攪拌摩擦焊焊縫缺陷的超聲波檢測及其信號識別.pdf

1、攪拌摩擦焊是一種新興固相連接技術(shù),其缺陷的無損檢測技術(shù)也處于初始階段。超聲檢測以其對缺陷良好的定位及定量能力成為攪拌摩擦焊焊縫缺陷檢測的重要手段，而它在定性上的局限性使得對缺陷的定性問題成為研究的難點之一。 本文以鋁合金攪拌摩擦焊焊縫的包鋁層伸入、隧道孔、未焊透缺陷超聲檢測射頻信號為對象，分析各類缺陷信號的時域和頻域波形特征；利用小波變換理論對缺陷信號的進行特征量的提取，并對各特征量的類別可分性進行評價；以提取的特征量為網(wǎng)絡(luò)輸入

2、，建立用于識別攪拌摩擦焊焊縫缺陷類型的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。 結(jié)果表明，攪拌摩擦焊焊縫缺陷的超聲波波形在時域和頻域都有其自身特 征，可用于超聲檢測時對缺陷的初步定性。隧道孔超聲檢測信號的時域靜態(tài)波形 在波寬范圍內(nèi)會有連續(xù)起伏的多個波峰，而另外兩種缺陷信號在波寬范圍內(nèi)僅有一個明顯的主峰；對于前后掃查動態(tài)波形，包鋁層伸入與未焊透有近似的特征，即隨著探頭從焊縫邊緣向遠離焊縫的方向移動，缺陷波幅由低點上升到峰值，在峰值附近維持一

3、段時間后又下降到最低點，而隧道孔缺陷的波形特征則是波幅先下降到最低點，隨后又逐漸上升起來，利用隧道孔的時域靜態(tài)及動態(tài)波形特征能夠很好地將該缺陷識別出來；在頻域上，缺陷信號的功率譜密度的平均主頻率由高至低依次為包鋁層伸入、未焊透、隧道孔缺陷，此外，隧道孔的功率譜密度圖與另外兩種缺陷的不同在于其主頻率附近的頻率點上會存在多個波峰。 應(yīng)用小波變換理論可以很好地實現(xiàn)對缺陷檢測信號的特征提取。本文分別采用了基于小波包分解重構(gòu)信號的能量、小

4、波包(4,1)和(4,3)節(jié)點系數(shù)、缺陷信號功率譜的小波分解這三種方法，對缺陷信號進行了特征量提取，并利用歐氏空間距離的類別可分性判據(jù)對以上三種方法進行了缺陷分類性的評估。結(jié)果表明，基于缺陷信號功率譜小波分解的特征提取方法具有最好的類別可分性。 以小波變換理論提取的缺陷信號特征量作為網(wǎng)絡(luò)輸入，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)可以很好地實現(xiàn)對攪拌摩擦焊焊縫缺陷的分類識別。本文建立并訓練了以上述三種特征量為輸入的BP 網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)識別結(jié)果表明以基于缺陷信