[發(fā)明專利]一種超聲相控陣檢測螺栓用對比試塊及使用方法

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• 申請日: 2018-12-26
• 公開（公告）號: CN109444269A
• 公開（公告）日: 2019-03-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 于達(dá);張洋;柴麗文
• 申請（專利權(quán)）人: 天津誠信達(dá)金屬檢測技術(shù)有限公司
• 主分類號: G01N29/04
• 分類號: G01N29/04;G01N29/22
• 代理公司: 天津中環(huán)專利商標(biāo)代理有限公司 12105
• 代理人: 胡京生

1.一種超聲相控陣檢測螺栓用對比試塊，其特征在于：所述試塊（1）形狀是由長方體和沿寬度方向左右兩個(gè)圓弧端面組成，在一圓弧端面Ⅰ（1-1）上水平等距離分布著4個(gè)直切槽，即直切槽a1、直切槽a2、直切槽a3、直切槽a4，在另一圓弧端面Ⅱ（1-2）上水平等距離分布著5個(gè)直切槽，即直切槽b1、直切槽b2、直切槽b3、直切槽b4、直切槽b5，在試塊（1）寬度中心位置的面上設(shè)有通孔（1-3），通孔（1-3）孔心與試塊（1）下端面的距離為50mm；

試塊（1）的長為240mm、厚為40mm、寬為113mm，寬度尺寸為兩個(gè)圓弧面端面的距離，圓弧端面Ⅰ（1-1）和圓弧端面Ⅱ（1-2）的兩個(gè)圓弧端面半徑均為60mm，圓心軸線重合；

直切槽a1、直切槽a2、直切槽a3和直切槽a4的槽心與試塊（1）上端面的距離分別為：60mm、100mm、140mm、180mm；

直切槽b1、直切槽b2、直切槽b3、直切槽b4和直切槽b5的槽心與試塊（1）上端面的距離分別為：40mm、80mm、120mm、160mm、200mm；

每個(gè)直切槽的尺寸為：深1mm、寬0.25mm、長10mm；

所述通孔（1-3）的直徑為Φ3mm，通孔（1-3）孔心與試塊（1）下端面距離為50mm。

2.一種采用權(quán)利要求1所述的超聲相控陣檢測螺栓用對比試塊的使用方法，其特征在于：步驟如下：

第一步，ACG校準(zhǔn)即角度增益修正：將超聲相控陣探頭（2）置于對比試塊（1）下端面左側(cè)位置，超聲相控陣探頭（2）會發(fā)射出相對于對比試塊（1）表面的不同角度超聲波束，不同角度的超聲波束會出現(xiàn)超聲波能量不同的現(xiàn)象，為了使不同角度的超聲波束的能量具有相同的效果，左右移動超聲相控陣探頭（2），讓這些不同角度的聲束都傳播到這個(gè)通孔（1-3），此時(shí)聲波傳到通孔（1-3）表面時(shí)，會出現(xiàn)反射聲波，反射聲波回傳至超聲相控陣探頭（2），超聲相控陣探頭（2）再將聲波能量值回傳至超聲相控陣儀器上面，超聲相控陣儀器會發(fā)現(xiàn)不同角度聲波反射的能量不同，針對低能量的角度聲束超聲相控陣儀器會補(bǔ)償一些能量從而增大該聲束的超聲波能量，相反減小該聲束的超聲波能量，從而達(dá)到所有角度的能量都一樣的效果，從而實(shí)現(xiàn)利用通孔（1-3）進(jìn)行ACG校準(zhǔn)的效果；

