多相控阵探头动态联动聚焦检测方法技术

本发明专利技术涉及一种多相控阵探头动态联动聚焦检测方法：使左、中、右三个相控阵探头位于待测轮轴的近轮座处，左右两探头相对于中探头对称分布，各探头波束从不同方向斜向穿过轮轴，使探测区域位于径向上与中探头相对的轮座区域上另一侧近表面区域，中探头发射波束的中线与轮轴轴线相交，左右探头的波束相对于中探头的波束对称，当中探头检测到缺陷回波时，如果左、右探头针对同一区域的回波中一个高于槽的回波而另一个低于槽的回波，则判定该区域为裂纹，如果左、右探头得到的同一区域的两个回波均低于槽的回波且波幅高度基本相同，则判定该区域不是裂纹。本发明专利技术能分辨出是压装损伤还是自然裂纹，因此可以减小漏检率，提高检出率，提高周向定量精度。

Dynamic focusing detection method for multi phased array probe

The invention relates to a multi phased array probe dynamic focusing detection method: make the wheel seat left, right three phased array probe is between the detected wheel, two probe relative to the probe in the symmetrical distribution of the probe beam from a different direction diagonally across the axle, the exploration area is located in the radial direction and the wheel seat area on the other side of the probe relative to the near surface region, in the middle and the probe beam axle axis intersecting beam around probe with respect to the beam symmetry of the probe, which probe to detect the defect echo, if left and right for a higher probe slot in the same area of the echo echo and another below trough the echo, it is judged that the area of crack, if the two echo the same area of the left and right of the probe were lower than the echo amplitude and the height of groove is basically the same, it is judged that the Area is not crack. The invention can be used to solve the problem that the press is loaded or the natural crack, so the miss detection rate can be reduced, the detection rate can be improved, and the circumferential quantitative precision can be improved.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种利用多个相控阵探头联动进行超声波检测的方法。
技术介绍
机车轮轴是轨道机车的重要组成部分，机车的重量最终都压在轮轴上，在机车运行时轮轴两端（主要是指轮座处）受到变剪切力容易产生裂纹，危害极大，机车运行中一旦断轴将导致机车脱轨造成严重事故。针对轮座部位的裂纹检测主要通过超声检测实现。目前国内针对轮座裂纹的超声检测主要有两种，一种是采用固定角度的常规探头（非相控阵探头，例如，单晶探头或双晶探头），另一种是采用单只相控阵探头。由于裂纹主要为环向裂纹（即裂纹大体上位于轮轴的横截面内，包括周向、径向以及介于周向和径向之间的裂纹），而压装压痕基本上也呈环向延伸，二者的回波类似，根据回波难以分辨出是压装压痕还是裂纹，裂纹具有危害性，而压装压痕没有，如果将裂纹判定为压装压痕，则造成漏检，如果将压装压痕判定为裂纹，则将导致废品率提高。
技术实现思路
