一种塑料管道热熔对接接头超声相控阵检测扫查方式制造技术

本发明专利技术涉及超声相控阵检测技术，旨在提供一种塑料管道热熔对接接头超声相控阵检测扫查方式。包括：测量热熔接头单个卷边的宽度，将其作为扫查长度输入检测主机，然后在检测主机上设置检测参数；计算固定深度间距扫查或固定角度间距扫查的延迟法则，使焦点全部位于对接检测平面：聚焦长度计算；扫查角度和延迟法则计算；改变扫查线焦点深度，重复扫查角度和计算，直至焦点深度大于扫查结束深度，扫查延迟法则；检测缺陷成像。本发明专利技术可实现检测区域的全覆盖，具有较高的灵敏度和分辨力。在实际检测时仅移动探头便可实现接头检测，不必多次调整聚焦深度。扫查过程参数设置便捷，大大提升了检测效率，便于检测智能化和自动化的实现。

A scanning mode of ultrasonic phased array inspection for hot melt butt joint of plastic pipeline

【技术实现步骤摘要】
一种塑料管道热熔对接接头超声相控阵检测扫查方式
本专利技术涉及塑料管道热熔对接接头超声相控阵检测技术，具体涉及一种塑料管道热熔对接接头超声相控阵检测扫查方式。
技术介绍
较传统金属管道，塑料管道具有耐腐蚀、抗震性能好、使用寿命长和绿色环保等优点，在燃气、给排水等领域已有数十年的使用经验，近年来开始应用于核电站厂用水输送系统等场合，应用前景十分广阔。塑料管道的连接方式主要有热熔连接和电熔连接，热熔连接不需要外加附件，成本较低，对于大管径管道连接适用性强，目前我国DN90以上塑料管道大多采用热熔对接焊接。在焊接过程中，由于焊接环境、焊接工艺和人员操作等因素，在热熔对接接头处容易形成缺陷，影响管道系统的安全性，需要借助无损检测手段识别接头内部缺陷。在诸多无损检测手段中，超声相控阵检测具有便捷、直观、安全等优点，是塑料管道无损检测的首选方法。典型的超声相控阵检测仪包括检测主机和相控阵探头，相控阵探头由多个阵元组成，每个阵元均可独立发射和接收超声波。检测主机可根据聚焦位置计算延迟法则实现声束聚焦，使聚焦位置声能更强，缺陷反射回波强度也就更高。检测主机通过改变焦点位置或激活孔径移动聚焦声束，实现对结构的扫查，获得多条扫查线信号后，可依据扫查线的位置关系进行成像，使缺陷可视化。通用的扫查方式有线性扫查和扇形扫查，被广泛地应用于超声相控阵检测设备中。在热熔对接焊接时，塑料管道接头处会有卷边产生，焊缝区位于卷边下方。由于卷边的限制，无法直接使用线性扫查检测塑料管道热熔对接接头，需采用扇形扫查。如图1所示，扇形扫查聚焦半径固定，即各扫查线焦点位置与探头中心的距离相同，据此可计算出扇形扫查所需的延迟法则，激励相控阵发射超声波，实现对热熔接头的扇形扫查。扇形扫查虽然可以使声束覆盖检测平面，但由于聚焦半径固定，扫查线焦点无法全部位于热熔对接检测平面，从而无法使检测灵敏度和分辨力最佳。考虑热熔对接接头的结构特点和超声相控阵检测的便捷性，本专利技术提出一种塑料管道热熔对接接头超声相控阵检测扫查方式，根据热熔接头对接平面与探头中心的位置关系计算延迟法则，使扫查线焦点全部位于检测平面上，如图2所示。本专利技术可使超声波在接头对接平面聚焦，提高检测位置声能，进而提高塑料管道热熔对接接头超声相控阵检测的灵敏度、分辨力和检测效率。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是，克服现有技术中的不足，提供一种塑料管道热熔对接接头超声相控阵检测扫查方式。为解决面临的技术问题，本专利技术采用的技术方案是：提供一种塑料管道热熔对接接头超声相控阵检测扫查方法，包括以下步骤：(1)接头检测准备选择扫查频率与塑料管道厚度相匹配的相控阵探头，将其与超声相控阵检测主机连接；在接头卷边附近涂覆耦合剂，然后安放相控阵探头；(2)测量热熔接头单个卷边的宽度，将其作为扫查长度输入检测主机，然后在检测主机上设置检测参数；(3)计算固定深度间距扫查延迟法则，使焦点全部位于对接检测平面：(3.1)聚焦长度计算根据扫查长度和探头参数，计算出聚焦长度，即对接平面与探头中心的距离；(3.2)扫查角度和延迟法则计算对于某条扫查线而言，其焦点位于对接平面上，根据焦点距离管道外表面的深度计算聚焦半径和扫查角度；获得聚焦半径后，计算出当前扫查线激活孔径各阵元的延迟时间；存储当前扫查线阵元延迟时间和扫查线角度；(3.3)改变扫查线焦点深度，重复步骤(3.2)，直至焦点深度大于扫查结束深度，获得当前检测参数下的固定深度间距扫查延迟法则；(4)检测缺陷成像根据步骤(3)计算得到的延迟法则激励相控阵探头，使焦点全部位于对接检测平面，进而提高对接平面处的声能；检测主机根据回波信号和扫查线角度进行缺陷成像。本专利技术中，前述步骤(2)中设置的检测参数包括：激活孔径的阵元数目、固定深度间距扫查方式的扫查起始深度、扫查结束深度和扫查深度步进。