第二步，TCG修正：將超聲相控陣探頭（2）置于對比試塊（1）上端面右側(cè)位置，左右移動超聲相控陣探頭（5），超聲相控陣探頭（1）會發(fā)射出相對于對比試塊（1）表面的不同角度超聲波束，不同角度的超聲波束反射會超聲相控陣設(shè)備上顯示的數(shù)值不同，用反射能量值/超聲相控陣滿屏值的比來定義反射波能量的高低，為了使不同角度的超聲波束的能量都達(dá)到80％的效果，左右移動超聲相控陣探頭（2），讓這些不同角度的聲束都傳播到這個(gè)切槽b1，此時(shí)聲波傳到切槽b1表面時(shí)，會出現(xiàn)反射聲波，反射聲波回傳至超聲相控陣探頭（2），超聲相控陣探頭（2）再將聲波能量值回傳至超聲相控陣儀器上面，超聲相控陣儀器會針低能量低于80％的角度聲束進(jìn)行補(bǔ)償一些能量從而使該角度反射波能量也達(dá)到81％，相反減小該聲束的超聲波能量，從而達(dá)到所有角度的能量都一樣的效果，從而實(shí)現(xiàn)利用切槽b1進(jìn)行TCG修正的效果，掃查直切槽b1，將最大反射回波調(diào)整到80%作為基準(zhǔn)靈敏度；

將超聲相控陣探頭（2）置于對比試塊（1）上端面左側(cè)位置，左右移動超聲相控陣探頭（2），超聲相控陣探頭（2）會發(fā)射出相對于對比試塊（1）表面的不同角度超聲波束，不同角度的超聲波束反射會超聲相控陣設(shè)備上顯示的數(shù)值不同，用反射能量值/超聲相控陣滿屏值的比來定義反射波能量的高低，為了使不同角度的超聲波束的能量都達(dá)到80％的效果，左右移動超聲相控陣探頭（2），讓這些不同角度的聲束都傳播到這個(gè)切槽a1，此時(shí)聲波傳到切槽a1表面時(shí)，會出現(xiàn)反射聲波，反射聲波回傳至超聲相控陣探頭（2），超聲相控陣探頭（2）再將聲波能量值回傳至超聲相控陣儀器上面，超聲相控陣儀器會針低能量低于80％的角度聲束進(jìn)行補(bǔ)償一些能量從而使該角度反射波能量也達(dá)到81％，相反減小該聲束的超聲波能量，從而達(dá)到所有角度的能量都一樣的效果，從而實(shí)現(xiàn)利用切槽a1進(jìn)行TCG修正的效果，掃查直切槽a1，將最大反射回波調(diào)整到80%作為基準(zhǔn)靈敏度；

將超聲相控陣探頭（2）置于對比試塊（1）上端面右側(cè)位置，左右移動超聲相控陣探頭（2），超聲相控陣探頭會發(fā)射出相對于對比試塊（1）表面的不同角度超聲波束，不同角度的超聲波束反射會超聲相控陣設(shè)備上顯示的數(shù)值不同，用反射能量值/超聲相控陣滿屏值的比來定義反射波能量的高低，為了使不同角度的超聲波束的能量都達(dá)到80％的效果，左右移動超聲相控陣探頭（2），讓這些不同角度的聲束都傳播到這個(gè)切槽b2，此時(shí)聲波傳到切槽b2表面時(shí)，會出現(xiàn)反射聲波，反射聲波回傳至超聲相控陣探頭（2），超聲相控陣探頭（2）再將聲波能量值回傳至超聲相控陣儀器上面，超聲相控陣儀器會針低能量低于80％的角度聲束進(jìn)行補(bǔ)償一些能量從而使該角度反射波能量也達(dá)到81％，相反減小該聲束的超聲波能量，從而達(dá)到所有角度的能量都一樣的效果，從而實(shí)現(xiàn)利用切槽b2進(jìn)行TCG修正的效果，掃查直切槽b2，將最大反射回波調(diào)整到80%作為基準(zhǔn)靈敏度；

將超聲相控陣探頭（2）置于對比試塊（1）上端面左側(cè)位置，左右移動超聲相控陣探頭（2），超聲相控陣探頭（2）會發(fā)射出相對于對比試塊（1）表面的不同角度超聲波束，不同角度的超聲波束反射會超聲相控陣設(shè)備上顯示的數(shù)值不同，用反射能量值/超聲相控陣滿屏值的比來定義反射波能量的高低，為了使不同角度的超聲波束的能量都達(dá)到80％的效果，左右移動超聲相控陣探頭（2），讓這些不同角度的聲束都傳播到這個(gè)切槽a2，此時(shí)聲波傳到切槽a2表面時(shí)，會出現(xiàn)反射聲波，反射聲波回傳至超聲相控陣探頭（2），超聲相控陣探頭（2）再將聲波能量值回傳至超聲相控陣儀器上面，超聲相控陣儀器會針低能量低于80％的角度聲束進(jìn)行補(bǔ)償一些能量從而使該角度反射波能量也達(dá)到81％，相反減小該聲束的超聲波能量，從而達(dá)到所有角度的能量都一樣的效果，從而實(shí)現(xiàn)利用切槽a2進(jìn)行TCG修正的效果，掃查直切槽a2，將最大反射回波調(diào)整到80%作為基準(zhǔn)靈敏度；

