一种旋转超声检测圆棒表面和近表面缺陷的信号识别方法技术

本申请公开了一种旋转超声检测圆棒表面缺陷和近表面缺陷的信号识别方法，该方法包括：基于探头发出的超声波声束倾斜入射圆棒，根据预设作图策略确定超声波声束的任意边缘声线入射至圆棒中的折射波型和折射角；根据入射声线在水中的中心对称声线入射至圆棒中的折射波型和折射角，确定超声波声束入射至圆棒中形成的波型声场范围；将探头按照预设路径对圆棒进行旋转扫查，采集经过圆棒的折射超声回波信号，对超声回波信号进行分析以识别出圆棒的表面缺陷和近表面缺陷信号。通过上述方法，能够实现对于圆棒的表面缺陷和近表面缺陷横波检测信号有效区分识别，指导缺陷材的区分处置。

A signal recognition method for detecting the surface and near surface defects of round bar by rotating ultrasonic

【技术实现步骤摘要】
一种旋转超声检测圆棒表面和近表面缺陷的信号识别方法
本专利技术涉及材料检测
，尤其涉及一种旋转超声检测圆棒表面和近表面缺陷的信号识别方法。
技术介绍
脉冲反射法超声波探伤是金属材料及其他致密性材质工件内部质量检测的重要手段。圆棒中容易出现表面裂纹类缺陷和近表面埋藏缺陷，对于表面裂纹类缺陷，通常可采用表面修磨方法去除缺陷然后归入合格品，对于近表面缺陷通常无法修磨去除而切除或判废。传统的对于圆棒的表面缺陷和近表面缺陷横波检测首先确定圆棒中横波检测的主声束折射角范围，应用斯奈尔定律计算确定入射角范围，并调节好水中纵波主声线入射角以同时检验出表面槽伤和近表面横孔扫查信号，然而实际检测中对于圆棒的表面缺陷和近表面缺陷横波检测信号无法区分，这给圆棒横波检测不合品的缺陷识别判定并区分处置造成困难。基于此，如何实现对于圆棒的表面缺陷和近表面缺陷横波检测信号有效区分识别，成为亟待解决的技术问题。
技术实现思路
本专利技术实施例提供一种旋转超声检测圆棒表面和近表面缺陷的信号识别方法，能够实现对于圆棒的表面缺陷和近表面缺陷横波检测信号有效区分识别，指导缺陷材的区分处置。一种旋转超声检测圆棒表面和近表面缺陷的信号识别方法，包括：基于探头发出的超声波声束倾斜入射圆棒，根据预设作图策略确定所述超声波声束的任意边缘声线入射至所述圆棒中的折射波型和折射角；根据所述入射线在水中的中心对称声线入射至所述圆棒中的折射波型和折射角，确定所述超声波声束入射至所述圆棒中形成的波型声场范围；>将所述探头按照预设路径对所述圆棒进行旋转扫查，采集经过所述圆棒的折射超声回波信号，对所述超声回波信号进行分析以识别出所述圆棒的表面缺陷和近表面缺陷信号。可选的，在其中一个实施例中，所述根据预设作图策略确定所述超声波声束的任意边缘声线入射至所述圆棒中的折射波型和折射角，包括：所述超声波声束的任意边缘声线倾斜入射至所述圆棒表面，过入射点作法线，在入射声线一侧作法线的第一平行线，在入射声线的折射声线一侧分别作所述法线的第二平行线和第三平行线；所述第一平行线、第二平行线、第三平行线与所述法线的间距按预设比例进行设置，所述间距按预设比例分别对应于水中的纵波声速、钢中的纵波声速、钢中的横波声速；以入射点为圆心过所述第一平行线与入射声线的交点画圆，所述圆与所述第二平行线、第三平行线相交，过圆心与所述第二平行线的相交点的射线为纵波折射线，所述纵波折射线与法线的夹角为纵波折射角；过圆心与所述第三平行线的相交点的射线为横波折射线，所述横波折射线与法线的夹角为横波折射角。可选的，在其中一个实施例中，所述根据预设作图策略确定所述超声波声束的任意边缘声线入射至所述圆棒中的折射线之后，还包括：根据所述圆与所述第二平行线、第三平行线的关系判定所述圆棒中存在的波型情况。可选的，在其中一个实施例中，所述根据所述圆与所述第二平行线、第三平行线的关系判定所述圆棒中存在的波形情况，包括：当所述圆与所述第二平行线、第三平行线均相交时，则所述圆棒中存在纵波和横波；当所述圆仅与所述第三平行线相交时，则所述圆棒中只存在横波；当所述圆与所述第二平行线、第三平行线均不相交时，则所述圆棒中不存在纵波和横波。可选的，在其中一个实施例中，所述根据所述入射线以及所述水中的中心对称声线入射至所述圆棒中的折射线，确定所述超声波声束入射至所述圆棒中形成的波型声场范围，包括：根据所述圆棒中的折射纵波角度确定纵波声场在所述圆棒中的分布范围，根据所述圆棒中的折射横波角度确定横波声场在所述圆棒中的分布范围。可选的，在其中一个实施例中，所述将所述探头按照预设路径对所述圆棒进行旋转扫查，采集经过所述圆棒的折射超声回波信号，对所述超声回波信号进行分析以识别出所述圆棒的表面缺陷和近表面缺陷信号，包括：根据折射角计算弦长，转动所述探头同时调节探头角度在对应位置找出中心声束的最佳表面槽信号，由此确定入射角和圆钢中横波声场情况，根据表面槽的端角全反射角度范围和超声场发散情况预测旋转扫查信号高宽比和界面波宽度情况；当表面槽信号的高度达到预设高度要求时，在检测圆棒的缺陷位置旋转扫查，根据信号高宽比和界面波宽度情况，识别出所述圆棒的表面裂纹类面积型缺陷信号。可选的，在其中一个实施例中，所述将所述探头按照预设路径对所述圆棒进行旋转扫查，采集经过所述圆棒的折射超声回波信号，对所述超声回波信号进行分析以识别出所述圆棒的表面和近表面的缺陷信号，还包括：根据皮下横孔反射特点分析识别皮下横孔旋转扫查信号高宽比和界面波宽度情况；当皮下横孔信号的高度达到预设高度要求时，在检测圆棒的缺陷位置旋转扫查，根据信号高宽比和界面波宽度情况，识别出所述圆棒的近表面埋藏体积型缺陷信号。实施本专利技术实施例，将具有如下有益效果：上述旋转超声检测圆棒表面和近表面缺陷的信号识别方法，基于探头发出的超声波声束倾斜入射圆棒，根据预设作图策略确定超声波声束的任意边缘声线入射至圆棒中的折射波型和折射角；根据入射声线在水中的中心对称声线入射至圆棒中的折射波型和折射角，确定超声波声束入射至圆棒中形成的波型声场范围；将探头按照预设路径对圆棒进行旋转扫查，采集经过圆棒的折射超声回波信号，对超声回波信号进行分析以识别出圆棒表面槽和近表面横孔的扫查信号，并由此识别判定检测中扫查缺陷信号为表面裂纹类面积型缺陷信号还是近表面埋藏体积型缺陷信号。通过上述方法，能够实现对于任意入射角的圆棒中超声折射波型存在情况及其方向，并根据需要确定有效入射角检测圆棒近表面区，区分识别圆棒的表面裂纹类面积型缺陷和近表面埋藏的体积型缺陷信号。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。其中：图1为一个实施例中旋转超声检测圆棒表面和近表面缺陷的信号识别方法的流程图；图2为一个实施例中单条声线水/圆棒界面超声波倾斜透射传播路径作图法的示意图；图3为一个实施例中水/圆棒界面超声波倾斜透射圆棒中声场传播路径作图法的示意图；图4为一个实施例中圆棒中的超声场情况及表面槽校准分析示意图；图5为一个实施例中圆棒中的超声场情况及皮下横孔扫查分析示意图。具体实施方式为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在限制本申请。图1为一个实施例中旋转超声检测圆棒表面和近本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种旋转超声检测圆棒表面和近表面缺陷的信号识别方法，其特征在于，包括：/n基于探头发出的超声波声束倾斜入射圆棒，根据预设作图策略确定所述超声波声束的任意边缘声线入射至所述圆棒中的折射波型和折射角；/n根据所述入射线在水中的中心对称声线入射至所述圆棒中的折射波型和折射角，确定所述超声波声束入射至所述圆棒中形成的波型声场范围；/n将所述探头按照预设路径对所述圆棒进行旋转扫查，采集经过所述圆棒的折射超声回波信号，对所述超声回波信号进行分析以识别出所述圆棒的表面缺陷和近表面缺陷信号。/n

