[發(fā)明專利]一種基于線性調(diào)頻技術(shù)的超聲波發(fā)生器及采用該超聲波發(fā)生器檢測金屬焊縫缺陷的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310201191.3
• 申請日: 2013-05-27
• 公開（公告）號: CN103316831A
• 公開（公告）日: 2013-09-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 剛鐵;張佳瑩;盛朝陽;叢森;王常璽
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: B06B1/02
• 分類號: B06B1/02;G01N29/04
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標(biāo)事務(wù)所 23109
• 代理人: 張果瑞

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及焊接結(jié)構(gòu)質(zhì)量檢測技術(shù)領(lǐng)域。?

背景技術(shù)

隨著工業(yè)生產(chǎn)的高速發(fā)展，大厚度焊接結(jié)構(gòu)廣泛應(yīng)用于鍋爐、壓力容器、造船等領(lǐng)域，由于這些結(jié)構(gòu)常處于高溫、高壓或者高載荷等極端環(huán)境，因此對其焊接質(zhì)量要求較高，以防發(fā)生事故。作為質(zhì)量控制方法之一的超聲檢測技術(shù)，在大厚度焊接結(jié)構(gòu)的檢測中占有重要地位。?

然而，對于大厚度焊接結(jié)構(gòu)的超聲檢測，由于超聲信號傳播距離短以及焊縫組織的影響，使得對小缺陷的檢出能力較差，不利于焊接結(jié)構(gòu)的質(zhì)量評價(jià)。?

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為了解決現(xiàn)有超聲檢測信號發(fā)生裝置產(chǎn)生的超聲信號傳播距離短，對大厚度超金屬件焊縫的小缺陷檢出能力差的問題，提出了一種基于線性調(diào)頻技術(shù)的超聲波發(fā)生器及采用該超聲波發(fā)生器檢測焊縫缺陷的方法。?

本發(fā)明所述的一種基于線性調(diào)頻技術(shù)的超聲波發(fā)生器，該超聲波發(fā)生器由上位機(jī)、第一控制單元、線性調(diào)頻信號發(fā)生電路、第二控制單元、功率放大電路和超聲波轉(zhuǎn)換電路組成；?

上位機(jī)的第一控制單元控制信號輸出端連接第一控制單元的控制信號輸入端，第一控制單元的控制信號輸出端連接線性調(diào)頻信號發(fā)生電路的一號控制信號輸入端，上位機(jī)的調(diào)頻信號控制信號輸出端連接線性調(diào)頻信號發(fā)生電路的二號控制信號輸入端，上位機(jī)的第二控制信號輸出端連接第二控制電單元的控制信號輸入端，第二控制單元的控制信號輸出端連接線性調(diào)頻信號發(fā)生電路的三號控制信號輸入端，線性調(diào)頻信號發(fā)生電路的線性調(diào)頻信號輸出端連接功率放大電路的線性調(diào)頻信號輸入端，功率放大電路的放大后信號輸出端連接超聲波轉(zhuǎn)換電路的超聲波信號輸入端；?

第一控制單元用于控制線性調(diào)頻信號發(fā)生電路產(chǎn)生的脈沖信號的占空比；?

第二控制單元于控制線性調(diào)頻信號發(fā)生電路產(chǎn)生的脈沖信號的脈沖寬度；?

采用上述一種基于線性調(diào)頻技術(shù)的超聲波發(fā)生器檢測金屬焊縫缺陷的方法，該方法的具體步驟為：?

步驟一、上位機(jī)進(jìn)行初始化，同時(shí)對第一控制單元、第二控制單元和線性調(diào)頻信號發(fā)生電路進(jìn)行初始化參數(shù)設(shè)置；?

步驟二、第一控制單元將脈沖信號的占空比控制信號發(fā)送至線性調(diào)頻信號發(fā)生電路；第二控制單元將脈沖信號的寬度控制信號發(fā)送至線性調(diào)頻信號發(fā)生電路；?

步驟三、線性調(diào)頻信號發(fā)生電路接收到第一控制單元和第二控制單元發(fā)送的控制信號，產(chǎn)生線性調(diào)頻脈沖信號，并將產(chǎn)生的線性調(diào)頻脈沖信號傳遞給功率放大電路；?

步驟四、功率放大電路對接收到的線性調(diào)頻脈沖信號進(jìn)行功率放大后發(fā)送至超聲波轉(zhuǎn)換電路；?

步驟五、超聲波轉(zhuǎn)換電路將接收到的線性調(diào)頻脈沖信號進(jìn)行壓電轉(zhuǎn)換，獲得超聲波信號，將該超聲波信號對準(zhǔn)待測金屬工件的焊縫，開始對待測金屬工件進(jìn)行檢測；?

步驟六、采用超聲波采集裝置對經(jīng)金屬工件焊縫反射出的超聲波信號進(jìn)行采集，并將采集的超聲波信號傳遞給上位機(jī)；?

步驟七、上位機(jī)對接收到的超聲波信號進(jìn)行匹配濾波，獲得金屬焊縫缺陷曲線圖；?

步驟八、根據(jù)獲得的金屬焊縫缺陷曲線圖，獲得金屬焊縫缺陷位置，完成一次金屬焊縫缺陷的檢測。?

本發(fā)明用于對厚度在0-200mm范圍內(nèi)的金屬焊縫的檢測，本發(fā)明采用基于線性調(diào)頻技術(shù)的超聲波發(fā)生器獲得的超聲波的傳播距離與現(xiàn)有超聲波發(fā)生器獲得超聲波的傳播距離同比提高20％，采用本發(fā)明超聲波發(fā)生器獲得的超聲波信號提高了對大厚度金屬焊接結(jié)構(gòu)缺陷的識別，識別精度與現(xiàn)有裝置相比提高了30％。?

附圖說明

圖1為本發(fā)明所述一種基于線性調(diào)頻技術(shù)的超聲波發(fā)生器的結(jié)構(gòu)示意圖；?

圖2為采用從低頻到高頻的掃頻方式時(shí)超聲檢測信號的時(shí)間與頻率的關(guān)系曲線圖；圖中t1表示脈沖寬度，單位ms，t2表示脈沖間隔，單位為ms，F(xiàn)1表示調(diào)頻下限，單位為MHz，F(xiàn)2表示調(diào)頻上限，單位為MHz；?

圖3為采用從高頻到低頻的掃頻方式時(shí)超聲檢測信號的時(shí)間與頻率的關(guān)系曲線圖；?

圖中t3表示脈沖寬度，單位ms，t4表示脈沖間隔，單位為ms，F(xiàn)3表示調(diào)頻下限，單位為MHz，F(xiàn)4表示調(diào)頻上限，單位為MHz。?

具體實(shí)施方式

具體實(shí)施方式一：結(jié)合圖1說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式所一種基于線性調(diào)頻技術(shù)的超聲波發(fā)生器，該超聲波發(fā)生器由上位機(jī)1、第一控制單元2、線性調(diào)頻信號發(fā)生電路3、第二控制單元4、功率放大電路5和超聲波轉(zhuǎn)換電路6組成；?