本专利技术还提供了另一种塑料管道热熔对接接头超声相控阵检测扫查方法，包括以下步骤：(1)接头检测准备选择扫查频率与塑料管道厚度相匹配的相控阵探头，将其与超声相控阵检测主机连接；在接头卷边附近涂覆耦合剂，然后安放相控阵探头；(2)测量热熔接头单个卷边的宽度，将其作为扫查长度输入检测主机，然后在检测主机上设置检测参数；(3)计算固定角度间距扫查延迟法则，使焦点全部位于对接检测平面：(3.1)聚焦长度计算根据扫查长度和探头参数，计算出聚焦长度，即对接平面与探头中心的距离；(3.2)扫查角度和延迟法则计算对于某条扫查线，其焦点位于对接平面上，根据聚焦长度和扫查线角度计算聚焦半径；获得聚焦半径后，计算出当前扫查线激活孔径各阵元的延迟时间；存储当前扫查线阵元延迟时间和扫查线角度；(3.3)改变扫查线角度，重复步骤(3.2)，直至扫查线角度大于扫查结束角度，获得当前检测参数下的固定角度间距扫查法则；(4)检测缺陷成像根据步骤(3)计算得到的延迟法则激励相控阵探头，使焦点全部位于对接检测平面，进而提高对接平面处的声能；检测主机根据回波信号和扫查线角度进行缺陷成像。本专利技术中，前述步骤(2)中设置的检测参数包括：激活孔径的阵元数目、固定角度间距扫查方式的扫查起始角度、扫查结束角度和扫查角度步进。本专利技术中，所述步骤(1)中，在涂覆耦合剂之前先对塑料管道热熔接头的表面质量进行检查，清除管道表面污渍。本专利技术中，所述步骤(1)中，在将相控阵探头与超声相控阵检测主机连接后，获得阵元宽度、阵元间隙和阵元中心频率。本专利技术中，所述步骤(4)中，为辅助检测，在缺陷成像图谱的聚焦长度两侧设置辅助检测线，用于标记焊缝区域。与现有技术相比，本专利技术的技术效果是：本专利技术提供的塑料管道热熔对接接头超声相控阵检测扫查方式考虑了热熔接头的结构特点，使扫查线焦点全部位于对接平面上，进而提高对接平面上的声能。既可实现检测区域的全覆盖，还可实现对接检测平面各点均具有较高的灵敏度和分辨力。在实际检测时仅移动探头便可实现接头检测，不必多次调整聚焦深度。该扫查方式参数设置便捷，避免了扇形扫查需同时调整聚焦深度和增益的不便，以及声束焦点无法全面覆盖接头检测平面的不足，大大提升了检测效率，便于检测智能化和自动化的实现。附图说明图1为常规技术中热熔接头超声相控阵检测扇形扫查方式；图2为本专利技术提供的热熔接头超声相控阵检测扫查方式；图3为塑料管道热熔接头超声相控阵检测装置示意图；图4为本专利技术提供的扫查方式计算原理；图5为本专利技术提供的固定深度间距扫查模式的延迟法则计算流程图；图6为延迟法则计算原理图；图7为本专利技术提供的固定角度间距扫查模式的延迟法则计算流程图；图8为本专利技术提供的固定角度间距模式扫查得到的检测图谱；图9为常规技术中扇形扫查检测热熔接头的检测图谱。附图标记：1塑料管道、2热熔接头、3、相控阵探头、4超声相控阵检测主机；具体实施方式本专利技术所述塑料管道热熔对接接头超声相控阵检测扫查方式，用于塑料管道热熔对接接头的无损检测。如图3所示，塑料管道热熔对接接头超声相控阵检测装置包括塑料管道1、热熔接头2、相控阵探头3、超声相控阵检测主机4。为利用本专利技术提供的扫查方式检测塑料管道热熔对接接头，在超声相控阵检测主机4上输入检测参数，超声相控阵检测主机4根据本专利技术提供计算方法获得延迟法则以用于激励相控阵探头3。相控阵探头3可以发射出超声波经耦合剂层进入热熔接头2，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种塑料管道热熔对接接头超声相控阵检测扫查方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)接头检测准备选择扫查频率与塑料管道厚度相匹配的相控阵探头，将其与超声相控阵检测主机连接；在接头卷边附近涂覆耦合剂，然后安放相控阵探头；(2)测量热熔接头单个卷边的宽度，将其作为扫查长度输入检测主机，然后在检测主机上设置检测参数；(3)计算固定深度间距扫查延迟法则，使焦点全部位于对接检测平面：(3.1)聚焦长度计算根据扫查长度和探头参数，计算出聚焦长度，即对接平面与探头中心的距离；(3.2)扫查角度和延迟法则计算对于某条扫查线而言，其焦点位于对接平面上，根据焦点距离管道外表面的深度计算聚焦半径和扫查角度；获得聚焦半径后，计算出当前扫查线激活孔径各阵元的延迟时间；存储当前扫查线阵元延迟时间和扫查线角度；(3.3)改变扫查线焦点深度，重复步骤(3.2)，直至焦点深度大于扫查结束深度，获得当前检测参数下的固定深度间距扫查延迟法则；(4)检测缺陷成像根据步骤(3)计算得到的延迟法则激励相控阵探头，使焦点全部位于对接检测平面，进而提高对接平面处的声能；检测主机根据回波信号和扫查线角度进行缺陷成像。

