[發明專利]一種基于平面波超聲技術的樅樹型葉根高效檢測裝置及方法

在審

• 申請號: 202011060774.5
• 申請日: 2020-09-30
• 公開（公告）號: CN112083075A
• 公開（公告）日: 2020-12-15
• 發明（設計）人: 李望;陶振國;趙煒煒;彭若谷;嚴小華;張琴玲;黃一君;黃啟川;汪博;吳長青;嚴海;盧志飛;劉曉睿;丁非
• 申請（專利權）人: 浙江浙能技術研究院有限公司
• 主分類號: G01N29/06
• 分類號: G01N29/06;G01N29/24;G06F30/20
• 代理公司: 杭州九洲專利事務所有限公司 33101
• 代理人: 張羽振

本發明涉及基于平面波超聲技術的樅樹型葉根高效檢測裝置，包括分線器、組合型相控陣超聲探頭和組合型相控陣超聲楔塊；組合型相控陣超聲探頭由三個獨立的并聯式線陣陣列排布的子探頭組成；分線器一端的接口通過電纜線連接組合型相控陣超聲探頭，另一端的探頭與儀器接口連接相控陣超聲儀器；三個子探頭安裝在組合型相控陣超聲楔塊上，組合型相控陣超聲楔塊由三個子楔塊組成，每個子探頭對應一個子楔塊。本發明的有益效果是：本發明使用三個獨立的并聯式線陣陣列排布子探頭組成組合型相控陣超聲探頭，避免手動檢測時因為探頭放置偏差以及自動檢測時因為掃查器探頭夾持裝置的安裝偏差造成的葉根缺陷漏檢或檢測返工。

技術領域

本發明涉及大型火電和核電機組的樅樹型葉片葉根檢測方法，具體涉及一種基于平面波超聲技術的樅樹型葉根高效檢測裝置及方法。

背景技術

樅樹型葉根的檢測一般使用常規超聲探頭或者線陣排布相控陣超聲探頭，通過多個不同探頭檢測葉根不同區域的方式完成整個葉根區域的檢測。常規超聲時使用橫波探頭分別從葉片內外弧面開展檢測，利用縱波探頭從葉片的兩側肩臺區域實施檢測。

樅樹型葉根的傳統相控陣超聲檢測方案使用多個線陣探頭。線陣探頭指探頭中的晶片全部排列在一條直線上。檢測時一般分為4個檢測序列，序列1中將帶角度楔塊相控陣線陣探頭放在葉片外弧面上檢測葉根內弧面的缺陷，序列2中將帶角度楔塊相控陣線陣探頭放在葉片內弧面檢測葉根外弧面的缺陷。序列3中將帶角度楔塊相控陣線陣探頭放在葉片兩側肩臺靠近內弧側位置檢測葉根兩端外弧面的缺陷。序列4中將無楔塊相控陣線陣探頭放在葉片兩側肩臺靠近內弧側位置檢測葉根兩端內弧面的缺陷。傳統的相控陣超聲檢測方案各個序列都使用相控陣超聲扇形掃查的成像方式。

常規超聲葉根檢測，因為常規超聲檢測的探頭角度是單一且固定不變的，聲束覆蓋的區域有限，超聲檢測當聲束和缺陷垂直時敏感性最高，當聲束和缺陷平行時敏感性最低，因此對于常規超聲，檢測角度的唯一也使得常規超聲檢測對于一些方向性的缺陷不敏感。常規超聲采用A型顯示的成像方式，圖像中只能顯示信號波幅、聲程等信息，樅樹型葉根檢測過程中由于葉根結構復雜，因此除了缺陷信號以外，還會有部分結構顯示信號，A型掃描的局限性導致以上信號難以被快速準確地區分，這就增加了檢測過程中缺陷識別的難度。常規超聲探頭底面為硬質結構，在葉片的曲面型葉身上移動時可能由于探頭底面和葉片表面貼合不緊密造成檢測時耦合不良，進而影響檢測信號的質量。

傳統的葉根相控陣超聲檢測采用扇形掃查的成像方式。因為檢測過程中使用的為晶片線陣排布的相控陣超聲探頭，盡管借助扇型掃查的方式可以實現多個角度的檢測成像，但是因為線陣相控陣超聲探頭僅能在一個平面成像，無法實現立體成像，因此在檢測過程中如果由于掃查器的安裝或者檢測人員手持探頭時探頭傾斜造成一定程度的探頭偏轉，將會導致探頭實際發射聲束和檢測方案中要求的聲束方向有一定的偏移，最終可能造成缺陷的漏檢。傳統相控陣超聲探頭底面為硬質結構，在葉片的曲面型葉身上移動時可能由于探頭底面和葉片表面貼合不緊密造成檢測時耦合不良，進而影響檢測信號的質量。另外，傳統的相控陣超聲掃查依然基于超聲的脈沖反射檢測技術，葉根檢測時使用的探頭晶片較小，因為葉根結構的原因，超聲波在葉根中的傳播距離較長且存在一定的衰減，葉根缺陷回波和葉根結構反射波距離較近，因為相控陣超聲扇形掃查成像算法的局限性和儀器硬件性能的性質，導致傳統葉根檢測時相控陣超聲扇形掃查成像的信噪比較差，影響一些葉根微小缺陷的識別。因此，現有技術存在以下問題：

1、檢測速度緩慢，需要使用多個探頭多個檢測序列才能完成整個葉根部位的檢測工作；

2、手動檢測時，檢測效果和檢測人員的操作手法有極大關聯，檢測人員操作手法不夠細致可能導致缺陷漏檢；自動檢測時，掃查器的進度也對檢測結果的可靠性有極大影響；

3、葉根弧面曲率和探頭表面接觸不良影響檢測效果；

4、受成像方法限制，檢測數據的信噪比不高，影響微小缺陷的識別。

發明內容