第29卷第1期声学技术Vol.29,No.12010年2月TechnicalAcousticsFeb.,2010分离谱技术在超声衍射时差法信号处理中的应用杨书荣1,吴伟1,邬冠华2,王伏喜3(1.南昌航空大学航空检测与评价航空科技重点实验室,南昌330063;2.南昌航空大学无损检测技术教育部重点实验室,南昌330063;3.中国船舶重工集团公司第七二五研究所,河南洛阳471039摘要:超声衍射时差(TOFD方法因具有普通超声检测和射线检测的优点而被广泛应用于中厚板的焊缝检测与缺陷定量中。TOFD技术检测的是相对微弱、指向性差的衍射波信号,被检测材料所产生的结构噪声也会降低检测信号的信噪比,影响了TOFD检测的精度。将分离谱技术用于超声TOFD检测信号的处理,采用线性平均、极值阈值、极值阈值+最小值、最小值等四种恢复算法进行比较,并在最小值算法的基础上引入最小值选中次数加权算法恢复信号。结果表明:与传统的滤波方法相比,该方法能有效地提高了回波信号的信噪比,减小了TOFD检测中的缺陷定量误差。关键词:TOFD检测;信号处理;结构噪声;分离谱;定量精度中图分类号:TB556文献标识码:A文章编号:1000-3630(2010-01-0044-04DOI编码:10.3969/j.issn1000-3630.2010.01.010Applicationonsplit-spectrumtechniqueinultrasonicTOFDsignalprocessingYANGShu-rong1,WUWei1,WUGuan-hua2,WANGFu-xi3(1.AeronauticScienceKeyLaboratoryforAeronauticTestingandEvaluation,Nanchang330063;2.KeyLaboratoryofNon-destuctiveTesting,Nanchang330063;3.LuoyangShipMaterrialResearchInstitute,Luoyang471039,He’nan,ChinaAbstract:Withtheadvantageofprecisequantification,ultrasonictime-of-flight-diffraction(TOFDtechniquehasbeenwidelyusinginwelddetectionanddefectquantificationofmiddlethickplate.ThesignalsdetectedbyusingTOFDtechniquearerelativelyweakdiffractionwavesignalswithpoordirectivity,andthestructurenoisegeneratedbythedetectedmaterialwillalsoreducethesignal-to-noiseratioandthereforeaffectthedetectionsensitivityofTDFDtechnique..Thesplit-spectrumtechniqueisusedforprocessingtheultrasonicTOFDdetectingsignalinthispaper.Fourrestorationalgorithms,i.e.thelinearaverage,themaximalthreshold,themaximalthreshold+minimalvalueandtheminimalvalue,areadoptedforcomparison.Intheendtheweightedalgorithmofminimalnumberselectedbasedontheminimalvaluealgorithmisusedtorestorethesignal.Comparedwiththetraditionalfilteringmethod,theresultsshowthatthismethodcaneffectivelyincreasethesignal-to-noiseratioofechosignalandreducethedefectquantitativeerrorofTOFDdetection.Keywords:TOFDtesting;Signalprocessing;Structurenoise;Split-spectrum;Quantitativeprecision1引言TOFD超声波衍射时间差(time-of-flight-diffrac-tion,TOFD测量技术[1]是一种可以精确定量的检测技术,该方法通过测量缺陷边缘的衍射超声波信号之间传播的时间差,对缺陷的位置和大小进行测量。该技术融合了超声波检测和射线检测的优点,能够对缺陷准确地定性和定量。在发达国家,TOFD检测技术近年来已被广泛应用于中厚板对接焊缝收稿日期:2009-02-15;修回日期:2009-04-22基金项目:航空基金(200700186、江西省教育厅科技项目(EP200608010、南昌航空大学研究生创新基金(YC2007020作者简介:杨书荣(1977-,男,安徽人,硕士研究生,研究方向为无损检测技术及仪器。通讯作者:杨书荣,E-mail:ysr_1977@163.com的检测与缺陷定量中,国内也在积极推进TOFD方法代替射线检测的标准。TOFD法依赖于超声波与缺陷端部的相互作用而在较大角度范围内发射的衍射波,检出衍射波就能确定缺陷的存在,而信号传播的时间差就是缺陷高度量值。缺陷尺寸根据衍射信号传播的时间而非幅度来测量。因此,对端部衍射信号的时间差测量就成为TOFD缺陷定量的关键。但是超声信号容易受到材料的结构噪声以及仪器电噪声等噪声影响,且由于TOFD技术检测的是相对微弱且指向性差的衍射波信号,导致端点衍射回波容易被杂波所淹没或者波幅太低难以识别,使信号的时间差测量误差增大,从...