为验证传感涂层在钢筋混凝土梁电阻层析成像技术(ERT)裂缝检测中的可行性,提高裂缝的ERT检测精度,首先通过试验获得传感涂层力学性能与电学性能的相关性,再将传感涂层用于采集钢筋混凝土梁三点弯曲试验过程中的电势差数据,最后用差分ERT算法对混凝土梁裂缝进行成像检测。试验结果表明,传感涂层的力学韧性及其与混凝土的连接性较好,应变小于0. 35%时应变与电导率呈线性相关,裂缝处传感涂层未出现脱离现象,ERT检测的原始数据可靠性较高。差分算法重建图像可提供混凝土裂缝的定性信息,能可视化检测出裂缝的位置及分布形态,较传统的直接ERT混凝土缺陷检测方法精度更高,实用性更强。

研究多模式全聚焦方法对钢板对接焊缝内部不同倾斜角度缺陷的定量能力。以矩形刻槽代表焊缝内的条状缺陷，采用有限元方法获取刻槽单频散射系数，同时与波传播模型结合进行全矩阵数据模拟，对倾角不同的刻槽进行仿真成像。结果表明，LL-L，TT-T，TT-L等3种半跨模式可覆盖0°~40°倾角的缺陷，TL-LT，LL-LL，TL-TL，TT-TL，TT-LL等5种全跨模式可覆盖10°~70°倾角的缺陷，对缺陷角度表征能力最佳，应在实际检测中优先考虑。另外，刻槽长度定量易受散射强度影响，用同一阈值进行定量识别并不适合全部模式。

针对小口径管道内检测场景，提出了基于MEMS惯导系统的小口径油气管道中心线测绘技术，自研了基于捷联惯导平台的速度、位姿与位置解算算法。根据捷联惯导、轮式里程计的误差方程，使用卡尔曼滤波器对IMU输出信息进行补偿矫正，最后融合地表磁标记信息获得高精度的管道中心线位置信息。利用某内检测项目的实际检测数据进行算法效果验证，并对比了纯惯导方案与多传感器融合方案的效果。结果表明，提出的导航算法可以将检测精度控制在每公里1 m以内，改善了纯惯导测量的检测效果，满足工程应用对检测精度的要求。

混凝土结构受载损伤破裂过程伴随着声发射(AE)现象,其损伤的积累会影响AE信号能量的衰减效应。为进一步探究材料损伤和AE信号能量衰减之间的关联模式,进而利用能量衰减规律对混凝土损伤程度进行量化表征,对钢筋混凝土梁三点弯曲破坏的全过程进行了AE监测,并根据损伤定位结果实时计算了能量衰减系数,通过衰减系数的时程变化确定了混凝土损伤发展的三个阶段,提出了基于AE能量衰减系数的混凝土损伤评估方法。试验结果表明,该方法可实时量化评估混凝土试件的损伤状态,并对试件宏观裂纹出现后承载模式的转变进行预警。

针对复合材料层合板结构缺陷的快速检测定位，提出了一种基于超声导波的复合材料缺陷检测图嵌图卷积神经网络模型（G-GCN）。G-GCN通过构建导波信号相互关系的时空特征高级表征图，由局部-全局变换构建局部图，以表征单个导波信号内的相互关系信息；再基于局部图构建全局图，表征多个导波信号之间的相互关系信息；然后利用全局图输入图卷积神经网络模型训练学习，输出相应的复合材料缺陷预测，实现极少量传感器条件下的快速精准缺陷检测与定位。最后搭建了超声导波复合材料检测试验平台，验证了G-GCN的先进性和可靠性。

为了对钢筋锈蚀进行监测,基于压电超声导波法,采用埋置于混凝土内部贴附于钢筋两端的压电传感器,对电加速锈蚀的纯钢筋和混凝土中的钢筋以及未电加速方式锈蚀的混凝土中钢筋进行主动锈蚀监测。监测结果表明,在钢筋锈蚀过程中,其超声导波信号振幅变化可以明显监测到腐蚀的5个阶段,即钝化脱钝-起锈-脱黏-继续锈蚀-严重锈蚀;且导波信号振幅不随着锈蚀的加深而持续降低,而是具有一定的变化规律。使用超声导波监测包裹于混凝土中的钢筋锈蚀时,可以直接通过测定导波信号振幅不同阶段来区分钢筋所处的腐蚀阶段。该结论为工程实际监测提供了有力的数据支撑和支持。

