Abstract: C.-L. Yang, W. Feng, C.-L. Bian, X.-J. Zhou, J.-Y. Chai (2019)

To recognize minor defect echoes from metallic material ultrasonic testing signals, the recurrence analysis method was used to analyze ultrasonic detecting signals. By modeling the backscattering signal, we describe its components. In the ultrasonic detection signal, the defect echo signal will affect the recurrence characteristics of the system. In this study, we employ the recurrence analysis method to study the backscattering defect and defect-free signals of a low carbon steel testing specimen with a diameter of 120 mm. This specimen was artificially simulated with a 0.8-mm flat bottom hole. Through reasonable parameter selection, we performed recurrence analyses of the backscattering signals intercepted from the detection signals and produced recurrence plots. A comparison with the recurrence plot of non-defective signals showed that the defect signal will produce an obvious white cross stripe in its recurrence plot. We further studied the recurrence characteristic quantities of the backscattering signals with defects by conducting a recurrence quantification analysis. The results show that the three characteristic quantities, including trapping time, determinism, and entropy, are more sensitive to the defect signals, and all exhibit obvious peaks at the defect location.

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Micro defects detection in metallic materials based on recurrence analysis of ultrasonic backscattering signal