研究生,主要从事检测技术与过程控制,E-mail :bingdongdeleishui1@ 。

通讯作者:柏逢明(1956-),男,教授,博士生导师,主要从事非线性系统理论、保密通信检测及无线电技术应用研究,E-mail :baifm@ 。

长春理工大学学报(自然科学版)Journal of Changchun University of Science and Technology (Natural Science Edition )第34卷第4期2011年12月Vol.34No.4Dec.2011第四期江文文,等:航空发动机涡轮叶片相控阵超声检测研究幅值的高低可以判别缺陷的大小和位置。

图2脉冲反射法Fig.2Pulse reflection method2相控阵超声检测2.1相控阵超声检测技术特点随着工业对无损检测技术要求的不断提高,相控阵超声检测技术以其常规超声检测技术所无法比拟的优势而逐渐被广泛关注。

与传统的超声检测技术相比,相控阵超声检测技术[4]采用电子方法控制声束聚焦和扫描,可以不移动或少移动探头的情况下进行快捷的扫查来提高检测速度;具有良好的声束可达性,能对复杂几何形状的工件进行探查;通过优化控制焦点尺寸,焦区深度和声束方向,可使检测分辨率,信噪比和灵敏度等性能得到提高。

2.2相控阵超声检测原理相控阵发射:多个换能器阵元按一定形状,尺寸排列,构成超声阵列换能器,分别调整每个发射信号的波形、幅度和相位延迟,使各阵元发射的超声子波束在空间叠加合成,从而形成发射聚焦和声束偏转等效果。

发射相控聚焦:阵列换能器各阵元得激励时序是两端阵元先激励,逐渐向中间阵元加大延迟,使得合成的波阵面指向一个曲率中心。

如图3所示。

图3发射聚焦Fig.3Transmit focusing发射相控偏转:阵列换能器各阵元得激励时序是等间隔增加发射延迟,使得合成波阵面具有一个指向角。

如图4所示。

图4发射偏转Fig.4Transmit deflecting接收相控[2]是发射相控的逆过程。

按照回波到达各阵元的时间差对各阵元接收信号进行延时补偿,然后相加合成,就能将特定方向回波信号叠加增强,而其它方向的回波信号减弱甚至抵消。

如图5所示,S处产生回波信号,最后得到的信号值是A s (t)。

图5相控阵超声接收Fig.5Phased array ultrasonic receiving2.3相控阵超声换能器相控阵超声换能器类型有极坐标阵列,圆环阵列,面阵列以及线阵列。

相控阵超声换能器是由一系列阵型排列的压电晶片组成,每个晶片有单独的电子单元控制其收发延迟。

相控阵换能器在高频电信号的激励下会产生超声波信号,频率在650KHz-20MHz。

通过控制系统调整发射到相控阵多晶体探头的各个晶片激发的脉冲之间的相差,然后穿过耦合介质进入到试件的内部,这样实现超声波声场控制。

2.4相控阵超声成像通过相控阵的声束扫描特性,电子控制的方式进行发射声束聚焦和偏转,使超声束覆盖相当范围的空间区域,然后又用相控接收的方式对回波信号进行聚焦等多种处理,就可以得到物体清晰的成像[3]。

相控阵超声成像常见有四种扫描情况。

第一种是A扫描,显示的是换能器驻留在试件上某一点时,沿试件深度的回波振幅分布。

第二种是B扫描,显67长春理工大学学报(自然科学版)2011年示是与声束传播方向平行且与试件的测量表面垂直的试件刨面。

第三种是C扫描,是在B扫描基础上增加一个机械轴,从而获得整个体积的三维数据。

第四种是S扫描,在B扫描的基础上同时改变声束的传播角度,由编程改变时间延时来控制波束,将不同角度的超声信号以S扇形显示出来,即扇形扫描。

超声相控阵控制超声波入射角度,使超声波以扇形面的形式入射到被检测试件中,这样能最大限度的提高超声波在试件中的覆盖面。

所以本文选用的是第四种S扫描方式。

2.5相控阵超声系数与缺陷显示的相关性相控阵要达到最佳检测结果,应该选择几个相关参数,包括声束发射窗口、频率、聚焦及扫描检查角度分辨力。

聚焦会影响缺陷成像清晰度,相控阵超声检测参数的选定目的,是尽可能获得最小焦点。

声束发射窗口增大,焦点会减小;频率提高,则波长减小,因而焦点减小。

提高频率可以改善聚焦和分辨力,但也会增大衰减。

所以为了提高被检缺陷图像清晰程度,应适当调整相控阵超声检测的相关系数。

3航空发动机涡轮叶片相控阵超声检测应用试验3.1相控阵超声检测系统组成部分相控阵超声检测系统是由超声激发、放大滤波器、采集电路、计算机以及数据处理和成像这几个部分组成,如图6所示。

图6相控阵超声系统结构框图Fig.6Phased array ultrasonic principle blockdiagram of the system相控阵超声检测是声束在一定角度范围内进行扫描检查。

横波检测的扫描检查范围为350~750。

一次相控阵扫描检查能覆盖所有被测区域,实时显示检测图像。

通常取衰减值为-20dB,相控阵的扫描检查范围取决于阵元尺寸和波长,最大扫描检查范围可由声束半扩散角表达式求出,取波长为1.18,λ-波长,D-传感器矩形晶片的边长,F-焦距如式1和式2所示。

γ-20dB=arcsin0.74λDμs(1)s-20dB=1.7FλD(F<N)(2)3.2应用试验试验样本:某航空发动机涡轮叶片四件,材料是钛合金,相控阵超声检测方式如图7所示。

直探头位于被测试件上表面,相控阵超声波通过电子的方式控制超声波入射角度,使探头发出波束对特定的扫描区域进行扫描。

图7相控阵超声检测方式图Fig.7Diagram of phased array ultrasonicdetection mode相控阵超声检测采用阵列传感器形式,共有16个阵元,每个阵元宽度是1mm,长度是10mm,间距为0.5mm。

传感器的中心工作频率为5MHz。

采用直探头横波形式,扫查类型是扇形,扫查范围为35°-75°。

扫查分辨力为0.5。

(1)(2)(3)(4)图8试件传统超声波检测结果图Fig.8Results of tradition ultrasonic testing便于对航空发动机涡轮叶片缺陷的分析,本文采用传统超声波检测与相控阵超声检测进行对比。

先利用传统超声波检测对四组航空发动机涡轮叶片进行无损检测,如图8所示,检测的信号中往往夹杂着噪声干扰,所以必须进行信号处理,滤除干扰信号,突出缺陷的信号特征。

由超声波无损检测原理68知道,当被测试件有缺陷存在时,信号幅值会突然变化。

如图8(1)号试件的检测信号图在40us点处检测信号幅值突然增大,说明此点处有缺陷。

而图8(2)、(3)、(4)号试件的缺陷分别在24us、37us、30us 处。

利用相控阵超声检测对四组航空发动机涡轮叶片进行无损检测,检测结果如图9所示。

(1)(2)(3)(4)图9试件相控制超声检测结果图Fig.9Results of phased array ultrasonic testing由图9可知,相控阵超声增益为20dBA,声束是500。

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