[發明專利]利用超聲對大材料厚度的測試對象無損檢查的方法和裝置

無效

• 申請號: 201210478645.7
• 申請日: 2012-09-26
• 公開（公告）號: CN103076392A
• 公開（公告）日: 2013-05-01
• 發明（設計）人: Y·奧伯德爾菲
• 申請（專利權）人: GE傳感與檢測技術有限公司
• 主分類號: G01N29/04
• 分類號: G01N29/04;G01N29/24
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 葉曉勇;朱海煜

技術領域

本發明的主題是利用超聲對大材料厚度的測試對象無損檢查的方法、用于執行該方法的本身已知的測試探頭的用途、特別適合于執行該方法的超聲測試探頭、用于利用超聲對大材料厚度的測試對象無損檢查的超聲測試探頭的控制單元(尤其是其可以配置用于執行該方法)、以及利用超聲對大材料厚度的測試對象無損檢查的裝置。

背景技術

在材料測試領域中，已知多種利用超聲對測試對象無損檢查的方法。在脈沖回聲法中，用作發送器的超聲換能器所生成的短超聲脈沖適當地聲穿透進測試對象，以便其在該測試對象中傳播。如果脈沖碰撞到該測試對象中的缺陷，例如作為接收器操作或幾何結構的不連續處，該脈沖被至少部分地反射。利用超聲換能器檢測反射脈沖。超聲換能器經常被既用作發送器又用作接收器。可以從脈沖聲透射進該測試對象和反射脈沖到達接收器之間的行進時間來推斷出測試對象中不連續處的位置。反射脈沖的幅度可用于獲得關于不連續處的尺寸的信息。

在標準化手動超聲測試中，已經全球性地建立了用于評估不連續處尺寸的兩種方法，即參考體法(也簡稱作DAC法，來自于“距離-幅度校正(distance-amplitude?correction)”)和DGS法(來自于“距離-增益-(缺陷)尺寸(distance-gain-(flaw)size)”)。當考慮到應用時，兩種方法是不同的，但是關于它們所基于的聲音傳播和聲音反射的基本物理性質是相同的。在兩種方法中，檢驗員確定模型反射體(DAC法中的圓柱形反射體，DGS法中的圓盤)的尺寸(直徑)。在原理上，由此確定的尺寸不同于實際缺陷尺寸；因此其被稱為等效圓盤或跨孔(cross?hole)直徑。在使用圓盤反射體的情況下，已經建立了更短的術語“等效反射體尺寸(equivalent?reflector?size)”(ERS)。由于由固有缺陷所反射的部分聲音還受該缺陷的形狀、取向和表面性質影響的事實，所以實際缺陷尺寸并不對應于等效反射體尺寸。由于在這方面進一步的檢驗是困難的并且在手動超聲測試中不十分可行，因此在用于超聲測試的大多數規范和方針中，用于記錄缺陷的準則依賴于某一等效反射體尺寸。這意味著檢驗員實際上確定的是所檢測的缺陷是否到達或超過作為文檔中的閾值(記錄閾值)所規定的等效反射體尺寸。除此之外，他一般將需要執行另外的檢查，例如關于記錄長度、回聲動力學等，然而，這將不在此論述。

聲音在物質中的傳播的定律很早以前就已在理論上已知并且實踐中通過許多實驗得到驗證。現代評估方法的發展存在以下方式：在DAC法中，在超聲測試之前利用對參考體的校準測量來確定每種情況下的聲場特性；與此相反，DGS法使用以所謂的DGS圖的形式提供給測試探頭的理論。DGS圖示出作為距離的函數的不同直徑的圓盤反射體和大的平坦反射體(背面)的回聲幅度。

為了執行DAC法，必須為檢查提供具有一個或多個對應于測試對象的參考反射體的參考體。利用存在于參考體中的鉆孔來通過試驗確定回聲幅度對距離的依賴性，并且作為曲線轉移到測試裝置的顯示器上。此曲線自動包含測試探頭(聲場)和材料的所有影響。此時可以采用超聲測試探頭來掃描該測試對象。如果回聲到達或超過DAC曲線，則給出可記錄指示。

執行DGS法的要求是必須為要用于該檢查任務的超聲測試探頭提供對應的超聲測試探頭具體的DGS圖。對于檢測到的缺陷指示的最大回聲，從DGS圖確定等效反射體尺寸。因此有可能評估該指示是否是可記錄的。

微處理器控制的超聲設備的使用在兩種評估方法中得到相當大的簡化，其引起時間節省和更高的測試可靠性。尤其是，通過在裝置中存儲標準測試探頭的DGS圖，從而在現代超聲裝置中簡化了DGS評估。優選地，可以選擇平坦底孔(圓盤)、跨孔或背面作為參考反射體。可以為檢測到的缺陷指示的立即評估提供評價程序。在該過程中，記錄閾值超過數，即缺陷指示超過預定記錄曲線的分貝(dB)值，可以直接顯示在顯示裝置(例如集成屏幕)上。此評價形式對應于大多數測試標準的實踐。這些標準包括，例如眾所周知的DIN?EN?583-2、DIN54?125和SEL?072，而且還包括將平坦底孔規定為參考反射體的所有其它規范。