將超聲相控陣探頭（2）置于對比試塊（1）上端面右側(cè)位置，左右移動超聲相控陣探頭（2），超聲相控陣探頭（2）會發(fā)射出相對于對比試塊（1）表面的不同角度超聲波束，不同角度的超聲波束反射會超聲相控陣設(shè)備上顯示的數(shù)值不同，用反射能量值/超聲相控陣滿屏值的比來定義反射波能量的高低，為了使不同角度的超聲波束的能量都達(dá)到80％的效果，左右移動超聲相控陣探頭（2），讓這些不同角度的聲束都傳播到這個(gè)切槽b3，此時(shí)聲波傳到切槽b3表面時(shí)，會出現(xiàn)反射聲波，反射聲波回傳至超聲相控陣探頭（2），超聲相控陣探頭（2）再將聲波能量值回傳至超聲相控陣儀器上面，超聲相控陣儀器會針低能量低于80％的角度聲束進(jìn)行補(bǔ)償一些能量從而使該角度反射波能量也達(dá)到81％，相反減小該聲束的超聲波能量，從而達(dá)到所有角度的能量都一樣的效果，從而實(shí)現(xiàn)利用切槽b3進(jìn)行TCG修正的效果，掃查直切槽b3，將最大反射回波調(diào)整到80%作為基準(zhǔn)靈敏度；

將超聲相控陣探頭（2）置于對比試塊（1）上端面左側(cè)位置，左右移動超聲相控陣探頭（2），超聲相控陣探頭（2）會發(fā)射出相對于對比試塊（1）表面的不同角度超聲波束，不同角度的超聲波束反射會超聲相控陣設(shè)備上顯示的數(shù)值不同，用反射能量值/超聲相控陣滿屏值的比來定義反射波能量的高低，為了使不同角度的超聲波束的能量都達(dá)到80％的效果，左右移動超聲相控陣探頭（2），讓這些不同角度的聲束都傳播到這個(gè)切槽a3，此時(shí)聲波傳到切槽a3表面時(shí)，會出現(xiàn)反射聲波，反射聲波回傳至超聲相控陣探頭（2），超聲相控陣探頭（2）再將聲波能量值回傳至超聲相控陣儀器上面，超聲相控陣儀器會針低能量低于80％的角度聲束進(jìn)行補(bǔ)償一些能量從而使該角度反射波能量也達(dá)到81％，相反減小該聲束的超聲波能量，從而達(dá)到所有角度的能量都一樣的效果，從而實(shí)現(xiàn)利用切槽b1進(jìn)行TCG修正的效果；掃查直切槽a3，將最大反射回波調(diào)整到80%作為基準(zhǔn)靈敏度，將超聲相控陣探頭（2）置于對比試塊（1）上端面右側(cè)位置，左右移動超聲相控陣探頭（2），超聲相控陣探頭會發(fā)射出相對于對比試塊（1）表面的不同角度超聲波束，不同角度的超聲波束反射會超聲相控陣設(shè)備上顯示的數(shù)值不同，用反射能量值/超聲相控陣滿屏值的比來定義反射波能量的高低，為了使不同角度的超聲波束的能量都達(dá)到80％的效果，左右移動超聲相控陣探頭2，讓這些不同角度的聲束都傳播到這個(gè)切槽b4，此時(shí)聲波傳到切槽b4表面時(shí)，會出現(xiàn)反射聲波，反射聲波回傳至超聲相控陣探頭（2），超聲相控陣探頭（2）再將聲波能量值回傳至超聲相控陣儀器上面，超聲相控陣儀器會針低能量低于80％的角度聲束進(jìn)行補(bǔ)償一些能量從而使該角度反射波能量也達(dá)到81％，相反減小該聲束的超聲波能量，從而達(dá)到所有角度的能量都一樣的效果，從而實(shí)現(xiàn)利用切槽b4進(jìn)行TCG修正的效果，掃查直切槽b4，將最大反射回波調(diào)整到80%作為基準(zhǔn)靈敏度；將超聲相控陣探頭（2）置于對比試塊（1）上端面左側(cè)位置，左右移動超聲相控陣探頭（2），超聲相控陣探頭（2）會發(fā)射出相對于對比試塊表面的不同角度超聲波束，不同角度的超聲波束反射會超聲相控陣設(shè)備上顯示的數(shù)值不同，用反射能量值/超聲相控陣滿屏值的比來定義反射波能量的高低，為了使不同角度的超聲波束的能量都達(dá)到80％的效果，左右移動超聲相控陣探頭（2），讓這些不同角度的聲束都傳播到這個(gè)切槽a4，此時(shí)聲波傳到切槽a4表面時(shí)，會出現(xiàn)反射聲波，反射聲波回傳至超聲相控陣探頭（2），超聲相控陣探頭（2）再將聲波能量值回傳至超聲相控陣儀器上面，超聲相控陣儀器會針低能量低于80％的角度聲束進(jìn)行補(bǔ)償一些能量從而使該角度反射波能量也達(dá)到81％，相反減小該聲束的超聲波能量，從而達(dá)到所有角度的能量都一樣的效果，從而實(shí)現(xiàn)利用切槽a4進(jìn)行TCG修正的效果，掃查直切槽a4，將最大反射回波調(diào)整到80%作為基準(zhǔn)靈敏度；

將超聲相控陣探頭（2）置于對比試塊（1）上端面右側(cè)位置，左右移動超聲相控陣探頭（2），超聲相控陣探頭（2）會發(fā)射出相對于對比試塊（1）表面的不同角度超聲波束，不同角度的超聲波束反射會超聲相控陣設(shè)備上顯示的數(shù)值不同，用反射能量值/超聲相控陣滿屏值的比來定義反射波能量的高低，為了使不同角度的超聲波束的能量都達(dá)到80％的效果，左右移動超聲相控陣探頭（2），讓這些不同角度的聲束都傳播到這個(gè)切槽b5，此時(shí)聲波傳到切槽b5表面時(shí)，會出現(xiàn)反射聲波，反射聲波回傳至超聲相控陣探頭（2），超聲相控陣探頭（2）再將聲波能量值回傳至超聲相控陣儀器上面，超聲相控陣儀器會針低能量低于80％的角度聲束進(jìn)行補(bǔ)償一些能量從而使該角度反射波能量也達(dá)到81％，相反減小該聲束的超聲波能量，從而達(dá)到所有角度的能量都一樣的效果，從而實(shí)現(xiàn)利用切槽b5進(jìn)行TCG修正的效果；掃查直切槽b5，將最大反射回波調(diào)整到80%作為基準(zhǔn)靈敏度；

第三步，螺栓檢測：以螺栓螺紋尺寸為40mm為例，ACG校準(zhǔn)和靈敏度校準(zhǔn)，儀器調(diào)節(jié)完畢后，將超聲相控陣探頭（2）放置在待檢螺栓端面上進(jìn)行掃查，超聲相控陣探頭（2）會發(fā)射超聲波，當(dāng)超聲波遇到缺陷時(shí)會將超聲波反射回超聲相控陣探頭（2），超聲相控陣探頭（2）再將反射能量回饋給超聲相控陣儀器，在儀器上顯示超聲波遇到缺陷反射回的能量值，當(dāng)這個(gè)值大于80％時(shí)，就把這個(gè)缺陷定義為不允許缺陷，凡缺陷最大反射波幅大于等于基準(zhǔn)靈敏度，且指示長度大于等于10mm，應(yīng)判定為裂紋，指示長度小于10mm，應(yīng)判定為合格產(chǎn)品。