一种基于激光超声的空压机缸体表面裂纹在线检测方法及系统技术方案

本发明专利技术公开一种基于激光超声的空压机缸体表面裂纹在线检测方法及系统，检测方法步骤为：（1）脉冲激光发生器发出激光束，激光束入射到待检测缸体表面产生检测超声信号，（2）激光干涉仪发出检测光束，检测光束接收检测超声信号；（3）检测超声信号经放大后传输到高速数据采集卡进行处理后再传输到数据分析系统；（4）数据分析系统对检测超声信号进行成像检测；（5）将检测结果实时显示。在线检测系统包括PLC控制器、激光干涉仪、高速数据采集卡、数据分析系统、显示屏、激光脉冲发生器和光路调节系统等。本申请中检测方法具有完全非接触式、检测效率及精度高、检测结果直观的优点，检测系统能够实现缸体表面裂纹在线、实时、快速、精确检测。

An on-line crack detection method and system for cylinder block surface of air compressor based on laser ultrasound

【技术实现步骤摘要】
一种基于激光超声的空压机缸体表面裂纹在线检测方法及系统
本专利技术涉及检测
，具体地讲，涉及一种基于激光超声的空压机缸体表面裂纹在线检测方法及系统。
技术介绍
空气压缩机(简称空压机)是一种产生压缩空气的动力设备，空压机能够将自由空气压缩到所需压力，用以驱动风动机具，如风钻、抓岩机、风水泵、空气锤等，广泛应用于交通运输、纺织、食品、能源化工以及制药等领域。空压机缸体一般由灰铁铸造、加工而成，包含上、下两部分。上下两部分由定位销及螺栓定位连接。工作时，空压机缸体需持续承受高温、高压气体作用，因而对上下缸体表面及连接面光洁度、平面度要求极其严格。实际上，在铸造及加工过程中，空压机缸体表面极易出现砂孔或疲劳裂纹，如果不能及时对这些裂纹进行检测，并采取必要措施进行维修，裂纹会慢慢扩展，进而影响单缸、乃至整个设备系统的稳定性与安全性，甚至可能导致灾难性的突发后果，造成巨大的经济损失。出于安全与经济需求，对空压机缸体表面裂纹开展检测具有极其重要的意义。国内外现有空压机缸体表面裂纹检测方法主要分为两类：接触式检测与非接触式检测。接触式检测方法主要包括超声波检测、磁粉检测、射线检测等，非接触式本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于激光超声的空压机缸体表面裂纹在线检测方法，其特征在于：步骤如下：第一步：脉冲激光发生器发射出高能脉冲激光束，高能脉冲激光束经光路调节系统分为两束：第一激光束入射到待检测缸体表面的扫描检测点，并在该扫描检测点激发产生激光超声波信号，该激光超声波信号作为检测超声信号并以扫描检测点为辐射中心向四周扩散；第二激光束入射到高速数据采集卡的使能口，使高速数据采集卡进入工作状态；第二步：激光干涉仪发出检测光束，该检测光束入射到待检测缸体表面的一固定点，该固定点与任一扫描检测点不重合，检测光束接收第一步中的检测超声信号；第三步：激光干涉仪的信号输出端与信号放大器输入端相连，激光干涉仪首先将采集到的...

【技术特征摘要】
1.一种基于激光超声的空压机缸体表面裂纹在线检测方法，其特征在于：步骤如下：第一步：脉冲激光发生器发射出高能脉冲激光束，高能脉冲激光束经光路调节系统分为两束：第一激光束入射到待检测缸体表面的扫描检测点，并在该扫描检测点激发产生激光超声波信号，该激光超声波信号作为检测超声信号并以扫描检测点为辐射中心向四周扩散；第二激光束入射到高速数据采集卡的使能口，使高速数据采集卡进入工作状态；第二步：激光干涉仪发出检测光束，该检测光束入射到待检测缸体表面的一固定点，该固定点与任一扫描检测点不重合，检测光束接收第一步中的检测超声信号；第三步：激光干涉仪的信号输出端与信号放大器输入端相连，激光干涉仪首先将采集到的检测超声信号传输至信号放大器，信号放大器对激光干涉仪传输信号进行放大后传输到高速数据采集卡进行高速采样，并将采样得到信号传输到数据分析系统进行分析处理；第四步：数据分析系统对采集到的检测超声信号进行成像检测；第五步：将成像检测结果在显示屏上实时显示。2.根据权利要求1所述的基于激光超声的空压机缸体表面裂纹在线检测方法，其特征在于：所述光路调节系统包括第一凸透镜、分光镜、第二凸透镜以及扫描振镜；所述第一凸透镜放置在脉冲激光发生器发射出的高能脉冲激光束光路上，用来对高能脉冲激光束进行聚焦；所述分光镜放置在第一凸透镜的焦点位置处，分光镜将入射的高能脉冲激光束分为水平方向传送的第一激光束与竖直方向传送的第二激光束；第一激光束经过第二凸透镜聚焦后入射到扫描振镜的中心位置，所述扫描振镜控制第一激光束以一定速度在待检测缸体表面一定范围内进行扫描入射，扫描入射的第一激光束在待检测缸体表面激发产生激光超声波信号；第二激光束通过光纤传送到高速数据采集卡的使能口，使高速数据采集卡进入工作状态。3.根据权利要求2所述的基于激光超声的空压机缸体表面裂纹在线检测方法，其特征在于：所述扫描振镜内部的镜片按设定速率在空间20°角范围内自由翻转，从而控制入射的第一激光束按一定路径传送到待检测缸体表面的扫描检测点。4.根据权利要求2所述的基于激光超声的空压机缸体表面裂纹在线检测方法，其特征在于：入射到扫描振镜中心位置的激光束光斑直径为0.1mm。5.根据权利要求2所述的基于激光超声的空压机缸体表面裂纹在线检测方法，其特征在于：所述扫描振镜控制检测光束对待检测缸体表面进行扫描检测时，扫描路径为周期形方波，相邻两扫描点之间距离为0.1mm。6.根据权利要求1所述的基于激光超声的空压机缸体表面裂纹在线检测方法，其特征在于：所述第四步：数据分析系统对采集到的检测超声信号进行成像检测的具体步骤为：(1)首先对所采集到的检测超声信号进行初步降噪处理，以去除背景噪声，提高采集信号信噪比；(2)提取所采集到的检测超声信号中受缸体表面裂纹非线性调制作用影响的特性值，进而根据特征值改变量反演裂纹信息；(3)根据裂纹信息进行成像处理。7.根据权利要求6所述的基于激光超声的空压机缸体表面裂纹在线检测方法，其特征在于：所述第(2)步中，反演裂纹信息的具体步骤为：1)激光干涉仪采集空压机缸体受入射激光超声波激励后的速度及加速度矢量；2)根据速度及加速度矢量来构建用于表征空压机缸体动态特性的相空间，相空间中的每一个点都一一映射缸体的一种动态特征，且这些点在相空间中沿着特定的轨迹线移动，最终都会沿着轨迹线逐渐收敛到相空间中的一个或多个特定点位置，该特定点被称为相空间中的奇异点；3)由相空间中的点集移动轨迹线的趋势得到缸体动态特性，当缸体出现裂纹时，缸体相空间中表征缸体动态特性的点集收敛到奇异点的轨迹线会发生改变，通过定义特定的特征参数值来定义改变量，并将其与裂纹特征信息相关联，就可反演得到裂纹信息，其中描述缸体相空间中的点集轨迹线改变量的特征参数值为巴氏距离(Bhattachary...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘永强，俞育飞，
申请(专利权)人：杭州兴鑫科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33