热喷涂涂层厚度的超声无损检测方法研究.docx

热喷涂涂层厚度的超声无损检测方法研究 无勋检测北京工业大学硕士学位论文热喷涂涂层厚度的超声无损检测方法研究姓名：杜晶晶申请学位级别：硕士专业：材料加工指导教师：李晓延20080501无勋检测摘要摘要表面热喷涂涂层厚度的超声测量是涂层质量评价研究的热点之一，也是超声无损测量技术中的难点之一因此对热喷涂涂层厚度超声无损检测方法的研究是很有意义的本研究针对涂层超声回波信号在时域内不能识别涂层与基体界面处多次反射回波对应的被探头接收的时间，采用小波变换模极大值法的数字信号处理技术对超声时域信号进行变换和分析，试图从中挖掘出蕴含的有效表征涂层厚度的特征参量信息，并利用特征参量来计算涂层的厚度值，进而评价超声无损检测涂层厚度方法的适用性及其精确度本课题的研究对象是热喷涂试样的表面喷本文首先建立了超声波在涂层试样中传播的回波模型，在此基础上分析得到了要提取的表征涂层厚度的特征参量——涂层与基体界面多次反射回波被探头接收的时刻由于超声波在涂层与基体界面处反射的回波带有奇异性，基于小波变换良好的时频局部分析特性和小波变换模极大值法检测信号奇异点的优势，选用小波变换模极大值法对涂层超声时域信号进行数字信号处理，进而在模极大值图中挖掘有关涂层厚度的有用特征信息，计算涂层厚度。

对环氧树脂层厚度的超声检测试验表明，采用小波变换模极大值法能有效检测涂层信号中的奇异点——涂层与基体界面多次反射回波到达探头的时间，且超声计算厚度值与测厚仪的实测结果一致，验证了小波变换模极大值法用于涂层厚度的超声无损检测亦是适用的在对热喷涂涂层厚度的超声无损检测研究中，选取铝涂层、不锈钢非晶涂层、羟基磷灰石涂层的多个试样进行多采样点的涂层厚度超声检测，采用超声直接接触法提取涂层超声Ａ信号，利用Ｍｅｘｈ小波进行连续小波变换并求其模极大值的方法进行涂层信号处理提取特征参量试验表明，铝涂层、不锈钢非晶涂层、羟基磷灰石涂层各试样的涂层厚度计算值与金相测量值基本相符，相对误差均在１６％以内针对涂层厚度超声无损检测的误差结果，选取四个主要影响因素进行超声测厚精确度分析试验研究表明，不同涂层厚度、不同采样频率、不同信号提取方式以及不同小波基的选取均对涂层厚度的超声测量精确度有较大影响关键词超声无损检测；涂层；小波分析；小波变换模极大值无勋检测ＡＢＳＴＲＡＣＴＡＢＳＴＲＡＣＴｔｈｅｔｈｉｃｋｎｅｓｓｏｆｔｈｅｒｍａｌｓｐｒａｙｉｎｇｃｏａｔｅｄｌａｙｅｒｉｓｑｕａｌｉｔｙｅｖａｌｕａｔｉｏｎ，ａｎｄｉｓａｎａＵｌｔｒａｓｏｎｉｃｍｅａｓｕｒｉｎｇｏｎｏｎｏｎｅｏｆｔｈｅｈｏｔｓｐｏｔｉｎｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈＳｏｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｄｉｆｆｉｃｕｌｔｙｉｎｕｌｔｒａｓｏｎｉｃＮＤＴ．ｏｎｕｌｔｒａｓｏｎｉｃＮＤＴｍｅｔｈｏｄｈａｓｉｍｐｏｒｔａｎｔｅｆｆｅｃｔｔｈｅｔｈｉｃｋｎｅｓｓｏｆｔｈｅｒｍａｌｓｐｒａｙｉｎｇｃｏａｔｅｄｌａｙｅｒ．