[發(fā)明專利]一種基于超聲TOFD法的近表面缺陷定量化檢測方法無效
| 申請?zhí)枺?/td> | 201010115420.6 | 申請日： | 2010-03-01 |
| 公開（公告）號： | CN101806777A | 公開（公告）日： | 2010-08-18 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 遲大釗;剛鐵;姚英學;周安;袁媛 | 申請（專利權(quán)）人： | 哈爾濱工業(yè)大學 |
| 主分類號： | G01N29/07 | 分類號： | G01N29/07 |
| 代理公司： | 哈爾濱市松花江專利商標事務(wù)所 23109 | 代理人： | 張宏威 |
| 地址： | 150001 黑龍*** | 國省代碼： | 黑龍江;23 |
| 權(quán)利要求書： | 查看更多 | 說明書： | 查看更多 |
| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 基于 超聲 tofd 表面 缺陷 量化 檢測 方法 | ||
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于超聲波檢測領(lǐng)域，涉及一種基于超聲衍射時差法的近表面缺陷定量化檢測技術(shù)。
背景技術(shù)
超聲衍射時差法，簡稱超聲TOFD(Time?of?Flight?Diffraction)法，是一種基于接收缺陷端部的衍射信號對缺陷進行定位定量測量的無損檢測手段，適合于大厚度的焊縫結(jié)構(gòu)缺陷的檢測。采用超聲TOFD法存在著對近表面缺陷不敏感的技術(shù)問題。為了解決這一問題，論文1：張銳等，超聲衍射一回波渡越時間方法焊縫裂紋原位定量無損估計，機械工程學報，2000，36(5)：54～57提出了超聲TOFD和脈沖回波相結(jié)合的檢測方法，該項技術(shù)有效提高對近表缺陷的識別，但需要附加檢測設(shè)備。論文2：Chi?Dazhao?et?al，Background?removal?and?welddefect?detection?based?on?energy?distribution?of?image(基于能量分布的圖像背景去除和缺陷識別)China?Welding，2007，16(1)：14～18提出了一種基于信號及圖像處理的方法，通過濾除與近表面缺陷混疊的側(cè)向波，提取近表面缺陷信號并對其進行定量測量，該方法提高了近表面缺陷的辨識能力，但是當各測點信號中側(cè)向波時基抖動以及能量幅度變化較大時，該方法存在側(cè)向波抑制不完全或損傷近表面缺陷信號的問題。哈爾濱工業(yè)大學在2009年12月17日申請的、申請?zhí)枮?00910311663.4的發(fā)明專利申請《一種基于超聲TOFD的近表面缺陷識別方法》中公開的技術(shù)方案，在常規(guī)TOFD法的基礎(chǔ)上，提出了一種縱波二次底面反射法，該方法采用A、B、D三種掃描方式，并且不需采用輔助硬件設(shè)施，無需信號及圖像處理即可發(fā)現(xiàn)被檢測體中的近表面缺陷，因此該方法克服了常規(guī)TOFD法對近表面缺陷不易于識別的問題。為了獲取準確的缺陷橫向位置及埋藏深度位置，該方法一般需在缺陷上方檢測面做跨越焊縫的B掃描，在獲得的B掃描圖像上來判斷缺陷的準確位置。但是，B掃描圖像的獲取要在焊縫余高去除加工后才能進行，當存在焊縫余高的高度較大時，B掃描檢測的可達性差或不可達。而當焊縫的橫向尺寸小時，不滿足B掃描檢測所需的空間，因此缺陷在焊縫中的準確位置信息也很難獲取。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為解決現(xiàn)有采用B掃描實現(xiàn)缺陷定位的方法中，所述B掃描的過程受焊縫的高度和寬度的影響比較大，測量對象受限制的問題，提供一種基于超聲TOFD法的近表面缺陷定量化檢測方法。該方法的具體步驟為：
步驟一：根據(jù)被檢測體的厚度h及兩個超聲波探頭發(fā)出的超聲波在被檢測體中的折射角度θ，調(diào)整兩個超聲波探頭之間的距離S，使S滿足：S≈4×h×tgθ，并檢測系統(tǒng)的時間延遲t0；
步驟二：在被檢測焊縫上標記xyz三維檢測坐標系，所述坐標系為直角坐標系，其中，z軸與被檢測焊縫的中心線相重合，x軸位于被檢測焊縫所在表面，并且待檢測的缺陷端部位于xy平面上；所述的兩個超聲波探頭位于x軸上，并且兩個超聲波探頭以原點為中心對稱，對被檢測體進行A掃描，獲取第一列A掃描信號，根據(jù)所述A掃描信號與步驟一獲得的時間延遲t0計算缺陷波在被檢測焊縫中的傳播距離S1；然后以xy平面內(nèi)的兩個超聲波探頭的聲入射點A、B為橢圓的兩個焦點，以2a1＝S1作為橢圓的長軸，以作為橢圓的短軸，獲得位于xy平面的y軸負半軸的半橢圓的方程式；
步驟三：保持一個超聲波探頭位置不動，將另一個超聲波探頭沿x軸移至B′處，然后再次對被檢測體進行A掃描，獲取第二列A掃描信號，根據(jù)所述A掃描信號與步驟一獲得的時間延遲t0計算缺陷波在被檢測焊縫中的傳播距離S2，然后以xy平面內(nèi)的兩個超聲波探頭的聲入射點A、B′為橢圓的兩個焦點，以2s2＝S2作為橢圓的長軸，以作為橢圓的短軸，獲得位于xy平面的y軸負半軸的半橢圓的方程式；
步驟四：將步驟二獲得的半橢圓的方程和步驟三獲得的半橢圓的方程進行聯(lián)立求解，獲得兩個半橢圓的交點坐標(x1、y1)，則缺陷端部D在焊縫中的橫向位置為x1，缺陷端部在焊縫中的埋藏深度為2h-|y1|。
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