【技术特征摘要】
1.一种旋转超声检测圆棒表面和近表面缺陷的信号识别方法，其特征在于，包括：
基于探头发出的超声波声束倾斜入射圆棒，根据预设作图策略确定所述超声波声束的任意边缘声线入射至所述圆棒中的折射波型和折射角；
根据所述入射线在水中的中心对称声线入射至所述圆棒中的折射波型和折射角，确定所述超声波声束入射至所述圆棒中形成的波型声场范围；
将所述探头按照预设路径对所述圆棒进行旋转扫查，采集经过所述圆棒的折射超声回波信号，对所述超声回波信号进行分析以识别出所述圆棒的表面缺陷和近表面缺陷信号。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据预设作图策略确定所述超声波声束的任意边缘声线入射至所述圆棒中的折射波型和折射角，包括：
所述超声波声束的任意边缘声线倾斜入射至所述圆棒表面，过入射点作法线，在入射声线一侧作法线的第一平行线，在入射声线的折射声线一侧分别作所述法线的第二平行线和第三平行线；
所述第一平行线、第二平行线、第三平行线与所述法线的间距按预设比例进行设置，所述间距按预设比例分别对应于水中的纵波声速、钢中的纵波声速、钢中的横波声速；
以入射点为圆心过所述第一平行线与入射声线的交点画圆，所述圆与所述第二平行线、第三平行线相交，过圆心与所述第二平行线的相交点的射线为纵波折射线，所述纵波折射线与法线的夹角为纵波折射角；过圆心与所述第三平行线的相交点的射线为横波折射线，所述横波折射线与法线的夹角为横波折射角。


3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据预设作图策略确定所述超声波声束的任意边缘声线入射至所述圆棒中的折射线之后，还包括：
根据所述圆与所述第二平行线、第三平行线的关系判定所述圆棒中存在的波型情况。


4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述圆与所述第二平行线、第三平行线的关系判定所述圆棒中存在...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡柏上，刘栋，
申请(专利权)人：宝钢特钢韶关有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44