一种多向可控耦合件检测固体表面缺陷的装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术提供一种多向可控耦合件检测固体表面缺陷的装置，包括生成超声信号的信号发生单元、多向可控耦合件、收发探头阵列和信号处理单元，检测时多向可控耦合件位于被检测固体与收发探头阵列之间，信号发生单元与收发探头阵列的超声发射探头连接，信号处理单元与收发探头阵列的超声接收探头连接；多向可控耦合件能在检查过程中移动和形变使得收发探头阵列能在探测平面上旋转，多向可控耦合件还能通过伸缩使收发探头阵列在垂直于探测平面的方向上步进移动，透过不同厚度的耦合层实现超声探测数据的收发，从而实现将固体表面缺陷的检测转变为内部缺陷的检测，收发探头阵列收到的回波信号由信号处理单元进行特征提取、缺陷识别并给出检测结果。

Device for detecting solid surface defects with multidirectional controllable coupling parts

The utility model provides a device for multi controllable coupling detection of solid surface defects, including signal generation of the ultrasonic signal generation unit, controllable multi couplings, transceiver probe array and the signal processing unit, detection of multiple controllable couplings in the detected between the solid and the emitting and receiving probe array, the signal generating unit and receiving probe array the ultrasonic transmitting probe connection, signal processing unit and the ultrasonic transceiver probe array receiving probe connection; multiple controllable couplings can move in the inspection process and the deformation of transceiver probe array can rotate in the detection plane, more controllable coupling can step in the direction perpendicular to the plane of the mobile detection direction transceiver probe array by stretching, through the coupling layer of different thickness to achieve ultrasonic detection data transceiver, thereby realizing the detection of solid surface defects To detect the internal defects, the echo signals received by the transceiver array are extracted by the signal processing unit, and the defects are identified and the detection results are given.