为提高汽车轮毂的检测效率和降低检测成本，依据轮毂激光焊缝的结构特点，设计了一套全自动汽车轮毂焊缝相控阵检测系统。其采用轮毂卧式自转、相控阵电子扫描的扫查方式来识别缺陷区域与焊缝熔深区域。该系统可实现全型号轮毂的全自动输送、全自动上下料和全自动检测，无需人工操作，检测效率高；中空水浸池结构可实现非接触式水浸耦合，相控阵探头磨损为零，大大降低了检测成本，并且核心零部件不用浸泡水中，可靠性好。采用检测样轮进行检出率和准确率验证。结果表明，该系统能快速高效地对直径不大于680 mm的汽车轮毂内部激光焊缝进行全自动超声C扫描成像检测，预制缺陷检出率为100%。

利用拉伸试验机和超声应力检测仪,对水电机组蜗壳螺栓45钢进行轴向拉伸,测定其在拉伸过程中的应力值和对应的超声波纵波和横波的传播时间,获得超声波纵波与横波的声时比,即超声纵波与横波的波速比,建立弹性应力与超声波纵波与横波声时比之间的定量关系,为利用超声波实时测定螺栓弹性应力提供依据。结果表明,在45钢所承受的轴向弹性应力处于钢的弹性变形范围内时,超声波纵波与横波声时比与弹性应力之间呈线性关系,为σ=-50 249.8 S_l/S_t+90 536.1。通过实际测定应力值对超声波纵波与横波声时-应力模型测定出的应力值进行验证,结果表明,利用超声波纵波与横波测定的应力值与实际应力值之间的最大误差为2.36%,满足工程要求。

数据线的虚焊是数据线焊接过程的常见缺陷,严重影响数据线的验收与后续使用。目前针对该类缺陷多采用目视检测方式进行判断,工作效率低下,漏检率较高。已有的机器视觉算法多针对金属表面的焊缝、孔洞等缺陷进行检测,很少有算法专门对数据线的焊接质量进行检测。据此,设计了一种基于机器视觉的数据线焊接质量检测方法,首先通过角点检测分割原始图像得到待检测区域图像,再利用彩色图像局部二值模式(LBPC)分割待检测区域;然后利用轮廓检测和形态学运算获取各区域轮廓,根据轮廓特征对焊接缺陷进行分类;最后利用支持向量机(SVM)进行分类统计。试验结果表明,所提检测方法缺陷分类准确率为96%,针对性强,操作简单,具有较高的实用性。

压力容器设备制造过程中,许多特殊对接焊缝结构难以使用常规的TOFD检测工艺对其进行体积性检测。针对一种不等厚度锥体与筒体优角对接环焊缝的TOFD检测进行分析研究,从TOFD基础理论、特殊试块设计制作、TOFD扫描计划编制、检测验证以及最终检测结果进行了介绍,结果表明,该检测方法可应用于工程实践。

为了获得高精度工业CT尺寸测量结果，针对工业结构中常见的圆柱体提出了一种亚体素CT图像尺寸测量方法。首先使用MarchingCubes方法检测边缘点和法线，然后顶点沿着法线方向移动到梯度最大值处，最后采用点云分割方法获得圆柱体直径。在仿真数据中验证了该方法的测量精度优于全局表面测定方法的测量精度，具有一定的工程应用价值。

针对硬阈值函数在阈值处不连续、软阈值函数虽然为连续函数但有固定偏差的问题,在分析了硬阈值函数、软阈值函数和几种代表性的改进阈值函数的优缺点后,提出一种改进阈值函数的小波去噪算法,并利用MATLAB软件进行了仿真验证,结果表明,所提出的改进阈值函数具有较好的去噪效果。进一步将该算法应用到超声波衍射时差(TOFD)检测图像的去噪中,结果表明所提出的改进阈值函数在TOFD检测中具有较好的应用效果。

为了保证螺栓处于稳定的连接状态,螺栓上需要施加一定大小的紧固力。现阶段,在役螺栓紧固力的测量仍是一个技术难题。提出了利用超声横波、纵波的双波声时比值法测量螺栓紧固力,并进行了测量验证,结果表明:双波法有较高的检测精度。研究了影响双波法测试精度的因素,提出了温度修正系数以补偿温度对螺栓紧固力测量的影响。该方法实现了在役螺栓紧固力的测量,具有较高的工程应用价值。