Ｉｎｔｈｅｐｒｅｓｅｎｔｗｏｒｋ，ｔｈｅａｄｖａｎｃｅｄｄｉｇｉｔａｌｓｉｇｎａｌｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ（ＤＳＰ）ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｂｅｅｎｗｈｉｃｈｉｓｔｈｅｗａｖｅｌｅｔｔｒａｎｓｆｏｒｍｍｏｄｕｌｕｓｍａｘｉｍａｈａｓｗｈｉｃｈａｐｐｌｉｅｄｔｏｔｈｅｔｒａｎｓｆｏｒｍａｎｄｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｏｆｔｉｍｅ—ｄｏｍａｉｎｓｉｇｎａｌｓａｃｑｕｉｒｅｄｆｒｏｍｆｒｏｍｕｌｔｒａｓｏｎｉｃｎｏｎ—ｄｅｓｔｒｕｃｔｉｖｅｔｅｓｔｉｎｇ，ｔｈｅｐｕｒｐｏｓｅｉｓｔｏｆｉｎｄｕｓｅｆｕｌｔｈｅｕｌｔｒａｓｏｎｉｃｓｉｇｎａｌｓｗｈｉｃｈｃａｎｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｔｈｅｓｈｏｗｔｈｅｔｈｉｃｋｎｅｓｓｏｆｃｏａｔｅｄｏｎｌａｙｅｒ．Ｔｈｕｓ，ｔｈｅａｐｐｌｉｃａｂｉｌｉｔｙａｎｄａｃｃｕｒａｃｙｏｆｕｌｔｒａｓｏｎｉｃｎｏｎ－ｄｅｓｔｒｕｃｔｉｖｅｔｅｓｔｉｎｇｔｈｉｃｋｎｅｓｓｏｆｃｏａｔｅｄｌａｙｅｒｃａｎｂｅｖａｌｕｅｄ．Ｉｎｔｈｅｐｒｏｊｅｃｔ，ｓｕｒｆａｃｅｃｏａｔｅｄｌａｙｅｒｓｏｆｔｈｅｒｍａｌｓｐｒａｙｉｎｇｓａｍｐｌｅｈａｖｅｂｅｅｎｓｔｕｄｉｅｄ．Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｆｉｒｓｔｌｙｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄｕｌｔｒａｓｏｎｉｃｅｃｈｏｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｉｓｍｏｄｕｌｅ，ａｎｄｂａｓｅｄｏｎｔｈｉｓｍｏｄｕｌｅａｎａｌｙｚｅｄｗｈｉｃｈｉｓｃｏｎｎｅｃｔｅｄｔｈｅｔｈｉｃｋｎｅｓｓｏｆｃｏａｔｅｄｌａｙｅｒ，ａｎｄｔｈｉｓｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｉｓｔｈｅｔｉｍｅｗｈｉｃｈｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎｅｃｈｏｉｓｉｎｃｅｐｔｅｄｂｙｄｅｔｅｃｔｏｒｆｒｏｍｔｈｅｏｆｗａｖｅｌｅｔｗａｖｅｌｅｔｉｎｔｅｒｆａｃｅｏｆｃｏａｔｅｄｌａｙｅｒａｎｄｂａｓａｌｂｏｄｙ．Ｂａｓｅｄｏｎｇｏｏｄｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｔｒａｎｓｆｏｒｍｉｎｔｉｍｅ—ｆｒｅｑｕｅｎｃｙｄｏｍａｉｎａｎｄｓｉｇｎａｌｓｉｎｇｕｌａｒｉｔｙｄｅｔｅｃｔｉｎｇ，ｔｒａｎｓｆｏｒｍｍａｘｉｍａｍｅｔｈｏｄｗａｓａｃｃｅｓｓｅｄｅｘｃａｖａｔｅｄｔｈｅｕｓｅｆｕｌｗａｖｅｌｅｔｔｏｐｒｏｃｅｓｓｔｈｅｓｉｇｎａｌｓｃｏａｔｅｄｃｏａｔｅｄｌａｙｅｇｔｈｅｎｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｎｔｈｅｔｈｉｃｋｎｅｓｓｏｆｌａｙｅｒｉｎｔｈｅｆｉｇｕｒｅｏｆｏｆｃｏａｔｅｄｌａｙｅｎｔｒａｎｓｆｏｒｍｍｏｄｕｌｕｓｍａｘｉｍａ，ａｎｄｏｎｔｈｅｎｃａｌｃｕｌａｔｅｄｔｈｅｔｈｉｃｋｎｅｓｓＴｈｅｒｅｓｕｌｔｐｒｉｎｃｉｐｌｅｔｈｅｔｈｉｃｋｎｅｓｓｏｆｅｐｏｘｙｌａｙｅｒｗｉｔｈｕｌｔｒａｓｏｎｉｃＮＤＴｍｅｔｈｏｄｓｈｏｗｓｔｈａｔｔｈｅｗａｖｅｌｅｔｏｆｔｒａｎｓｆｏｒｍｍｏｄｕｌｕｓｍａｘｉｍａｍｅｔｈｏｄｓｉｇｎａｌｓ，ａｎｄｔｈｅｃｏａｔｅｄｉｓａｐｐｌｉｃａｂｌｅｉｎｔｈｅｓｉｎｇｕｌａｒｉｔｙｄｅｔｅｃｔｉｏｎｏｆｔｈｅｃｏａｔｅｄｌａｙｅｒｓｉｎｇｕｌａｒｉｔｙｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｅｄｔｏｌａｙｅｒｏｎｔｈｅｔｉｍｅｕｌｔｒａｓｏｎｉｃａｒｒｉｖｅｄｏｎｔｈｅｉｎｔｅｒｆａｃｅｏｆａｎｄｂａｓａｌｂｏｄｙ．Ａｎｄｕｌｔｒａｓｏｎｉｃｎｏｎ—ｄｅｓｔｒｕｃｔｉｖｅｔｅｓｔｉｎｇｍｅｔｈｏｄｉｓａｐｐｌｉｃａｂｌｅｌａｙｅｒ．ｔｈｅｔｈｉｃｋｎｅｓｓｏｆｃｏａｔｅｄ．ＩｎｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｏｆｕｌｔｒａｓｏｎｉｃＮＤＴｍｅｔｈｏｄｏｎｔｈｅｔｈｉｃｋｎｅｓｓｏｆｃｏａｔｅｄｌａｙｅｒ，ｔｈｅｓａｍｐｌｅｏｆＡ１ｃｏａｔｅｄｌａｙｅｒ，ＳＡＭａｎｄＨＡｃｏａｔｅｄｌａｙｅｒｗｅｒｅｄｅｔｅｃｔｅｄ．Ａ—ｓｉｇｎａｌｗａｓｄｉｒｅｃｔｅｄｃｏｎｔａｃｔｉｎｇ，ａｎｄｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｗａｓｐｉｃｋｕｐｏｎｗａｖｅｌｅｔｔｒａｎｓｆｏｒｍｍｏｄｕｌｕｓｍａｘｉｍａｍｅｔｈｏｄｂｙＭｅｘｈｗａｖｅｌｅｔ．ＴｈｅｒｅｓｕｌｔｓｏｎｔｈｅｔｈｉｃｋｎｅｓｓｏｆｐｉｃｋｕｐｂｙＡ１，ＳＡＭａｎｄＨＡｃｏａｔｅｄｌａｙｅｒｗｉｔｈｕｌｔｒａｓｏｎｉｃＮＤＴｍｅｔｈｏｄｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｔｈｅｖａｌｕｅｏｆａｎｕｌｔｒａｓｏｎｉｃｍｅａｓｕｒｉｎｇｈａｓｒｅｌａｔｉｖｅｅｒｒｏｒｉｓｉｎｔｈｅａｇｒｅｅｍｅｎｔｗｉｔｈｔｈａｔｏｎｍｅｔａｌｌｏｇｒａｐｈｉｃａｌｍｅｔｈｏｄ．Ａｎｄｔｈｅｒａｎｇｅｏｆ１％一１６％．ｏｎＡｇａｉｎｓｔｔｈｅａｃｃｕｒａｃｙｏｆｕｌｔｒａｓｏｎｉｃｎｏｎ—ｄｅｓｔｒｕｃｔｉｖｅｔｅｓｔｉｎｇｔｈｅｔｈｉｃｋｎｅｓｓｏｆｃｏａｔｅｄｌａｙｅｒ，ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎｗａｓｐｒｏｃｅｅｄｅｄｉｎｆｏｕｒｍａｊｏｒｉｎｆｌｕｅｎｃｉｎｇＩＩＩ无勋检测北京Ｔ业大学Ｔ学硕．Ｊｊ学位论文ｆａｃｔｏｒｓ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｏｆａｎａｌｙｓｉｓｓｈｏｗｔｈａｔｖａｒｉｅｄｔｈｉｃｋｎｅｓｓ，ｖａｒｉｅｄｓａｍｐｌｉｎｇｆｒｅｑｕｅｎｃｙ，ｖａｒｉｅｄｅｘｔｒａｃｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｏｎａｎｄｖａｒｉｅｄｗａｖｅｌｅｔｇｒｅａｔｌｙｉｍｐａｃｔｅｄｏｎａｃｃｕｒａｃｙｏｆｕｌｔｒａｓｏｎｉｃｍｅａｓｕｒｉｎｇｔｈｅｔｈｉｃｋｎｅｓｓｏｆｃｏａｔｅｄｌａｙｅｒ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓｕｌｔｒａｓｏｎｉｃｎｏｎ－ｄｅｓｔｒｕｃｔｉｖｅｔｅｓｔｉｎｇ；ｃｏａｔｅｄｌａｙｅｒ；ｗａｖｅｌｅｔａｎａｌｙｓｉｓ；ｗａｖｅｌｅｔｔｒａｎｓｆｏｒｍｍｏｄｕｌｕｓｍａｘｉｍａⅣ无勋检测独创性声明本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。

尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京工业大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意签名：盘如昌日期．趔星：』：关于论文使用授权的说明本人完全了解北京工业大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文保密的论文在解密后应遵守此规定）无勋检测第１市绛论第１章绪论１．１无损检测方法概述无损检测具有悠久的历史，它是指在不破坏被检测材料、零部件或设备的前提下，应用一定的检测技术和分析方法，对制造和使用过程中的被检测物体的内部结构、几何关系、物理性能与状态以及各种缺陷等加以测定，并按一定的准则对其做出评价的过程随着工业生产和实践的发展，无损检测技术也在不断的发展，其过程大致可归纳为以下三个阶段：（１）早期称为无损探伤，它的作用是在不损坏生产产品的前提下，发现人眼无法直接观察到的缺陷，以满足制造业与使用的要求２）第二阶段称为无损检测，它不但检验最终产品，而且要检测加工过程的工艺参数，是目前国内外最流行的术语。

３）第三阶段为无损评价，这是随着现代工业的发展，对产品质量要求的提高和断裂力学等原理用于材料和工件的极限寿命的设计思想的出现，由原来的探伤技术发展成为测伤技术，不仅要探出缺陷的有无及位置，而且还要测出缺陷的类型、尺寸、形状、取向以及对力学行为的影响等现代意义上的无损检测技术是随着各种测试技术、材料科学、电子技术与物理科学的发展而发展起来的制造业中的无损检测技术，对于改进产品质量，保证材料、零部件、产品的可靠性和生产过程的安全性，以及提高劳动生产率等都起着关键作用无损检测技术应用于产品的整个制造、服役过程中，它在产品的设计加工制造、成品检测以及设备服役的各个阶段都发挥着重要作用无损检测技术的重大意义还在于它在新材料和新加工方法研究中的关键性作用现代制造业的发展，对具有不同优良性能的新材料提出越来越高的要求，这些新材料的相应的加工方法往往由于材料本身的原因或加工工艺过程的特点，必须进行无损检测实践表明，研究新的检测方法可以使新材料、新工艺的优化设计变得更加有效【１１由此可知，无损检测在现代制造业的各个方面都有着广泛的作用，是现代制造业的重要内容在一定程度上，无损检测技术的高低反映了一个国家的制造业水平。

因此，各国对无损检测技术的研究都非常重视例如，美国为了保持其科学技术在世界上的领先地位，在１９７９年的政府工作报告中，提出要成立六大技术中心，其中之一就是无损检测技术中心日本认为现代工业是建立在无损检测的基础上的，工业中坚持普遍采用无损检测技术，才能使其产品质量大大提高，从而占领国际市场德国是应用无损检测技术方面最为先进的国家，这是德国的机器制造业保持领先水平的重要因素前苏联对无损检测也很重视，政府把资金无勋检测。