为了克服现有技术下的上述缺陷，本专利技术的目的在于提供一种多相控阵探头动态联动聚焦检测方法，该方法可以减小漏检率，提高检出率，提高周向定量精度，分辨出是压装损伤还是自然裂纹，从而显著提高检测结果的可信度。本专利技术的技术方案是：一种多相控阵探头动态联动聚焦检测方法：所用超声扫查器设有左、中、右三个相控阵探头，使各个所述探头位于待测轮轴的近轮座处，左、右两个探头相对于中探头对称分布，各个所述探头的波束从不同方向斜向穿过轮轴，使探测区域位于径向上与所述中探头相对>的轮座区域上的另一侧近表面区域，所述中探头发射的波束的中线与所述轮轴的轴线相交，所述左、右探头的波束相对于所述中探头的波束对称，当所述中探头检测到缺陷回波时，如果所述左、右探头针对同一区域的回波中一个高于槽的回波而另一个低于槽的回波，则判定该区域为裂纹，如果所述左、右探头得到的同一区域的两个回波均低于槽的回波且波幅高度基本相同，则判定该区域不是裂纹进一步地，当所述中探头检测到缺陷回波时，如果所述左、右探头针对同一区域的回波中，一个高于裂纹判断上阈值而另一个低于裂纹判断下阈值，则判定该区域为裂纹，如果所述左、右探头得到的同一区域的两个回波均位于预设的压痕回波上下限之间，且两个回波的比值介于预设的压痕回波比值区间，则判定该区域不是裂纹。各个所述探头的波束的可探测范围为径向上与所述中探头相对的轮座区域上的另一侧全部近表面区域，所述轮座区域是包含所述轮座、轮座前肩、轮座后肩和位于轮座前肩前方的防尘挡圈座与轮座之间过渡圆角在内的轴段。所述左、右探头的波束与所述中探头的波束的夹角均优选为5-15度。各个所述探头的工作频率优选为2.5MHz-5MHz。各个所述探头优选采用一维线阵探头。各个所述探头的波束偏转方向优选为所述中探头发射的波束的中线在所述轮轴的横截面上的投影所在的直径方向。使得本方法不仅能扫描轮轴近表面区域，而且能扫描靠近轮轴心部的区域。对于前述任意一种所述的多相控阵探头动态联动聚焦检测方法，还包括：用所述检测设备的轮轴旋转驱动机构驱使所述轮轴定轴旋转，各个所述探头与所述轮轴作相对圆周运动以扫描所述轮座区域的全部表面。各个所述探头分别固定安装在同一个有机玻璃楔块的上面。所述有机玻璃楔块的折射角度可以为35-55度。所述检测设备还可以设有超声相控阵检测仪、自动检测扫查器本体、轮轴进轮定位装置、轮轴出轮推动装置、水泵、水槽、耦合水收集装置和用于控制检测设备启停、轮轴进轮定位装置动作、轮轴出轮推动装置动作、轮轴旋转驱动机构动作以及水泵启停的运动控制装置，各个所述探头安装在所述自动检测扫查器本体上，各个所述探头的检测信号输出端通过相控阵电缆连接所述超声相控阵检测仪的检测信号输入端。所述多相控阵探头动态联动聚焦检测方法可以采用如下步骤：（1）将带有所述轮轴的轮对通过轨道移动到检测位置，将所述探头置于所述轮轴相应的探头放置位置；（2）启动喷水耦合以及轮轴定轴旋转，所述探头相对于所述轮轴做周向运动，轮轴旋转过程中使各个所述探头对所述轮座进行扫描检测；（3）各个所述探头的检测数据通过相控阵电缆传递给超声相控阵检测仪，所述检测数据保存到所述超声相控阵检测仪中；（4）检测同时所述超声相控阵检测仪中的数据同步显示在计算机上，进行可疑信号分析，排除压装压痕，对检测缺陷进行标记报警。本专利技术的有益效果为：本专利技术用多个探头同时从不同方向发射波束指向并汇聚到同一个探测区域，各探头均采用自发自收工作方式，通过对多个探头针对同一探测区域的回波的综合分析，实现对同一个缺陷的更高精度的定位定量检测。该检测方法弥补了现有技术下采用固定角度的常规探头或单只相控阵探头检测时由于缺陷取向与探测方向之间角度的局限性导致的漏检、误报或检测精度低的不足，还利用左、右探头各自的回波实现了确定缺陷准确边界的目的。尤其是在深入探究空间中裂纹的不规则特点和槽的规则特点的基础上，充分利用所述左、右探头针对同一探测区域的回波之间的差异性，实现了对裂纹还是表面槽的有效区分，既不会因为误将裂纹判定为表面槽导致漏检，也不会因为误将表面槽判定为裂纹导致的废品率增加，由此显著提高了超声探伤时的检出率，降低漏检率、误报率和轮轴报废率，提高周向定量精度，大幅度提高检测结果的精确性和可信度。由于所述探头的波束是穿过轮径指向所述轮座对侧的探测区域，因此，该方法可以在车轮仍然安装在轮轴轮座上的状态下进行检测，降低维护成本。由于三只探头均为相控阵探头，可使探测区域从轮座近表面位置一直深入到轮轴的心部，因此无论是区分裂纹和压装压痕还是检测裂纹的位置和尺寸等，在轮轴轮座的整体实体范围都能获得较高的探测精度和准确性。附图说明图1是本专利技术采用三只探头检测时各部分的纵向结构示意图；图2是图1的横向结构示意图；图3是各个所述探头在轮座周向展开平面上的投影示意图。具体实施方式参见图1-3，本专利技术公开了一种多相控阵探头动态联动聚焦检测方法：所用超声扫查器设有左、中、右三个相控阵探头，使各个所述探头位于待测轮轴4的近轮座43处，左、右两个探头2、3相对于中探头1对称分布，各个所述探头的波束从不同方向斜向穿过轮轴，使探测区域位于径向上与所述中探头相对的轮座区域上的另一侧近表面区域，所述中探头发射的波束的中线与所述轮轴的轴线42相交（二者所构成的面可以称为对称平面），所述左、右探头的波束相对于所述中探头的波束对称（也可以视为相对所述对称平面左右对称），综合各探头针对同一探测区域检测的结果实现对同一个缺陷的检测。各探头均为自发自收工作方式，当所述中探本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多相控阵探头动态联动聚焦检测方法，其特征在于所用超声扫查器设有左、中、右三个相控阵探头，使各个所述探头位于待测轮轴的近轮座处，左、右两个探头相对于中探头对称分布，各个所述探头的波束从不同方向斜向穿过轮轴，使探测区域位于径向上与所述中探头相对的轮座区域上的另一侧近表面区域，所述中探头发射的波束的中线与所述轮轴的轴线相交，所述左、右探头的波束相对于所述中探头的波束对称，当所述中探头检测到缺陷回波时，如果所述左、右探头针对同一区域的回波中一个高于槽的回波而另一个低于槽的回波，则判定该区域为裂纹，如果所述左、右探头得到的同一区域的两个回波均低于槽的回波且波幅高度基本相同，则判定该区域不是裂纹。

