Page 45 - 2022'中国无损检测年度报告
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2022
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收特性与指向性；最后，利用研制的电磁声传感 发 表 论 文：Ultrasonic inspection of
器进行了衍射纵波检测试验，并实现了裂纹的检 the surface crack for the main shaft of a
测评价，量化精度小于 4.5 mm。中心孔接收纵 wind turbine from the end face[J]. NDT & E
波电磁声传感器实物如图 5 所示。 International, 2020, 114: 102283.
对常规的幅值全聚焦算法进行了改进，并对 Method for evaluation of surface
实际风机主轴裂纹进行了成像检测。分别基于传 crack size of wind turbine main shaft by
感器的阵元指向性和阵列指向性分析，揭示裂纹 using ultrasonic diffracted waves[J]. Smart
伪像产生的原因。对常规全聚焦算法进行改进， Materials and Structures, 2020, 29(7):
有效消除了全聚焦图像中的结构波图像和裂纹伪 075009.
像。开展了主轴表面开口裂纹和内部倾斜裂纹全 Electromagnetic acoustic transducer
聚焦成像试验，验证了全聚焦成像技术和改进复 for receiving longitudinal wave in the
合全聚焦算法的适用性。提出了旋转扫查的主轴 central hole of the wind turbine main
检测方式，发展了相应三维成像算法，分别对主 shaft[J]. Smart Materials and Structures,
轴扇形试样和全尺寸风机主轴进行了成像试验。 2021, 30(7): 075024.
利用成像分析软件同时显示主轴了的三维成像、 1.3 锥形脉冲涡流传感器的研制
二维横截面成像、二维纵截面成像等结果，可以
该传感器具有聚磁能力强、灵敏度高等特点。
清晰分辨主轴裂纹的位置、方向和尺寸，且误差
通过有限元仿真和试验，对脉冲涡流传感器的不
控制在可接受范围内（见图 6）。
同优化方法进行了比较和研究。结果表明，与正
交试验法相比，有限元法和响应面法相结合的方
法可以提高脉冲涡流传感器的检测性能，所研制
的锥形脉冲涡流传感器比圆柱形脉冲涡流传感器
具有更强的缺陷检测能力。
发表论文：Development of a cone-
shaped pulsed eddy current sensor[J].
IEEE Sensors Journal,2022,22(4): 3129-
图 5 中心孔接收纵波电磁声传感器实物
3136.
1.4 超声显微检测技术
该技术利用超声波对材料内部和表面进行
检测，使用的超声波频率一般大于 20 MHz，
超声波在传播过程中，遇到不同声阻抗的物质
时，就会发生反射，反射波的幅值和相位会因
材料形状和密度的不同而有所差异，因此使用
(a) 软件界面 超声波信号来获取材料缺陷和材料特性等信
息。超声显微成像系统原理与实物如图 7，8
所示。首先，独自完成高频超声检测系统硬件
的集成以及上位机控制软件的开发，实现了系
统内部各个子模块的联动，然后进行了硅晶圆
内部微小刻蚀缺陷显微成像检测的试验，得到
了硅晶圆内部不同大小、不同形状的刻蚀缺陷
图像。结果表明，研制的高频超声显微成像测
量系统可满足不同大小及形状的微小缺陷检测
(b) 成像结果
需求。
图 6 风机主轴裂纹三维成像结果
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