[發(fā)明專利]對(duì)機(jī)械部件進(jìn)行無損測試的方法和系統(tǒng)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201980028231.4
• 申請(qǐng)日: 2019-04-19
• 公開（公告）號(hào): CN112020646A
• 公開（公告）日: 2020-12-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 奧爾連·貝爾德;克萊爾·普拉達(dá);弗里德里克·詹森
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 賽峰集團(tuán);國家科學(xué)研究中心
• 主分類號(hào): G01N29/04
• 分類號(hào): G01N29/04;G01N29/26;G01N29/44;G01N29/46
• 代理公司: 中國商標(biāo)專利事務(wù)所有限公司 11234
• 代理人: 桑麗茹

本發(fā)明涉及一種通過使用多元件換能器(3)的超聲波傳播對(duì)機(jī)械部件(2)進(jìn)行無損測試的方法，所述多元件換能器(3)與機(jī)械部件相對(duì)放置并且包括多個(gè)壓電元件e(1)，e(2)，…，e(N)，N1。該方法包括：對(duì)于換能器的每個(gè)元件e(i)，以給定頻率發(fā)射超聲波并測量表示由元件e(j)接收的反向散射的超聲波的時(shí)間信號(hào)kij(t)，通過與元件e(i)不同的每個(gè)元件e(j)獲得所述測量；基于被測量信號(hào)kij(t)，i，j＝l，N，確定時(shí)間分量的第一矩陣；通過對(duì)第一矩陣應(yīng)用傅立葉變換，確定與基于超聲波的頻率的被確定頻率相對(duì)應(yīng)的頻率分量的第二矩陣；對(duì)第二矩陣進(jìn)行濾波，其包括將所述矩陣投影到通過使用射線跟蹤算法的數(shù)值計(jì)算所確定的單次擴(kuò)散子空間；以及使用被濾波的第二矩陣檢查機(jī)械部件的完整性。

背景技術(shù)

本發(fā)明涉及力學(xué)的通用領(lǐng)域。

本發(fā)明更具體地適用于通過超聲波對(duì)機(jī)械部件進(jìn)行無損測試，例如，對(duì)航空部件，諸如鈦合金坯料、風(fēng)機(jī)盤或裝配有航空器發(fā)動(dòng)機(jī)，并且特別地渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的整體式葉輪進(jìn)行無損測試。然而，并不限制所考慮的機(jī)械部件的性質(zhì)或形狀。

以已知的方式，允許表征結(jié)構(gòu)或材料的完整性狀態(tài)和/或質(zhì)量而不降低它們的一組方法稱為無損測試。無損測試在航空領(lǐng)域，并且更通常地在任何其他工業(yè)領(lǐng)域具有優(yōu)選但非限制的應(yīng)用，在所述工業(yè)領(lǐng)域中期望表征其狀況或質(zhì)量的結(jié)構(gòu)成本高和/或其操作的可靠性至關(guān)重要。可有利地，在生產(chǎn)過程中以及在使用或維護(hù)過程中對(duì)所考慮的結(jié)構(gòu)或材料進(jìn)行無損測試。

裝配航空器發(fā)動(dòng)機(jī)，并且更特別地渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的一定數(shù)量的關(guān)鍵機(jī)械部件由基于圓柱形坯料的鈦合金制成。為了確保這些機(jī)械部件在其被裝配到渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)之前的完整性，已知利用超聲波的傳播實(shí)施對(duì)這些部件的無損測試，并允許檢測被測試部件中可能存在的缺陷或缺陷跡象。通常在坯料上以及在鍛造后進(jìn)行這種無損測試。出于此目的，該無損測試通常使用由能夠發(fā)射和接收超聲波的多個(gè)壓電元件組成的換能器(即，傳感器)。

在無損測試過程中，超聲波由多元件換能器以預(yù)定的頻率發(fā)射，并與該部件材料的微觀結(jié)構(gòu)相互作用，期望驗(yàn)證所述部件的完整性。由該多元件換能器測量超聲波“噪聲”：該噪聲和與該部件中潛在存在的缺陷跡象相關(guān)聯(lián)的回聲同時(shí)存在。更具體地，該多元件換能器的每個(gè)元件測量一種包含幾個(gè)分量的信號(hào)，即：

—表示波軌跡的所謂單次散射分量，在所述波軌跡中，在由該多元件換能器的元件測量之前(由該多元件換能器的元件接收的反向散射波是所使用的另一術(shù)語)，在該部件中傳播的波僅與部件材料相互作用一次(即，僅由部件材料中存在的散射體反射僅一次，這些散射體可能與部件中或部件的不同表面中存在的缺陷有關(guān))；

—表示波軌跡的可能地所謂多次散射分量，在所述波軌跡中，在由該多元件換能器的元件測量之前，在機(jī)械部件中傳播的波與該機(jī)械部件的材料多次相互作用(即，是該材料中存在的散射體幾次連續(xù)反射的對(duì)象)；以及

—電子噪聲分量。

利用多元件換能器有利地提供了對(duì)由換能器測量的信號(hào)應(yīng)用數(shù)字(矩陣)濾波的可能性，允許降低這些信號(hào)中存在的電子噪聲分量，以及可能地多次衍射分量，有益于反映機(jī)械部件中的缺陷跡象(如果存在的話)的存在。這允許改進(jìn)對(duì)所觀察到的被測量信號(hào)的分析，以測試機(jī)械部件的完整性，以及可能地檢測機(jī)械部件中的缺陷。

文獻(xiàn)WO 2010/001027描述了一種基于從多次散射分量分離單次散射分量的數(shù)字濾波方法。該方法包括將由該多元件換能器測量，并根據(jù)被測試部件的材料傳播特性(特別地波在材料中的傳播速度以及波數(shù))進(jìn)行理論評(píng)估的信號(hào)投影到單次散射體系特性的子空間上。該理論評(píng)估依賴于在該多元件換能器和該機(jī)械部件之間的扁平界面的假設(shè)，該多元件換能器與機(jī)械部件直接地接觸。