[發明專利]基于TRL相控陣探頭的缺陷3D可視化超聲檢測流程

在審

• 申請號: 201510383301.1
• 申請日: 2015-06-28
• 公開（公告）號: CN105044211A
• 公開（公告）日: 2015-11-11
• 發明（設計）人: 王婧云;陳軍;金士杰;張侃;羅忠兵;林莉
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: G01N29/06
• 分類號: G01N29/06
• 代理公司: 大連星海專利事務所 21208
• 代理人: 花向陽

技術領域

本發明涉及基于TRL相控陣探頭的缺陷3D可視化超聲檢測流程，其屬于超聲無損檢測與評價技術領域。

背景技術

相控陣超聲檢測(PhasedArrayUltrasonicTesting，PAUT)技術因具有聲束可達性好、檢測分辨率和靈敏度高等一系列優點，而成為近年來研究的熱點技術之一。由于常規超聲相控陣探頭多為一維線陣，其僅在陣元分布方向上具有聲束聚焦能力，缺陷成像結果屬于二維成像。但實際工程中的待檢缺陷多為三維缺陷，二維成像顯然不能全面、直觀、準確地反映缺陷形貌特征，且存在聲束覆蓋范圍有限，缺陷定性困難、定位及定量準確性不高等問題。隨著計算機軟件技術以及計算機圖形學等學科的發展，使得缺陷三維成像變得可能，因此發展相控陣超聲3D可視化檢測技術勢在必行。

利用常規的一維超聲相控陣探頭進行數據采集和處理，能夠實現結構缺陷的三維成像，但缺點是數據采集速度慢，待合成數據量大且效果不夠理想。與之相比，一發一收式雙晶縱波(Transmitter/ReceiverLongitudinalwave，TRL)探頭為二維面陣，其具有檢測靈敏度和分辨率高，聲束可達性和可控性良好等特點，可以靈活實現三維數據采集，并獲得更加清晰的缺陷三維成像結果。

發明內容

本發明的目的是提供一種基于TRL相控陣探頭的缺陷3D可視化超聲檢測流程。該流程是利用TRL探頭進行3D數據采集，通過CAD實體建模實現相控陣3D可視化過程。該流程能夠立體直觀地反映缺陷三維特征，解決二維成像檢測中聲束覆蓋范圍有限，檢測效率低等問題；與一維線陣的3D可視化方法相比，TRL探頭靈敏度更好，分辨率更高，并具有良好的聲束可達性和可控性。

本發明采用的技術方案是：一種基于TRL相控陣探頭的缺陷3D可視化超聲檢測流程，采用由DynarayLite超聲相控陣檢測儀、UltraVision3.2R9相控陣操作系統、TRL面陣探頭、掃查器和校準試塊構成的檢測系統，通過數據采集、體積建模、三維可視后處理實現結構缺陷的3D可視，所述方法的測量步驟如下：

(1)了解被檢測件的材料牌號、焊縫型式、焊接工藝、尺寸以及范圍，對被檢測件表面做出清晰的焊縫標識、焊接位置標識線及焊縫位置參考點，對被檢測件進行表面處理，使探頭在完全接觸表面上自由移動，并根據被檢測材料選取合適的耦合劑；

(2)在UltraVision3.2R9相控陣操作系統內建立試樣尺寸模型，或根據CAD建立試樣尺寸模型導入UltraVision3.2R9相控陣操作系統；

(3)根據被檢區域的縱波聲速、衰減系數的測試結果，編輯模型中的材料屬性，選擇投影聚焦方式及合適的檢測角度；

(4)連接TRL探頭與DynarayLite超聲相控陣檢測儀，搭建相控陣檢測系統，根據缺陷特征確定超聲相控陣系統的聚焦法則、超聲設置和機械設置，在UltraVision3.2R9相控陣操作系統的檢測界面添加進行動態體積校正過的扇掃圖、B掃圖、C掃圖和D掃圖，并在分析界面添加靜態體積校正過的扇掃圖、B掃圖、C掃圖和D掃圖，最后對相控陣檢測系統進行楔塊延遲和縱波聲速校準；

(5)校準掃查器的步進速度，組裝TRL探頭與掃查器，并設定掃查軌跡、分辨率和掃查步進速度，啟動掃查器進行掃查，聚焦采用投影聚焦模式，記錄掃查結果；

(6)處理掃查數據，進行3D可視化后處理，首先利用CAD軟件進行實體建模，隨后將模型導入UltraVision3.2R9軟件，在軟件平臺中調整探頭與模型的相對位置以找到合理的探頭掃查位置，最后在UltraVision3.2R9軟件平臺上進行角度合成，得到初步的3D可視化視圖，并對缺陷深度進行定量分析。

本發明的有益效果是：基于TRL相控陣探頭的缺陷3D可視化超聲檢測流程能夠立體直觀地反映缺陷三維特征，解決二維成像檢測中聲束覆蓋范圍有限，檢測效率低等問題；且比一維線陣的3D可視化方法具有更快的數據采集速度、更高的檢測分辨率，以及更加靈活的檢測聲束可控性。本發明能夠對結構缺陷進行三維成像，從而為缺陷的危害性評價提供有力證據，且有助于降低檢測過程中的缺陷漏檢概率，具有較好的工程應用價值。

附圖說明

下面結合附圖和實施例對本發明作進一步說明。

圖1是使用的超聲成像系統示意圖。

圖2是基于TRL相控陣探頭的缺陷3D可視化超聲檢測流程圖。

圖3是利用TRL超聲相控陣探頭采集得到的實驗B掃數據。