[發明專利]游樂設施軸類超聲相控陣無損檢測方法

無效

• 申請號: 201310152221.6
• 申請日: 2013-04-27
• 公開（公告）號: CN103267806A
• 公開（公告）日: 2013-08-28
• 發明（設計）人: 牛衛飛;姜斌;韋晨;張晉軍;王恒;蕭艷彤;王澤軍;劉懌歡;周蕊
• 申請（專利權）人: 天津市特種設備監督檢驗技術研究院
• 主分類號: G01N29/24
• 分類號: G01N29/24
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 王麗

技術領域

本發明涉及游樂設施軸類超聲相控陣無損檢測方法，屬于無損檢測技術。

背景技術

諸如摩天輪等游樂設施都是旋轉式運動，主軸是主要的受力部件，長時間工作產生疲勞損傷和磨損等情況是不可避免的。掌握主軸表面新增的缺陷情況，對于判斷游樂設施是否可以安全運行至關重要，而如果要對游樂設施進行拆卸檢測主軸的費用十分高昂，所以至今為止游樂設施的主軸并沒有好的方法進行檢測。

目前，國內對軸類無損檢測的研究主要集中在鐵路行業對車軸進行的檢測領域，采用的主要方法為小角度斜探頭從軸的兩個端面進行檢測。在游樂設施軸類檢測領域，也有研究人員借鑒了鐵路行業的方法，采用小角度斜探頭從端面進行檢測。但是鐵路的車軸為單一形狀尺寸，也就是說通過大量試驗研究，可采用固定型號的小角度縱波斜探頭進行檢測。而游樂設施的型號多種多樣，不同設備上的主軸形狀、尺寸均不相同，這就需要檢測時擁有大量的不同型號的探頭，并且加工各種各樣的軸類試塊進行對比試驗，這勢必大大增加人力和物力的投入。

傳統超聲波斜探頭構造如圖1所示，將晶片安放在楔塊上，從而使入射角α達到某特定的值（此值不會改變，可對應于超聲波探頭的K值）。前沿是斜探頭發射點距離探頭前面的距離（每個探頭的具體值不一樣，由制造決定，但會控制在一定范圍內）。β角為超聲波進入待測物體后產生的折射角，待測物體一定時，β角由α角決定，所以在運用超聲波技術進行無損檢測時，需根據不同的檢測內容（待測物），選擇不同的探頭。以軸類檢測為例，探頭放置在軸的端面，發射的超聲波需經過折射后打到軸的側表面，檢測時每側端面需覆蓋軸件一半的長度，這就與軸的形狀尺寸密切相關了：檢測時為了能覆蓋軸件一半的長度，對于細長的軸所使用的探頭入射角度要小，而入射角度小了距端面較近的區域則無法檢測，又要適當增大探頭的入射角度，這就需要根據情況選擇合適的探頭，甚至有時需選擇多個探頭才能滿足檢測要求。另外，為保證檢測結果的正確性，超聲波檢測儀需不定期的使用各種試塊進行對比試驗。

超聲相控陣是近幾年發展的新興無損檢測技術。其特點是探頭由多個相互獨立的壓電晶片組成陣列，可以獨立控制每個晶片的激發延時，實現聲束的偏轉（即入射角度可以變化），從而實現不移動探頭卻可以在一定角度范圍內檢測。掃查過程與傳統超聲波檢測相比：超聲相控陣技術超聲波發射角度可以偏轉，所能檢測的位置對應的也是一定范圍，檢測時可分區域進行檢測；傳統超聲波檢測每次超聲波發射角度一定，所能檢測的位置也是對應的一點，檢測時需不停地移動探頭。對于相同面積的檢測，傳統超聲波檢測儀需檢測一定的時間，而運用超聲相控陣技術幾下就可完成。因此，在多處檢驗場合相控陣技術有著獨特的優勢。

本發明通過超聲相控陣技術，對軸類試件進行了檢測實驗研究，提出了適合檢測軸類的相控陣探頭類型和檢測的方法。

發明內容

本發明目的是提供游樂設施軸類超聲相控陣無損檢測方法，提高檢測效率，該方法簡單易學，具有只使用一種探頭便可檢測不同軸件全部表面區域的優勢。

本發明是通過下述技術方案加以實現的：

一種游樂設施軸類超聲相控陣無損檢測方法，其特征在于，使用OmniScan?MX儀器，設置的扇形掃查角度小于等于30度，選用其中配備的頻率為2MHz的小于等于256個晶片的線形探頭從軸件的兩個端面進行檢測。

根據相控陣探頭在軸件端面的位置以及掃查角的范圍，可把軸件在長度方向分為對應的不同檢測區域，使用所選探頭逐個區域進行查掃。

根據檢測結果精度需要以及檢測時間要求，設置只開啟32個，64個，128個晶片。

為了提高小缺陷的檢測分辨力，設置的掃查角度小于等于30度，即入射角度，入射角度太大，不利于反射波的接收；入射角度范圍太小，每次掃查的范圍太小，效率太低。根據相控陣探頭在軸件端面的位置以及掃查角的范圍，可把軸件在長度方向分為對應的不同檢測區域，使用所選探頭逐個區域進行查掃。

OmniScan?MX儀器，該設備的典型應用是焊縫檢測，檢測的深度方向不會太大，設置的掃查角度一般較大，其操作手冊中明確OmniScan的掃查角度特征為30至70度，而本發明開發了儀器的小角度的應用，即使設備得到了充分的應用，同時解決了軸類試件的檢測。將該儀器應用于軸類檢測，提高小缺陷的檢測分辨力。