预应力混凝土结构广泛应用于公路和铁路桥梁建设中。受收缩徐变、荷载和温度等因素影响,混凝土在长期服役过程中可能会发生开裂,导致钢筋锈蚀或服役性能的劣化。已有的人工巡检和光纤传感等方法监测混凝土开裂时存在时效性和可靠性低等问题。基于漏磁效应和应力致磁化效应,研发了预应力混凝土结构开裂弱磁传感器并进行了可靠性分析和工程应用。结果表明,该弱磁传感器具有较高的灵敏度和可靠性,初步监测结果已得到大桥管理部门的证实,该系统可以实现对预应力混凝土开裂的实时、长期和自动化监测。

旋转机械的特性决定了其在运行中可能会出现碰摩故障并且不易停机检修,所以旋转机械的碰摩定位是一个亟需解决的问题。针对此问题,提出了利用声发射信号特性的参数定位方法,并采用改进的聚类算法优化定位结果。该方法能够在旋转机械运行时进行检测,并且能够准确对碰摩源进行定位。试验结果表明,与时差定位算法相比,提出的方法可以更有效地分离出碰摩源,而且经过改进后的聚类算法运行速度更快。

针对拉挤梁风电叶片相控阵超声检测时,信号受叶片特殊结构及材料各向异性影响出现数据信噪比低、缺陷识别困难的问题,通过分析叶片结构及其典型缺陷,明确相控阵超声图像信号与叶片结构的对应关系,并提出了高效、准确的数据分析流程。试验结果表明,该方法有助于提高风电行业数据分析工作的质量。

针对超声自动C扫描系统检测过程中的超声A扫描信号闸门调节展开研究,提出了一种适用于变厚度工件的多闸门动态跟踪方法。其基本原理是在变厚度工件的上下表面回波之间设置检测闸门,同时跟踪上表面回波与底面回波,改善脉冲反射法检测过程中变厚度工件上表面或底面的界面变化导致的回波位置变动现象,降低干扰波影响,将闸门记录的有效数据最大化。最后,通过对含有人工缺陷的变厚度不锈钢板的水浸超声检测,验证了多闸门动态跟踪方法的可行性。

针对高温环境钛合金损伤在役监测需要,提出了采用声发射技术对其进行实时动态监测。通过模拟真实机匣内高温环境,对TA15钛合金进行高温拉伸损伤力学声发射监测试验。确定了钛合金为波导杆的材料,将焊接了波导杆的钛合金试件进行不同拉伸速率下的高温拉伸试验。试验结果表明,不同温度下TA15钛合金的力学性能呈现有规律的变化,声发射技术可以成功地监测和表征钛合金的损伤演变,计数能够明显地反映出高温下拉伸试验的不同力学阶段。

针对风电塔筒疲劳寿命难以有效预测的问题，提出了基于声发射特征参数融合退化曲线和PSO-LSTM （粒子群-长短时记忆）寿命预测模型的疲劳寿命预测方法。首先在实验室条件下基于声发射技术采集风电塔筒原材料（Q355E）疲劳全过程的声发射信号，从原始信号的时域与频域特征中提取特征参量，之后应用PCA （主成分分析）方法对特征参量进行融合，将第一主成分作为融合之后的特征曲线；最后以LSTM模型为基础，使用PSO算法优化模型参数，并建立PSO-LSTM模型来进行寿命预测。结果表明，使用优化模型的预测精度比单一模型的要高，具备一定的工业前景。

将目标检测网络Faster-RCNN应用在船舶焊缝X射线缺陷图像检测中，探讨了Faster-RCNN在X射线焊缝缺陷检测中的效果。针对船舶工业中的X射线焊缝图像，首先采用CLAHE方法对焊缝X射线图像进行预处理，并将焊缝中存在的气孔、裂纹、未熔合等5种具有典型特征的缺陷作为识别目标进行标注并对数据进行增强。在目标识别上，采用ResNet-50作为主干网络来减少梯度弥散现象提高模型准确率，并针对焊缝缺陷目标小的特点对RPN网络锚点参数进行改进优化，同时引入FPN网络提取缺陷特征。最后与其他检测算法进行对比，试验结果表明，该数据集在模型上的m_AP值达到96.33%，可以满足X射线焊缝缺陷自动化辅助检测要求。

