用于冶金产品的无损检验的设备制造技术

本发明专利技术涉及无损检验金属管（Ｔ）的设施，其中超声波传感器（３）包含可在选择的时间分别激发的换能器元件（Ｃｉ）。处理检测信号的下游电路（２，４，５）分析超声波激发时管子的整体响应（７）。本发明专利技术的特征在于只激发换能器元件产生单一发射，下游电路恢复（４）均通过换能器元件（Ｃｉ）检测的信号的样本（Ｓｉｊ），与之相关联（５）各连贯时间（ｔｊ）的偏移，以便通过修改所述连续时间之间的偏移，计算单一发射时，管子的数个整体响应。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及无损检验，尤其是冶金学无损检验，更具体地说，涉及管子的无损检验。
技术介绍
只要可能，管子的生产完全实现自动化。当生产结束时，用超声波对管子进行无损检验，其目的是利用下述测试有选择地检测其上的一种或多种缺陷在内部或外部，具有纵向和/或横向取向的表面缺陷；厚度和/或厚度方面的缺陷；还检验内径和外径。为了检验整根管子，使管子关于超声波传感器作螺旋相对运动，在称为“复发”频率的点火频率下，快速地脉冲发出超声波。在液体，通常在水中实现传感器相对于管子的间接耦接。实际上，为了检测上面提及的各种缺陷，设置具有纵向超声波的传感器，所述传感器根据不同的入射角，“sonify”(insonifient)管子。根据各种参数(包括管子的尺寸，其超声波透射性，寻找的缺陷的类型等)，调整入射角。脉冲串的复发频率受在耦合液体中及在管子的金属中，超声波的外出传播时间和返回传播时间限制。于是，较长的传播时间使得必需降低复发频率，从而降低无损检验的生产率。根据一些已知的实施例，传感器被固定就位，使管子作螺旋运动。根据其它已知的实施例，围绕以线性速率运动的管子，以每分钟数千转的速率旋转驱动超声波检测器或传感器，所述线性速率约为1米/秒。在另一些已知的实施例中，使用由环绕管子的许多超声波换能器元件构成的传感器。一组换能器元件的连续激发使得能够继续进行管子上的入射角与之相关的超声波束的“形成”。激发还使得能够通过开关元件的受激发组，围绕管子旋转超声波束，从而可用电子扫描代替传感器的上述机械旋转(FR-A-2796153)。一种特殊的检验情况是通过在液压缸之间热“钻孔”棒材获得的无缝管的检验。这种生产工艺导致称为“倾斜(oblique)”的缺陷或者螺旋形的缺陷，所述螺旋相对于管子的轴线稍微倾斜。倾斜度可为正或负，取决于螺旋的方向。缺陷的倾斜度取决于使用的生产范围，在一些情况下，取决于缺陷的形成阶段。从而，相同的检验装置不得不检验其倾斜度可从-20°变到+20°，或者更大的缺陷。当波束的入射角被优化，以便严格检测纵向缺陷时，最小的倾斜度造成缺陷反射的回波的较大衰减。专利US 3924453描述了常规的传感器，所述传感器使超声波束在穿过管子轴线的平面中机械发散(所谓的“环形发散”过程)。但是，可检测的倾斜度的范围有限。另外，使用允许形成其偏转适合于检测指定缺陷倾斜度的超声波束的多元件传感器，理论上能够解决上述问题。于是有利的是按照使指定倾斜度的最佳入射角对应于每个脉冲串的方式，调整每个脉冲串。每个脉冲串包括在水中向外传播的传播时间，管子中的传播时间(一次或多次往返旅程)，以及水中的返回传播的传播时间。虽然能够根据所需入射次数放大脉冲串，但是该技术事实上难以在工业上实际应用，尤其是由于脉冲串的放大使其大得吓人的累积传播时间的缘故。这些累积传播时间是不能随时间而降低的物理特征。
技术实现思路
本专利技术通过提高检验设施的生产率，同时保持缺陷，尤其是相对于管子的轴线倾斜的缺陷的高水平可检测性，改善了这种情形。为此，本专利技术提出一种尤其是在存在间接耦接的情况下，冶金产品的无损检验设施，包括 -包括一组有选择地可使用的超声波换能器元件(Ci)的超声波传感器装置；-能够在选择的时刻，有选择地激发换能器元件的上游电路，-能够收集换能器元件检测的返回信号的下游电路，和-能够作为冶金产品对超声波激发的整体响应分析检测的信号的处理组件(它可包含在下游电路中)。根据所述设施的一个特征-上游电路被安排成由脉冲串操纵，所述脉冲串与换能器元件的激发的相同时间规律相关，-下游电路包含一个存储器，并被安排成按照选择的时间深度，对应于每个脉冲串，保存每个换能器元件检测的信号的样本(Sij)，和-处理组件适合于与存储器合作，以便*对于每个脉冲串，根据选择的时间处理规律，反复读取和合计每次重复特有的对应于不同换能器元件(Ci)以及对应于一个元件与另一元件之间交错的时刻(tj)的各组样本，使得能够关于每个脉冲串计算多个重构响应(ST，αT)，每个重构响应对应于一个偏转角αT(多重处理)，*分析由这些重构响应的组构成的整体响应。从而，可从单一脉冲串，得到分别对应于事后选择的“模拟”入射的许多超声波响应。根据本专利技术提供的优点之一，冶金产品的分析的快速性现在只局限于必需的处理时间。在一个有利的实施例中，下游电路包含检测信号的数字化单元，存储器被安排成与所述数字化单元合作，以便一方面根据连续时刻的，另一方面，根据现用换能器元件保存每个换能器元件检测的信号的幅度。在一个实施例中，下游电路包括计算装置，所述计算装置能够定义将分别应用于检测信号的延迟的分布，以便根据选择的波束偏转，获得和发射对应的整体响应。有利的是，计算装置还被安排成在将应用的延迟的分布的定义中，考虑到换能器元件的发射特性，例如每个元件发射的波束的会聚。本专利技术可以有不同的变型，尤其是下述变型，这些变型可以被组合-在每个发射脉冲串，时间激发规律可不包含换能器元件之间的任意相移；它也可包含这样的相移；还可同时具备这两者，即，一个脉冲串无相移，一个或数个脉冲串有相移，只要保持每个脉冲串的多重处理即可。-具有相移的脉冲串可被用于简化关于其应考虑超声波的衰减的大波束偏转的事后(多重处理之后)的定义。-通过移动管子或传感器或者这两者，在管子和超声波传感器装置之间提供螺旋相对运动。-传感器可以是一维的，即，基本上平行于管子的移动轴线布置的一条直线的换能器元件，或者至少部分弧形(例如呈截柱或圆柱的截断扇形的形状)并环绕管子的条带。-处理组件可被安排成利用所述条带的不同元件组处理返回信号。在所有情况下，借助传感器的换能元件的亚组，这构成“虚拟传感器”。从而，传感器的所有元件被同时发射，同时在每个脉冲串，关于一种(或每种)所需的相移规律，事后分析各个虚拟传感器接收的信号。-超声波传感器装置可包括换能器元件的二维网络(不必是平直的)。其中可区别各列和各行。各列和/或各行可被用作上述一维传感器。传感器的这种二维网络被称为“镶嵌”网络。-镶嵌传感器可被用于检测倾斜缺陷，而不需要物理螺旋相对运动，因为它允许波束的“电子旋转”。“电子旋转”意味着能够扫描产品的圆周的各个虚拟传感器的处理(至少部分地，如果需要，由物理移动补充电子旋转)。于是，下游电路被安排成计算同行元件之间，以及同列元件之间的延迟的分布。附图说明根据下面的详细说明和附图，本专利技术的其它特征和优点将显而易见，其中图1表示具有倾斜缺陷D的管子T；图2A表示在管子T的纵剖面中选择入射的超声波检验装置，所述纵剖面穿过管子T的轴线；图2B表示在管子T的横剖面中选择入射的超声波检验装置；图3表示传感器Ci和为事先产生一道超声波R1的偏转角α，要施加的延迟τi；图4表示对于存在于管子中的缺陷的倾斜度β，要施加的超声波束入射角；图5表示在水柱CE体现传感器C和管子T之间的界面情况下的超声波脉冲，所述超声波脉冲首先通过水柱，随后通过管子T的金属；图6表示根据本专利技术的检测缺陷的设施；图7表示由给定长度L的超声波传感器C发出的波束的扩散角δ；图8表示在没有考虑对超声波束应用聚焦的情况下(垂直阴影)和考虑到所述聚焦的情况下(水平阴影)，接收的信号中的选择强度；图9表示了根据现有技术(长短虚线)和根据本发本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种尤其是在存在间接耦接的情况下，用于无损检验冶金产品的设施，包括：－包括一组有选择地可使用的超声波换能器元件（Ｃｉ）的超声波传感器装置（３）；－能够在选择的时刻，有选择地激发换能器元件的上游电路（１），－能够收集换 能器元件检测的返回信号的下游电路（２、４），和能够作为冶金产品对超声波激发的整体响应（７）分析检测的信号的处理组件（５），其特征在于上游电路（１）被安排成由脉冲串操纵，所述脉冲串与换能器元件的激发的相同时间规律相关， 所述下游电路（２、４）包含一个存储器（４），并被安排成按照选择的时间深度，对应于每个脉冲串，保存每个换能器元件检测的信号的样本（Ｓｉｊ），处理组件适合于与存储器合作，以便：－对于每个脉冲串，根据选择的时间处理规律，反复读取和 合计（５）每次重复特有的对应于不同换能器元件（Ｃｉ）以及对应于一个元件与另一元件之间交错的时刻（ｔｊ）的各组样本，使得能够关于每个脉冲串计算多个重构响应（Ｓ↓［Ｔ］，α↓［Ｔ］），每个重构响应对应于一个发射偏转角α↓［Ｔ］，－以及， 分析由这些重构响应的组构成的整体响应。...

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：伯纳德比斯奥克斯，米歇尔瓦赫，圭劳姆克莱顿诺特，
申请(专利权)人：瓦卢莱克和曼内斯曼管材公司，
类型：发明
国别省市：FR[法国]