[發明專利]一種高速軸承動態監測方法及陣列超聲換能器

在審

• 申請號: 202210253305.8
• 申請日: 2022-03-15
• 公開（公告）號: CN114624026A
• 公開（公告）日: 2022-06-14
• 發明（設計）人: 李章劍;焦陽;崔崤峣;朱鑫樂;呂加兵
• 申請（專利權）人: 中國科學院蘇州生物醫學工程技術研究所
• 主分類號: G01M13/045
• 分類號: G01M13/045
• 代理公司: 北京遠大卓悅知識產權代理有限公司 11369
• 代理人: 賀杰

本發明公開了一種高速軸承動態監測方法，屬于軸承檢測領域，包括將陣列超聲換能器的換能器陣元貼合軸承外圈，陣列超聲換能器通過引線連接外部硬件系統；當軸承處于低速或靜止狀態，使用逐線掃描的方式實現低幀頻成像；當軸承處于高速運轉時，使用平面波成像的方法實現高幀頻快速成像，并通過多角度發射平面波進行相干復合成像提高圖像的質量等步驟，通過上述步驟，能夠對軸承的油膜區域進行實時動態的圖像觀測，防止出現潤滑不良的狀況，達到預防或預警軸承失效的目的。本發明還涉及實施上述高速軸承動態監測方法的陣列超聲換能器。

技術領域

本發明涉及軸承檢測領域，尤其是涉及高速軸承動態監測方法以及檢測高速軸承的陣列超聲換能器。

背景技術

潤滑不良是造成滾動軸承失效的主要原因之一。潤滑不良導致軸承的滾珠或滾柱的接觸面無法形成良好的油膜，從而形成粘著磨損，使工作表面狀態惡化，致使表面出現磨損、膠合、塑性變形以及點蝕等失效形式；而且粘著磨損產生的撕裂物易進入保持架，使保持架產生異常載荷，從而造成保持架斷裂，最后導致軸承的最終失效。因此，對軸承的潤滑情況進行實時動態監測對于保證軸承的正常運行具有重要作用。

超聲檢測方法具有成本低、設備體積小、檢測實時性高、無放射危害、檢測精度高等優勢，適用于對軸承的潤滑情況進行實時動態監測。傳統的超聲無損檢測方法使用A型回波方法對其進行檢測，當超聲波束自零件表面由探頭通至檢查對象內部，遇到缺陷與零件底面時發生反射波，在熒光屏上形成脈沖波形，根據這些脈沖波形來判斷缺陷位置和大小。

但是這種方法不直觀，對操作人員的經驗要求較高，容易產生漏檢或檢驗不充分。利用陣列換能器對物體進行B型成像觀測無疑更直觀，能夠有效提高檢測準確度。但是，常規超聲成像使用逐線掃描的方法進行成像，形成一幀超聲圖像的發射次數直接受限于一幀掃查區域范圍內包含的掃描線數，受聲波傳播速度的限制，其成像幀率被限制在每秒20到50幀左右，無法滿足軸承這一類高速運轉的運動目標的檢測，因此仍需找到一種更快幀頻的檢測手段。

發明內容

為了克服現有技術的不足，本發明的目的之一在于提供一種高速軸承動態監測方法，能夠對高速運轉的軸承的油膜區域進行實時動態的圖像監測，防止其出現潤滑不良的狀況，達到預防或預警軸承失效的目的。

為了克服現有技術的不足，本發明的目的之二在于提供一種陣列超聲換能器，能夠對高速運轉的軸承的油膜區域進行實時動態的圖像監測，防止其出現潤滑不良的狀況，達到預防或預警軸承失效的目的。

本發明的目的之一采用如下技術方案實現：

一種高速軸承動態監測方法，包括以下步驟：

安裝陣列超聲換能器：將陣列超聲換能器的換能器陣元貼合軸承外圈，陣列超聲換能器通過引線連接外部硬件系統；

監測成像：當軸承處于低速或靜止狀態，使用逐線掃描的方式實現低幀頻成像；當軸承處于高速運轉時，使用平面波成像的方法實現高幀頻快速成像，并通過多角度發射平面波進行相干復合成像提高圖像的質量。

進一步的，所述換能器陣元的數量大于16。

進一步的，所述換能器陣元的工作頻率為1MHz-20MHz。

進一步的，所述陣列超聲換能器內徑與所述軸承的外圈直徑相同，使所述陣列超聲換能器具有聚焦效果，從而在聚焦區域獲得較高的空間分辨率。

進一步的，所述軸承的待檢測區域位于聚焦區域內。

本發明的目的之二采用如下技術方案實現：

一種用于實施上述任意一種高速軸承動態監測方法的陣列超聲換能器，包括背襯塊以及若干換能器陣元，所述背襯塊呈圓弧形，若干所述換能器陣元位于所述背襯塊的內圈上，所述背襯塊以及若干所述換能器陣元由耐高溫材料制作而成。

進一步的，所述換能器陣元的數量大于16。