焊缝广泛存在于工业现场,基于X射线检测的焊缝质量检测对维护生产生活的正常运行至关重要。然而,高质量的X射线检测图像比特数高,因此,焊缝图像处理系统存在读取缓慢、功耗高和实时性差等问题。提出了一种基于沃尔什-哈达玛变换的焊缝X射线图像压缩方法。该方法基于沃尔什-哈达玛变换的能量集中性质实现图像优化,保留焊缝图像的重点特征边界;利用量子粒子群算法实现对焊缝图像沃尔什-哈达玛变换的压缩参数自适应寻优。实际生产现场图像的验证结果表明压缩图像大小为原图像的十分之一时,所提方法能最大程度地保留焊缝特征与图像质量,能提高基于X射线图像的焊缝检测效率。

标准验证是保证国家标准的科学性、规范性、适用性、时效性,提高国家标准质量的有效手段。介绍与分析了2023年即将发布的三项混凝土声发射检测国家标准的验证过程,旨在提升标准的科学性、合理性及实用性,确保标准有效实施。

为解决输变电设备外绝缘表面防护涂层质量检测难题,基于锁相红外热成像技术,自主研制了一款锁相红外热成像设备并进行检测试验。研制的系统采用LED(发光二极管)作为热激励源,具有启动时间短、寿命长、加热更均匀等优点。经试验验证,该锁相红外热成像系统可检测出防护涂层内部异物、防护涂层不均匀等问题,同时可以实现防护涂层厚度的测量,有望为防护涂层质量检测提供一种新方法。

为了对桥式起重机的损伤情况进行判断，提出了一种基于声发射信号强度与持续时间关系的裂纹损伤检测方法。该方法通过对不同工况下声发射信号的持续时间和信号强度的关联点图的对比分析，提出了一种用于检测裂纹损伤的斜率趋势指标，并对桥式起重机主梁完整结构和与其材料相同的预制裂纹试验件进行了试验。结果表明，无缺陷起重机结构与缺陷起重机结构获得的关联图具有不同的斜率趋势，可以为起重机损伤情况的判断提供参考。

飞机座舱密封系统是高空飞行中保障乘员生命安全的重要气密系统，需要定期或应急开展气体泄漏检测工作。传统检测方式错检、漏检率高，噪声环境复杂，难以实现定量检测并准确辨识气体泄漏信号。基于此，利用超声检测原理和座舱密封系统气体泄漏的小孔泄漏特征，根据气体泄漏孔处超声信号声压、声强与气体泄漏量之间的对应关系，推导得到座舱密封系统气体泄漏定量检测模型；针对强背景噪声环境下气体泄漏信号的检测需求，提出了改进的混沌Duffing振子方程，通过混沌阈值与噪声标准差、最大Lyapunov指数、系统相轨迹状态变化对比分析，以及开展飞机座舱气体泄漏检测实例分析，验证了该方法更适用于飞机座舱密封系统的气体泄漏信号辨识。

针对超声导波相控阵方法中相位控制参数缺少距离和频率变量的不足,提出了多阵列超声导波频相联控激励下复合材料损伤聚焦成像方法。相比于标准的超声导波相控阵技术,该方法通过在各阵元上设置不同的激励频率,实现了在复合材料板上对点的角度-距离聚焦扫查和损伤定位。首先,建立了多阵列超声导波频相联控激励聚焦信号模型;其次,设计了一种分布式多输入多输出(MIMO)线性阵列,对监测区域逐点聚焦扫查,并建立阵列超声导波损伤回波接收,运用多重信号分类(MUSIC)方法,实现复合材料损伤成像。玻璃纤维板的仿真和试验结果表明,该方法对复合材料具有较好的聚焦性能,较高的损伤成像和定位精度。