【技术实现步骤摘要】
一种多向可控耦合件检测固体表面缺陷的装置
本技术及超声检测
，特别涉一种多向可控耦合件检测固体表面缺陷的装置。
技术介绍
在现代工业飞速发展的背景下，特别是进入二十一世纪以来，现代工业朝着高精且尖的方向发展，在大型固体工件、工业金属板状结构、航天器锻件、高层铁塔等各种工业结构的维护中，超声检测技术就在其中扮演了极其重要的角色，超声无损检测具有灵敏度高、穿透力强、指向性好、检测速度快、成本低、设备相对简单、对人体无害等优点。超声波进入物体内部遇到缺陷时，一部分声波会产生反射，接收器可对探头接收的反射波进行分析，就能精确地测出缺陷来，并且能显示内部缺陷的位置和大小，测定材料厚度等。超声检测作为应用最为广泛的无损检测手段，其利用超声波在介质中的传播和衰减特性来检测受检物件内部是否存在缺陷的情况，对现代工业的发展有着重要的意义。但当缺陷或裂纹位于固体表面或近表面时，由于在超声传播过程中纵波的脉冲反射存在盲区，以及缺陷取向对检测灵敏度的影响，且由于在近场区的声压有很大的起伏存在近场效应，在位于表面和非常接近表面或近场区内的某些缺陷常常难以检测，此时一般采用的是磁粉检测或渗透检测，现有的固体表面缺陷检测装置中不足之处在于：一、磁粉检测不适应于非磁性材料，固体表面的覆盖层会降低检测林敏度；二、磁粉检测不适用于检测延伸方向与磁力线方向夹角小于20°的缺陷；三、磁粉检测对被检测件的表面光滑度要求高，检测范围小检测速度慢；四、渗透检测难以检测多孔材料，不适应于检查外来因素造成的缺陷，且难以定量的控制检测操作质量；五、磁粉、渗透等检测装置受环境等条件因素影响较大；由此，设计一种多向可控耦合件将固体表面检测转换为固体内部检测的超声检测装置。
技术实现思路
本技术目的在于克服现有的固体表面缺陷检测技术的适应范围窄、对缺陷的规则形状有要求、检测难以精确定性以及超声检测不能直接检测固体表面缺陷等缺点，提供一种多向可控耦合件检测固体表面缺陷的装置，将固体表面检测转换为固体内部检测的超声检测，且该装置便携并适应于各种条件下的固体表面检测。一种多向可控耦合件检测固体表面缺陷的装置，其包括生成超声信号的信号发生单元、多向可控耦合件、收发探头阵列和信号处理单元，检测时多向可控耦合件位于被检测固体与收发探头阵列之间，信号发生单元与收发探头阵列的超声发射探头连接，信号处理单元与收发探头阵列的超声接收探头连接；多向可控耦合件能在检查过程中移动和形变使得收发探头阵列能在探测平面上旋转，多向可控耦合件还能通过伸缩使收发探头阵列在垂直于探测平面的方向上步进移动，透过不同厚度的耦合层实现超声探测数据的收发，从而实现将固体表面缺陷的检测转变为内部缺陷的检测，收发探头阵列收到的回波信号由信号处理单元进行特征提取、缺陷识别并给出检测结果。进一步地，所述多向可控耦合件独立于收发探头阵列与待测固体，需要进行检测时，多向可控耦合件放置于收发探头阵列与待测固体之间充当耦合剂的作用。进一步地，所述收发探头阵列包括位于中央的超声发射探头和环绕超声发射探头布置的多个超声接收探头。所述的收发探头阵列，位于中央的是超声发射探头，环绕超声发射探头布置多个超声接收探头，形成“单发多收”的收发探头阵列。使得接收信号更全面更具完备性，较于“多发多收”需要多次偏转与聚焦操作，所述的收发探头阵列仅需极少次数的发射和接收，即可获得缺陷的具体信息，通过信号处理的实现缺陷的定性分析。所述的多向可控耦合件，独立于收发探头阵列与待测固体，需要进行检测时，多向可控耦合件放置于收发探头阵列与待测固体之间充当耦合剂的作用，用来排除收发探头与待测固体之间的空气，使超声波能有效地通过所述可控耦合件到达待测固体表面，且增加了收发探头阵列与待测固体表面的距离，从而使得固体表面缺陷转变成为待测固体与可控耦合件内部缺陷，以达到超声检测的目的。多向可控耦合件由透声性好且柔软的材料制作，根据应用情况选择合适的材料，当使用在光滑固体材料表面时，可以使用低粘度的耦合剂；当使用在粗糙固体表面、垂直表面及顶表面时，应使用粘度高的耦合剂；高温固体应选用耐高温耦合剂。所述的多向可控耦合件可在检测过程中可发生多向形变，满足收发探头阵列如图4的平面的旋转、伸缩的步进、以及平面旋转和伸缩步进满足从各个不同的角度以及转换为已知深度的超声检测，形成全方位、多角度的检测效果。所述的信号发生单元生成线性调频信号，设置频率、幅度等参数以满足所述装置的超声信号的配置条件。所述的信号处理单元对接收到的回波信号进行降噪处理、特征提取以及信号分析得到所需要的回波信号参数。本技术相对于现有技术具有如下的优点及效果：1.本技术所述装置结构简单，具有便携性，适应于各种材料，不会因为材料非磁性而检测效果失灵，应用范围更广。2.本技术所述装置检测方向与磁力线方向夹角无要求，实现全方位、多角度的固体表面检测。3.本技术所述装置适合更多的固体表面形态，能即时的对固体表面的状态进行反馈。4.本技术所述装置能适应于固体表面因各种因素所造成的缺陷检测，且能定量的分析固体的表面。5.本技术装置能克服检测过程中的近场效应问题，且较好的解决检测盲区的问题。附图说明图1a~图1d为本技术实例中多向可控耦合件检测固体表面缺陷的装置的各种检测示意图；图2为本技术实例中检测装置的超声信号流程示意图；图3为本技术实例中检测装置的实施例示意图；图4为本技术实例中超声检测过程中超声探头探测方向示意图。具体实施方式为使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本技术进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术，需指出的是，本技术的关键在于对结构提出的技术方案，涉及超声信号的计算等是现有成熟的技术，以下若有为特别详细说明之过程或参数，均是本领域技术人员可参照现有技术实现或理解的。一种多向可控耦合件检测固体表面缺陷的装置，结合了收发探头阵列与多向可控耦合件。本实施例中的多向可控耦合件由硅胶耦合剂材料制作，待测固体与多向可控耦合件结合，便于将固体表面缺陷检测转换为内部缺陷检测。请参见图图1a~图1d、图2、图3、图4，如图2所示，其中，待测固体1出现了表面裂纹2，直接进行超声探测时由于近场效应，无法精确探测到该裂纹。本实施例结合使用收发探头阵列与多向可控耦合件，将多向可控耦合件3置于收发探头阵列与固体表面之间，由于多向可控耦合件具有一定的高度，使得固体表面裂纹转换为内部缺陷。其中收发探头阵列由超声发射探头4和超声接收探头5组成。超声信号流程如图3所示，收发探头阵列探测角度与方位的变化如图4所示。x-y平面是平行于探测固体表面的平面，z平面是垂直于探测固体表面的平面。随着多向可控耦合件的形变和移动，收发探头阵列可以沿着x-y平面旋转移动，以进行各个方向、角度的探测；收发探头阵列还可以沿着z轴移动、上下步进，实现不同深度的探测。所述的收发探头阵列，位于中央的是超声发射探头4，环绕超声发射探头布置多个超声接收探头5，形成“单发多收”的收发探头阵列。使得接收信号更全面更具完备性，较于“多发多收”需要多次偏转与聚焦操作，所述的收发探头阵列仅需极少次数的发射和接收本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多向可控耦合件检测固体表面缺陷的装置，其特征在于包括生成超声信号的信号发生单元、多向可控耦合件、收发探头阵列和信号处理单元，检测时多向可控耦合件位于被检测固体与收发探头阵列之间，信号发生单元与收发探头阵列的超声发射探头连接，信号处理单元与收发探头阵列的超声接收探头连接；多向可控耦合件能在检查过程中移动和形变使得收发探头阵列能在探测平面上旋转，多向可控耦合件还能通过伸缩使收发探头阵列在垂直于探测平面的方向上步进移动，透过不同厚度的耦合层实现超声探测数据的收发，从而实现将固体表面缺陷的检测转变为内部缺陷的检测，收发探头阵列收到的回波信号由信号处理单元进行特征提取、缺陷识别并给出检测结果。

【技术特征摘要】
1.一种多向可控耦合件检测固体表面缺陷的装置，其特征在于包括生成超声信号的信号发生单元、多向可控耦合件、收发探头阵列和信号处理单元，检测时多向可控耦合件位于被检测固体与收发探头阵列之间，信号发生单元与收发探头阵列的超声发射探头连接，信号处理单元与收发探头阵列的超声接收探头连接；多向可控耦合件能在检查过程中移动和形变使得收发探头阵列能在探测平面上旋转，多向可控耦合件还能通过伸缩使收发探头阵列在垂直于探测平面的方向上步进移动，透过不同厚度的耦合层实现超声探测数据的收发，从...

【专利技术属性】
技术研发人员：韦岗，肖敬轩，杨萃，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：新型
国别省市：广东,44