面向晶粒尺寸的超声多尺度衰减评价方法

金属学报, 2015, 51(1): 121-128. doi: 10.11900/0412.1961.2014.00369

面向晶粒尺寸的超声多尺度衰减评价方法

1.中南大学CAD/CAM研究所,长沙410075;中南大学粉末冶金国家重点实验室,长沙410083

2.中南大学CAD/CAM研究所,长沙410075

3.中国兵器科学研究院宁波分院,宁波315103

4.中南大学粉末冶金国家重点实验室,长沙410083

基金项目: 国家自然科学基金项目61271356,51205031和51105045,国家高技术研究发展计划项目2012AA03A514,湖南省自然科学基金项目14JJ2002及中国博士后科学基金项目2014M562126资助 Supported by National Natural Science Foundation of China (Nos.61271356,51205031 and 51105045),High Technology Research and Development Program of China (No.2012AA03A514),Natural Science Foundation of Hunan Province (No.14JJ2002)and China Postdoctoral Science Foundation (No.2014M562126)

关键词：晶粒尺寸 , 超声无损评价 , 多尺度分析 , 衰减系数

ULTRASONIC EVALUATION METHOD FOR GRAIN SIZE BASED ON MULTI-SCALE ATTENUATION

Keywords： grain size , ultrasonic nondestructive evaluation , multi-scale analysis , attenuation coefficient

用小波变换获取超声波能量的时间-尺度分布,研究衰减系数随尺度的分布规律,定义加权的超声多尺度衰减系数,结合粒子群算法设计的最优尺度组合及其归一化权重分配策略,建立晶粒尺寸的超声多尺度衰减评价模型.选用304不锈钢进行实验,其衰减系数-尺度分布图表明超声波在小尺度下衰减迅速,体现了高散射材料中衰减的频率特征;而随着试样晶粒尺寸增大,整个尺度范围内的衰减都明显加剧.实验结果显示,声速法、传统衰减法与本方法的最大系统误差分别是+12.57％,+5.85％和-1.33％.对金相法测得平均晶粒尺寸为103.5 μm的验证试样用3种方法进行评价,结果分别为(110.4±7.8),(98.2±6.6)和(101.7士3.9) μm.本方法不仅可降低系统误差,且随机误差也被小波变换的恒Q滤波特性有效抑制.

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