【技术特征摘要】
1.一种多相控阵探头动态联动聚焦检测方法，其特征在于所用超声扫查器设有左、中、
右三个相控阵探头，使各个所述探头位于待测轮轴的近轮座处，左、右两个探头相对于中探
头对称分布，各个所述探头的波束从不同方向斜向穿过轮轴，使探测区域位于径向上与所
述中探头相对的轮座区域上的另一侧近表面区域，所述中探头发射的波束的中线与所述轮
轴的轴线相交，所述左、右探头的波束相对于所述中探头的波束对称，当所述中探头检测到
缺陷回波时，如果所述左、右探头针对同一区域的回波中一个高于槽的回波而另一个低于
槽的回波，则判定该区域为裂纹，如果所述左、右探头得到的同一区域的两个回波均低于槽
的回波且波幅高度基本相同，则判定该区域不是裂纹。
2.如权利要求1所述的多相控阵探头动态联动聚焦检测方法，其特征在于当所述中探
头检测到缺陷回波时，如果所述左、右探头针对同一区域的回波中，一个高于裂纹判断上阈
值而另一个低于裂纹判断下阈值，则判定该区域为裂纹，如果所述左、右探头得到的同一区
域的两个回波均位于预设的压痕回波上下限之间，且两个回波的比值介于预设的压痕回波
比值区间，则判定该区域不是裂纹。
3.如权利要求2所述的多相控阵探头动态联动聚焦检测方法，其特征在于各个所述探
头的波束的可探测范围为径向上与所述中探头相对的轮座区域上的另一侧全部近表面区
域，所述轮座区域是包含所述轮座、轮座前肩、轮座后肩和位于轮座前肩前方的防尘挡圈座
与轮座之间过渡圆角在内的轴段...

【专利技术属性】
技术研发人员：李志军，
申请(专利权)人：北京欧宁航宇检测技术有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11