[發明專利]變壁厚曲面構件自適應相控線陣聚焦掃描方法及檢測方法

有效

• 申請號: 201711215233.3
• 申請日: 2017-11-28
• 公開（公告）號: CN108020598B
• 公開（公告）日: 2020-07-14
• 發明（設計）人: 王中亞;陳安生;倪滿生;王家慶;劉明星
• 申請（專利權）人: 中國大唐集團科學技術研究院有限公司華東分公司
• 主分類號: G01N29/26
• 分類號: G01N29/26
• 代理公司: 合肥市浩智運專利代理事務所(普通合伙) 34124
• 代理人: 丁瑞瑞

1.變壁厚曲面構件自適應相控線陣聚焦掃描方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)獲取變壁厚曲面結構件表面和內壁輪廓的幾何參數；

(2)識別和讀取出曲面內壁輪廓線的幾何參數，按照等弧長原則自動在工件內壁輪廓線上設置系列焦點；

(3)依據垂直入射原則，以內壁各焦點位置為目的點，根據焦點位置的曲率反推出工件中垂直內表面的聲線路徑，進一步地，依據折射定律獲得耦合介質層中聲線路徑；

(4)以耦合介質層中聲線路徑和線陣的相交位置作為聲源孔徑中心，選取臨近聲源孔徑中心的一組陣元作為焦點的激勵陣元序列；

(5)計算各個陣元在曲面表面的有效入射點，確定入射角，然后計算出折射角，進而計算出折射線到焦點的距離，獲得距離后依據傳播路徑計算出傳播時間，進而獲得相控線陣聚焦延遲，從而控制相控線陣換能器對工件聚焦掃描；

所述的步驟(5)中有效入射點的計算方法為二分法。

2.根據權利要求1所述的變壁厚曲面構件自適應相控線陣聚焦掃描方法，其特征在于，步驟(1)中，通過解析工件DXF文件獲取變壁厚曲面結構件表面和內壁輪廓的幾何參數。

3.根據權利要求1所述的變壁厚曲面構件自適應相控線陣聚焦掃描方法，其特征在于，步驟(3)中的耦合介質為水或機油。

4.根據權利要求1所述的變壁厚曲面構件自適應相控線陣聚焦掃描方法，其特征在于，步驟(4)中，選取聲源孔徑中心左右各8個陣元作為焦點的一組激勵陣元序列。

5.根據權利要求1所述的變壁厚曲面構件自適應相控線陣聚焦掃描方法，其特征在于，步驟(5)中的有效入射點滿足斯涅爾定律。

6.根據權利要求5所述的變壁厚曲面構件自適應相控線陣聚焦掃描方法，其特征在于，所述的二分法計算的具體過程為：

選取陣元位置到曲面曲線圓心的連線作為上邊界，曲面曲線圓心到焦點的連線作為下邊界，對應于上下邊界確定入射角i_c的上下限(i_low,i_up)，采用二分法進行搜索，即i_c＝(i_low+i_up)/2，將i_c帶入斯涅爾定律，計算出折射角r，進而計算出折射線和焦點之間的距離，根據距離判斷折射線是在焦點的左側還是右側，如果在左側，將i_low＝i_c，如果在右側，將i_up＝i_c，再進行二分計算，直到折射線和焦點之間的距離小于給定值時，則確定該點為有效入射點。

7.根據權利要求6所述的變壁厚曲面構件自適應相控線陣聚焦掃描方法，其特征在于，所述的給定值為0.1-0.5mm。

8.一種采用權利要求1-7任一所述的變壁厚曲面構件自適應相控線陣聚焦掃描方法的檢測方法，其特征在于，步驟如下：

(1)根據工件幾何參數進行仿真處理獲得聚焦延遲，確定聚焦掃描法則；

(2)根據聚焦掃描法則控制相控陣探頭的激勵和觸發；

(3)利用相控陣對工件進行檢測時聲束由各陣元中心出發，先在耦合介質層中傳播，再透過工件表面聚焦到內表面各個焦點處，實現聚焦聲束對工件的整體覆蓋檢測。