[發明專利]一種用于超聲測量接觸狀態的自適應調整方法

有效

• 申請號: 201710394862.0
• 申請日: 2017-05-31
• 公開（公告）號: CN107247089B
• 公開（公告）日: 2020-04-07
• 發明（設計）人: 劉海波;崔學文;王永青;李亞鵬;張祥;廉盟;盛賢君;郭東明
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: G01N29/22
• 分類號: G01N29/22
• 代理公司: 大連理工大學專利中心 21200
• 代理人: 關慧貞

本發明一種用于超聲測量接觸狀態的自適應調整方法屬于檢測技術領域，涉及一種用于超聲測量接觸狀態的自適應調整方法。該調整方法采用了接觸感知系統，接觸感知系統由十字連軸節機構、應變采集子系統和超聲探頭組成。首先組裝接觸感知系統，先裝配十字連軸節機構，然后裝配應變采集子系統，將接觸感知系統通過法蘭式主軸轉接桿與刀柄相連，實現與數控機床集成。最后進行應變采集，完成超聲測量。該方法采用的接觸感知系統結構緊湊，能實現超聲探頭與待測材料表面間的接觸狀態自適應調整，保證接觸可靠，提高了超聲回波信號的穩定性；接觸感知系統可以安裝在機床主軸上，實現接觸式超聲自動可靠測量，提高了測量精度與效率。

技術領域

本發明屬于檢測技術領域，涉及一種用于超聲測量接觸狀態的自適應調整方法。

背景技術

超聲波因具有材料透射、界面反射的無損檢測優勢，被應用于高端裝備關鍵零部件的厚度、殘余應力等幾何量與物理量的測量。超聲測量時，為獲得高穩定的超聲回波信號，不僅要求探頭與被測表面貼合，而且要求超聲探頭與被測材料表面之間可靠接觸，即保持一定的接觸力，其大小對超聲信號的影響至關重要。接觸力偏小則接觸不穩定，導致信號回波能量低，信噪比小；而接觸力過大，非但不會引起回波信號能量的持續增加，反而會破壞被測表面。在實際超聲檢測中，通常由經驗豐富的操作人員手持超聲傳感器觸碰被測表面、調整傳感器的姿態，同時眼觀回波信號強度，實施被測量的超聲檢測。該操作過程存在如下問題：一是超聲傳感器與被測表面的接觸狀態往往憑借人工經驗判斷，測量結果的一致性和穩定性都較差；二是人工輔助完成超聲測量的數據采集工作，測量效率低、勞動強度大。為此，如果能夠引入接觸感知環節，并通過感知信號實現接觸狀態自適應調整，對于保證傳感器與被測面可靠接觸、提高超聲回波信號的穩定性具有重要意義。

2016年，薛海峰等人在公開號為CN105910742A的專利中，提出了“一種超聲波殘余應力測試表面定位耦合裝置”，利用可以柔軟變形的膠膜袋實現探頭與待測表面相對平行，但是該方法難以保證多次測量中接觸狀態穩定性。2016年，劉彬等人在公開號為CN105910742A的專利中，設計了“一種便攜式的超聲波探頭壓力調控裝置”，利用壓敏傳感器實現探頭與試樣間耦合壓力的控制，但是該方法不適用于大尺寸的試件測量。

上述方法或裝置均未提及超聲傳感器姿態和接觸力的可靠控制問題，難以實現超聲傳感器接觸狀態的自適應調整，不能滿足幾何與物理參量超聲自動、可靠測量的要求。

發明內容

本發明主要解決的技術問題是克服現有方法存在的不足，針對幾何與物理參量超聲檢測中接觸狀態調控難題，發明了一種用于超聲測量接觸狀態的自適應調整方法。該方法采用了十字連軸節機構，完成接觸狀態的感知及自適應調整；實現超聲探頭相對待測材料表面姿態的自動調節；采用應變采集子系統E，構建基于應變檢測的接觸感知系統，用于超聲探頭與待測面的接觸感知；能實現超聲探頭與待測材料表面間的接觸狀態自適應調整，保證接觸可靠，提高了超聲回波信號的穩定性。

本發明采用的技術方案是一種用于超聲測量的接觸狀態自適應調整方法，其特征是，該調整方法采用了接觸感知系統，接觸感知系統由十字連軸節機構D、應變采集子系統E和超聲探頭8組成；調整方法的具體步驟如下：

第一步組裝接觸感知系統

先裝配十字連軸節機構D，短U型件10與長U型件6通過銷釘9連接，超聲探頭構件8通過左右兩個傳感器組件銷釘7與長U型件6連接；以上銷釘與孔均采用間隙配合，保證該十字連軸節機構D能夠自由旋轉；短U型件10通過四個機構螺栓5與接觸感知件4下端面連接，當超聲探頭構件8下表面b與待測材料表面接觸姿態不平行時，在超聲探頭構件8與待測面接觸力的作用下，長U型件6能夠繞短U型件10的B軸轉動，同時，超聲探頭構件8也能夠繞長U型件6的A軸轉動，對接觸姿態進行調整；