【技术特征摘要】
1.一种塑料管道热熔对接接头超声相控阵检测扫查方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)接头检测准备选择扫查频率与塑料管道厚度相匹配的相控阵探头，将其与超声相控阵检测主机连接；在接头卷边附近涂覆耦合剂，然后安放相控阵探头；(2)测量热熔接头单个卷边的宽度，将其作为扫查长度输入检测主机，然后在检测主机上设置检测参数；(3)计算固定深度间距扫查延迟法则，使焦点全部位于对接检测平面：(3.1)聚焦长度计算根据扫查长度和探头参数，计算出聚焦长度，即对接平面与探头中心的距离；(3.2)扫查角度和延迟法则计算对于某条扫查线而言，其焦点位于对接平面上，根据焦点距离管道外表面的深度计算聚焦半径和扫查角度；获得聚焦半径后，计算出当前扫查线激活孔径各阵元的延迟时间；存储当前扫查线阵元延迟时间和扫查线角度；(3.3)改变扫查线焦点深度，重复步骤(3.2)，直至焦点深度大于扫查结束深度，获得当前检测参数下的固定深度间距扫查延迟法则；(4)检测缺陷成像根据步骤(3)计算得到的延迟法则激励相控阵探头，使焦点全部位于对接检测平面，进而提高对接平面处的声能；检测主机根据回波信号和扫查线角度进行缺陷成像。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(2)中设置的检测参数包括：激活孔径的阵元数目、扫查起始深度、扫查结束深度和扫查深度步进。3.一种塑料管道热熔对接接头超声相控阵检测扫查方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)接头检测准备选择扫查频率与塑料管道厚度相匹配的相控阵探头，将其与超声相控阵检测主机连接；在接头卷边附近涂覆耦合剂，然后安放相控...

【专利技术属性】
技术研发人员：施建峰，姚日雾，秦胤康，郑津洋，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33