地铁隧道盾构管片壁受工作环境中的腐蚀性离子作用,会产生腐蚀破坏,给隧道安全带来隐患,甚至可能减少隧道服役寿命,为此有必要对地铁隧道盾构管片壁进行检测。笔者结合合成孔径聚焦超声成像技术,对管片壁厚腐蚀破坏程度进行检测。首先,构建正演模型,对混凝土腐蚀结构进行有限元仿真分析,分析混凝土结构不同腐蚀程度对超声成像结果的影响;然后,分别对素混凝土平台和盾构管片构件进行检测试验。试验结果表明,超声成像技术可以快速、准确地实现素混凝土和盾构管片腐蚀状况的检测,可作为一种有效方法应用于地铁隧道工程检测中。

基于声发射(AE)信号和计算机断层扫描(CT)成像技术,开展了高温复合材料的内部损伤状态分析。通过声发射技术获得复合材料损伤时的宏观应力波信号,分析得到声发射信号的频率等波形特征参数;通过计算机断层扫描得到复合材料结构内部微细观三维损伤图像,判断存在的损伤类型。结果表明,不同工艺陶瓷基高温复合材料在拉伸载荷下,内部会产生不同类型的损伤,纤维束与基体之间的脱黏开裂所对应的声发射信号特征频率为44 kHz,基体失效的特征频率为150 kHz,纤维束断裂损伤的特征频率为250 kHz。

针对现有钢筋混凝土腐蚀检测方法的局限性,提出了基于微波透射法和反射法的输变电线路钢筋混凝土结构腐蚀无损检测方法;建立了矩形波导扫描钢筋混凝土基础仿真模型,分析了钢筋腐蚀前后散射参量S₂₁和S₁₁的变化规律,研究了波导工作频率对检测效果的影响,并通过开展钢筋混凝土结构微波无损检测试验,验证了仿真方法的有效性。试验结果表明,根据钢筋腐蚀前后S₂₁和S₁₁幅值的变化,可实现钢筋混凝土结构的腐蚀检测;透射检测法受频率影响较小,而反射检测法受频率影响较大,需根据腐蚀部位及尺寸合理选择波导工作频率。

灌浆套筒灌浆缺陷严重削弱预制装配式结构性能,需要发展有效的检测方法。在灌浆套筒表面黏贴压电陶瓷传感器,对直接接收信号进行时间反转处理,得到具有高信噪比的超声聚焦信号,借助快速傅里叶变换和归一化小波能量熵算法,对水平连接和竖向连接形式的套筒不同灌浆程度的聚焦信号进行频谱及能量分析。结果表明,相对于直接接收信号,经过时间反转算法处理的聚焦信号将幅值提高了25. 4 dB,聚焦信号更适用于复杂连接环境下的套筒灌浆缺陷检测;基于归一化小波能量熵的缺陷评价指标可以定量反映灌浆套筒内部缺陷程度。

空洞、分层是钎焊接头中常见的缺陷,其面积大小对钎焊接头的质量会产生很大影响。为了能够准确、高效地计算缺陷面积,提出了一种缺陷识别算法,对缺陷进行标记。首先采用超声显微检测技术对钎焊工件进行检测,生成超声C扫描图像;然后采用基于阈值的图像分割方法对C扫描图像进行二值化处理,最后利用缺陷识别算法标记缺陷和计算缺陷面积,提高了工件缺陷检测的准确率和效率。

电磁无损检测技术是实现钢丝绳状态监测的重要方法。从钢丝绳的电磁检测方法、信号预处理、特征提取和定性判断及定量分析等4方面对钢丝绳电磁检测技术进行综述。概述了钢丝绳电磁检测技术的研究现状和相关进展;探讨了不同检测技术对钢丝绳缺陷检测的影响;并从信号处理角度分析了常用的降噪方法,特征提取算法和定性及定量分析方法,论述了股波、振动等噪声对钢丝绳缺陷信号的影响及对应的降噪方法;在对比特征提取算法优缺点的基础上给出了损伤定性判定及定量分析的有效方法。最后,探讨了钢丝绳电磁检测技术的不足和未来发展方向。

反应堆压力容器（RPV）的安全性是衡量核电安全的重要指标，而超声检测是RPV役前和在役检测监督的重要手段之一。以RPV厚壁筒体焊缝为对象，开展相控阵超声检测技术探讨，通过理论分析、仿真与试验对超声检测技术的探测和定量能力进行评估和验证，并与常规超声检测工艺进行了对比分析。结果证明，相控阵超声检测技术的探测能力和定量精度均可达到ASME规范中能力验证的要求，并且所采用的工艺能大幅提高检测可靠性、灵活度和效率。