[發(fā)明專利]基于TOFD探傷裝置的焊縫跟蹤系統(tǒng)及其焊縫跟蹤方法

有效

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• 申請日: 2020-09-04
• 公開（公告）號: CN112051334B
• 公開（公告）日: 2021-11-09
• 發(fā)明（設計）人: 丁雨林;孫振國;陳詠華;張文;陳強
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: G01N29/06
• 分類號: G01N29/06;G01N29/265
• 代理公司: 北京五洲洋和知識產權代理事務所(普通合伙) 11387
• 代理人: 張婷婷;張向琨

1.一種基于TOFD探傷裝置的焊縫跟蹤系統(tǒng)，用于對帶有焊縫(21')的待檢測對象(2')進行焊縫檢測及焊縫跟蹤，且所述焊縫(21')沿長度方向(L)延伸并形成有焊趾(22')，其特征在于，

所述焊趾(22')位于待檢測對象(2')的下表面，所述焊趾(22')與第一接收探頭(2)位于焊縫(21')的同一側；

所述焊縫跟蹤系統(tǒng)包括：TOFD發(fā)射探頭(1)、第一接收探頭(2)、第二接收探頭(3)、掃查架(8)、TOFD探傷模塊(4)、焊縫識別模塊(5)、控制器模塊(6)以及機械調節(jié)模塊(7)；

TOFD發(fā)射探頭(1)和第一接收探頭(2)在寬度方向(W)上位于所述焊縫(21')兩側且位于待檢測對象(2')的上表面，TOFD發(fā)射探頭(1)用于向所述焊縫(21')發(fā)射超聲波，第一接收探頭(2)用于接收焊縫缺陷的衍射信號；

第二接收探頭(3)與第一接收探頭(2)位于所述焊縫(21')同一側，并用于接收焊趾一次衍射二次反射信號(T1)，所述焊趾一次衍射二次反射信號(T1)是指TOFD發(fā)射探頭(1)發(fā)射的超聲波經(jīng)所述焊趾(22')衍射后傳播至待檢測對象(2')的上表面、再經(jīng)所述上表面反射后傳播至待檢測對象(2')的下表面、最后經(jīng)所述下表面反射后傳播至第二接收探頭(3)的超聲波；

掃查架(8)設置于所述待檢測對象(2')上方并固定安裝TOFD發(fā)射探頭(1)、第一接收探頭(2)和第二接收探頭(3)；

TOFD探傷模塊(4)通信連接第一接收探頭(2)和第二接收探頭(3)，并用于識別焊縫(21')的位置以及檢測出焊縫(21')是否存在缺陷；

焊縫識別模塊(5)通信連接TOFD探傷模塊(4)，并用于分析第二接收探頭(3)接收的焊趾一次衍射二次反射信號(T1)、并計算出所述焊縫(21')與TOFD發(fā)射探頭(1)的相對位置；

控制器模塊(6)通信連接焊縫識別模塊(5)，并用于根據(jù)焊縫識別模塊(5)計算出的所述焊縫(21')與TOFD發(fā)射探頭(1)的相對位置并發(fā)出探頭定位命令；

機械調節(jié)模塊(7)連接所述掃查架(8)，并用于響應所述控制器模塊(6)發(fā)出的探頭定位命令，以在長度方向(L)和寬度方向(W)上調整所述掃查架(8)的位置，以使TOFD發(fā)射探頭(1)和第一接收探頭(2)關于所述焊縫(21')的中心對稱分布。

2.根據(jù)權利要求1所述的基于TOFD探傷裝置的焊縫跟蹤系統(tǒng)，其特征在于，第一接收探頭(2)為TOFD接收探頭。

3.根據(jù)權利要求1所述的基于TOFD探傷裝置的焊縫跟蹤系統(tǒng)，其特征在于，第二接收探頭(3)為超聲直探頭。

4.根據(jù)權利要求1所述的基于TOFD探傷裝置的焊縫跟蹤系統(tǒng)，其特征在于，TOFD探傷模塊(4)包括數(shù)據(jù)采集單元(41)和數(shù)據(jù)處理單元(42)；

所述數(shù)據(jù)采集單元(41)采集第一接收探頭(2)和第二接收探頭(3)接收的超聲信號，以識別出焊縫(21')的位置；

所述數(shù)據(jù)處理單元(42)用于分析第一接收探頭(2)接收到的焊縫缺陷的衍射信號、并計算出焊縫缺陷的位置和高度。

5.根據(jù)權利要求1所述的基于TOFD探傷裝置的焊縫跟蹤系統(tǒng)，其特征在于，待檢測對象(2')的厚度為H，與第一接收探頭(2)位于焊縫(21')同一側的焊趾一次衍射二次反射信號(T1)的傳播時間為t，超聲波在待檢測對象(2')中的傳播速度為c，TOFD發(fā)射探頭(1)和第二接收探頭(3)的距離為2S，焊縫(21')的寬度為w，所述焊縫(21')的中心與TOFD發(fā)射探頭(1)在寬度方向(W)上的距離為l，則l滿足如下方程：

6.根據(jù)權利要求1所述的基于TOFD探傷裝置的焊縫跟蹤系統(tǒng)，其特征在于，第二接收探頭(3)還用于接收焊縫余高反射信號(T2)。

7.根據(jù)權利要求1所述的基于TOFD探傷裝置的焊縫跟蹤系統(tǒng)，其特征在于，第二接收探頭(3)還用于接收焊縫余高反射變形信號(T3)。

8.一種基于TOFD探傷裝置的焊縫跟蹤系統(tǒng)的焊縫跟蹤方法，其采用權利要求1-7中任一項所述的基于TOFD探傷裝置的焊縫跟蹤系統(tǒng)進行實現(xiàn)，其特征在于，所述焊縫跟蹤方法包括步驟：

S1，將配置有TOFD發(fā)射探頭(1)、第一接收探頭(2)和第二接收探頭(3)的掃查架(8)置于待檢測對象(2')上的初始位置處；

S2，采用機械調節(jié)模塊(7)在寬度方向(W)上移動所述掃查架(8)，所述掃查架(8)每移動一單位長度，焊縫識別模塊(5)記錄第二接收探頭(3)接收的焊趾一次衍射二次反射信號(T1)的傳播時間及其對應的焊縫(21')與TOFD發(fā)射探頭(1)的相對位置，并生成焊趾一次衍射二次反射信號(T1)的傳播時間和焊縫(21')與TOFD發(fā)射探頭(1)的相對位置之間的關系表；

S3，將掃查架(8)沿長度方向(L)上移動，每移動一單位長度，第二接收探頭(3)接收一次焊趾一次衍射二次反射信號(T1)，并利用焊縫識別模塊(5)記錄第二接收探頭(3)接收的焊趾一次衍射二次反射信號(T1)的傳播時間；

S4，根據(jù)焊縫識別模塊(5)記錄的焊趾一次衍射二次反射信號(T1)的傳播時間，查詢步驟S2所述的關系表，由此得出焊縫(21')與TOFD發(fā)射探頭(1)的相對位置；

S5，根據(jù)步驟S4中的焊縫(21')與TOFD發(fā)射探頭(1)的相對位置，采用機械調節(jié)模塊(7)在長度方向(L)和寬度方向(W)上將所述掃查架(8)移動相應距離，以使TOFD發(fā)射探頭(1)和第二接收探頭(3)關于焊縫(21')的中心對稱分布。