該檢測系統(tǒng)的工作原理基于超聲波在材料中的傳播特性：當(dāng)超聲波垂直入射至材料表面時(shí)，硬化層因組織結(jié)構(gòu)致密、晶粒細(xì)化，對超聲波的吸收和散射損耗小，呈現(xiàn)出近乎透明的傳播特性；而未硬化區(qū)域因晶粒粗大、組織疏松，會對超聲波產(chǎn)生強(qiáng)烈的背向散射。測試探頭系統(tǒng)采用高頻寬帶超聲換能器，可實(shí)時(shí)捕捉從材料內(nèi)部返回的后向散射信號，信號經(jīng) IZFP 專用測試電子元件進(jìn)行濾波、放大和模數(shù)轉(zhuǎn)換等預(yù)處理后，輸入至集成了深度學(xué)習(xí)算法的分析模塊。
該模塊通過建立材料聲學(xué)特性與硬化層深度的映射模型，結(jié)合自適應(yīng)閾值分割和多層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化算法，能夠有效去除噪聲干擾，精確識別硬化層與基體材料的界面回波。經(jīng)大量實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，該方法在檢測深度大于 1.5 mm 的工件時(shí)，檢測精度可達(dá) ±0.1 mm，且重復(fù)性誤差控制在 3% 以內(nèi)。在與傳統(tǒng)金相法、硬度梯度法等破壞性檢測方法的對比測試中，針對齒輪、軸類等典型感應(yīng)淬火工件，其硬化層深度測量結(jié)果的吻合度超過 95%。
在表面硬化產(chǎn)品的高質(zhì)量生產(chǎn)場景中，傳統(tǒng)破壞性檢測需對工件進(jìn)行切片、研磨、腐蝕等復(fù)雜工序，不僅檢測周期長（單件檢測耗時(shí)約 2-4 小時(shí)），且檢測后工件無法回用，導(dǎo)致生產(chǎn)成本顯著增加。該無損檢測技術(shù)通過非接觸式在線檢測，可將單件檢測時(shí)間縮短至 30 秒以內(nèi)，同時(shí)避免了材料浪費(fèi)，顯著提升了生產(chǎn)過程中的質(zhì)量控制效率，為精密機(jī)械制造、汽車零部件等行業(yè)提供了兼具高精度與經(jīng)濟(jì)性的檢測解決方案。
