[發明專利]復雜曲面微缺陷的陣列超聲檢測技術

無效

• 申請號: 201110360389.7
• 申請日: 2011-11-15
• 公開（公告）號: CN102426194A
• 公開（公告）日: 2012-04-25
• 發明（設計）人: 徐春廣;李喜朋;劉釗;肖定國;潘勤學;孟凡武;周世圓;趙新玉;郝娟;宋文濤;曹現東
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: G01N29/04
• 分類號: G01N29/04;G01N29/44
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

一、技術領域

本發明涉及陣列超聲檢測技術，具體說是通過陣列超聲技術可實現一種快速化檢測復雜曲面內部≤1mm微細小缺陷的超聲波檢測技術，可廣泛應用于航空、航天、武器、汽車、醫療等大批量生產具有復雜曲面構件的領域。

二、背景技術

目前的檢測技術對具有復雜曲面結構構件的檢測效率不能適應自動化生產下的高速檢測的需求。主要表現在：在檢測操作過程中，仍以人工觀察或單探頭手工或單探頭自動化檢測為主。在人工觀察情況下，不同檢測人員對同一缺陷檢測的結果往往存在較大差異，造成了人為因素影響大、誤檢率高、檢測效率低，漏檢等問題。在單探頭自動化檢測下，對復雜曲面構件的檢測精度低、技術規范內微缺陷的檢出率達不到100％。以上情況給產品質量造成了很大影響。

陣列超聲檢測技術是將陣列式探頭技術與傳統的超聲探傷原理相結合而發展起來的一種新型無損探傷技術。所述陣列超聲探傷技術與其他傳統超聲探傷相比，具有檢測效率高、缺陷分辨率高、漏檢率低、人為影響因素小等優點。

陣列超聲檢測技術的基本原理是：利用聲波在介質內的聲場與缺陷發生相互作用導致聲波的聲壓、相位、速度等參數發生相應變化的規律，通過對多個超聲換能器采用特定配置方式和控制方式對介質內的聲波進行激勵，并對相應的聲波參數按照相應的接收控制方式進行提取，然后把聲波參數轉換為特定的電信號送入計算機進行分析，實現對物體內部微孔洞、微裂紋、夾雜、夾渣等狀態的無損檢測。

專利文獻1(CN?101983334A)敘述了對無縫鋼管傾斜裂紋進行陣列超聲檢測的方法。這種方法在原有日本檢測無縫鋼管傾斜裂紋的基礎上提出了超聲裝置包含多個振子的超聲波探頭與管狀被探傷件相對配置的步驟、陣子沿規則的環狀曲面布置的方法以及超聲陣子激勵接收的方法。

專利文獻2(CN?2675276Y)敘述了一種換能器，其輻射面為與構件安裝面相匹配的復雜曲面，解決了換能器與構件安裝面的接觸問題，但沒有提出如何檢測復雜曲面構件內部缺陷。

經過專利檢索，并沒有發現任何涉及快速化檢測不規則的復雜曲面的陣列超聲檢測技術的專利。

三、發明內容

本發明的目的是解決不規則的復雜曲面構件內部微缺陷的檢測精度低、檢測效率低、漏檢等問題，實現對復雜曲面構件全方位、快速化、精確化檢測，達到快速判定復雜曲面構件內部缺陷的位置、方向、大小的目的。

本發明的目的是這樣實現的：對復雜曲面構件的上下表面同時設置換能器且不同曲率部分設置不同數量的換能器，通過計算機和相關電路對上述超聲換能器陣列進行特定的收發控制，實現對介質內的聲波的激勵和接收，接收的信息經信號處理電路傳輸給計算機進行處理，從而獲取內部缺陷深度、大小等信息。

上述復雜曲面構件是指在構件上下兩面布置的傳感器都能夠接收到同面和異面布置的傳感器激發的超聲波信號的任何曲面構件。

上述換能器陣列所包含的換能器數量根據所檢測構件的大小和陣列傳感器在所檢測構件上要達到的有效作用范圍而定。

上述換能器的布置主要考慮曲面的曲率、曲面面積，使陣列傳感器有效作用范圍能夠覆蓋構件所要檢測的所有部位。如圖2所示，構件上換能器可以相互接收到鄰近換能器激發的超聲波，其作用范圍相交，無檢測盲區。而在實際應用中，換能器陣列的布置在保證有效作用范圍對構件需要檢測部位全覆蓋的前提下，盡可能減少換能器的數量。

上述換能器輻射面可以是平面、曲面或復雜面。換能器與所檢測構件的復雜曲面可以直接接觸(若換能器輻射面與構件安裝面相匹配)，也可不接觸。由于所檢測曲面復雜，為使換能器與構件耦合良好，此檢測方法采用液浸法。

上述換能器的型式、頻率、帶寬、晶片尺寸等規格參數選擇根據復雜曲面構件和所要檢測的主要缺陷類型而定。

上述換能器在計算機或控制電路的控制下，相應的超聲換能器陣元激勵超聲波，超聲波在曲面構件內部傳播并與微缺陷作用后，被某一或幾個特定換能器按某一規則實現接收，如圖3所示。