全数字相控阵超声波无损检测系统及方法技术方案

本发明专利技术提供一种全数字相控阵超声波无损检测系统，包括系统主机（１）；全数字相控阵超声波检测仪（２）；超声波检测爬行器（３）；多维数字图像重建工作平台（４）；爬行器控制计算机（５）；爬行器控制计算机的操作界面（６）；所述系统主机（１）分别与超声波检测仪（２）、爬行器控制计算机（５）双向连接，所述超声波检测仪（２）将检测的结果数据传送给系统主机（１）。本发明专利技术具有如下突出优点：１．可高速完成对检测区域的声束聚焦扫描检测，具有很高的工作效率。２．可以数字化地精细确定聚焦声束扫描方案和缺陷反射源位置，提高了检测质量。３．可以实现回波数据的Ａ超、Ｂ超、Ｃ超等图象显示；建立回波数据库供长期存档。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种，可广泛地应用于石油/化工、冶金/机械、航空/航天、市政/建筑、造船/核电等领域的无损探伤。
技术介绍
就相控阵超声波无损检测系统而言，目前国内的产品大多为单探头和基于模拟电路的控制装置组成的产品，近年为研计和已着手研制的相控制阵超声波无损检测设备其技术水平都停留在半模拟半数字的设计方式上，不便于调试，检没精度不高，工作效率低，此外检测数据难于长期保存供深度分析和存档。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种全数字式相控阵无损检测系统，包括用于指挥与调度整个检测系统协调工作的系统主机；控制完成一组波束在特定位置点上聚焦的全数字相控阵超声波检测仪；带有相控阵超声波探头并可在被检测管道上运行的超声波检测爬行器；可显示检测结果的多维数字图像重建工作平台；可控制爬行器的运动方向及速度的爬行器控制计算机；爬行器控制计算机的操作界面；所述系统主机通过ISA口、232接口分别与超声波检测仪、爬行器控制计算机双向连接，所述超声波检测仪通过PCI口将检测的结果数据传送给系统主机，所述的超声波检测仪与相控阵超声波探头双向连接，所述爬行器控制计算机通过232接口与爬行器的驱动器及执行模块双向连接，所述爬行器控制计算机将控制数据显示在操作界面上，所述系统主机最终将检测结果数据传送给图像重建工作平台并实时/非实时显示。本专利技术所要解决的技术问题是提供一种上述全数字相控阵超声波无损检测系统所采用的检测方法，本方法为在系统主机的统一调度与指挥下，分三条作业流水线分别按一段段的作业内容去完成各自在检测过程中所承担的工作任务，第一条流水线为全数字相控阵超声波检测仪，其将结果数据高速传输至数字图像重建工作平台；第二条线为爬行器，其可以携带各种超声波探头进行多种扫查，并反馈信号给数字相控阵超声波检测仪；第三条为多维数字图像重建工作平台，可以数字显像的方式显示检测结果。本专利技术具有如下突出优点1、所需要的聚焦声束和回波接收是由多路高速电子器件控制完成的，不需要改变控头和检测区域的相对位置即可以高速完成对检测区域的声束聚焦扫描检测，具有很高的工作效率。2、可以数字化地精细确定聚焦声束扫描方案和缺陷反射源位置，提高了检测质量。3、与多路高速的数字电路发射和接收控制装置以及上位工业控制机相结合，可以实现回波数据的A超、B超、C超等图象显示；建立回波数据库供长期存档，为开发带检测结果评价智能化功能的超声检测系统提供可能性。附图说明图1本专利技术全数字相控阵超声波无损检测系统的总体结构示意图。图2是图1所示的全数字相控阵超声波无损检测仪的工作原理图。图3是图1所示的爬行器控制计算机的手动操作流程图。图4是图1所示的爬行器控制计算机的自动操作流程图。具体实施例方式如图1所示本系统包括用于指挥与调度整个检测系统协调工作的系统主机1；控制完成一组波束在特定位置点上聚焦的全数字相控阵超声波检测仪2；带有相控阵超声波探头31、32并可在被检测管道上运行的超声波检测爬行器3；可显示检测结果的多维数字图像重建工作平台4；可控制爬行器3的运动方向及速度的爬行器控制计算机5；爬行器控制计算机的操作界面6。所述系统主机1通过ISA口、232接口分别与超声波检测仪2、爬行器控制计算机5双向连接；所述超声波检测仪2通过PCI口将检测结果数据传送给系统主机1；所述的超声波检测仪2与相控阵超声波探头31、32双向连接；所述爬行器控制计算机5通过232接口与爬行器3的驱动器33及执行模块34双向连接，所述爬行器控制计算机5将控制数据显示在操作界面6上；所述系统主机最终将检测数据传送给图像重建工作平台4并显示。一、系统主机1系统主机1设有数学模型软件、检测方案数据库、总调程序模块、信息管理数据库等系统软件，整个检测系统就是在它的指挥与调度下分三条作业线协调交错地工作。1、数学模型软件根据超声波的纵/横波在介质中的传播、折射、反射等声学原理；相控阵超声波合成波阵面的形成及入射角的改变；波束聚焦及焦点扫描的数学描述方法构建了数学模型并开发了相应的应用软件，运行该软件可生成检测方案。2、检测方案数据库根据超声波检测工艺要求和国(家、际)的有关标准，由数学模型形成一组组控制超声仪、机器人及图像重建软件运行的参数，这些参数组的集合称之为检测方案数据库，简称方案库。3、总调程序模块具有标定检测和结果显示和打印等功能，利用人-机界面进行方案选择、临时参数设置，并通过通信驱动软件去指挥超声仪、机器人、图像重建平台协调地工作。4、信息管理数据库将检测结果的原始数据有序地保存起来，并建立相应的数据库，称之为信息管理数据库。这些原始数据可供a)离线的图像处理。b)产品质量分析。c)操作人员的业绩管理及班、日、月处报表。5、其他软件还有一些应用软件嵌入在超声检测仪、爬行器和图像重建工作平台中，如数字滤波、数值跟踪控制、数字图像重建与立体显示等，不在此处赘述。二、全数字相控阵超声波检测仪2如图2所示，该全数字相控阵超声波检测仪2包括逻辑操作控制器21及与该逻辑操作控制器21均双向连接的发射通道选择切换及延时电路22、常用方案库23、发射控制电路24、线性放大及TGC程控放大电路26、A/D采样及缓存电路27、并行阵列累加及数字滤波阵列运算电路28；所述发射通道选择切换及延时电路22发送控制信号给发射控制电路24并控制相控阵超声波探头31、32的超声波发射及聚焦，所述的接收通道选择切换及延时电路25接收反射的超声波，所述接收通道选择切换及延时电路25、线性放大及TGC程控放大电路26、A/D采样及缓冲电路27、并行阵列累加及数字滤波阵列运算28依次连接并通过高速并行传输的PCI桥接电路将检测数据发送给系统主机1；所述的逻辑操作控制器21通过ISA口和PCI桥与系统主机双向连接。整个检测过程是在逻辑控制器操作下进行的，具有并行处理、流水线操作的DSP处理器部分专用功能，它在本系统中所承担的功能是在某一个时间段Ti(如≤2ms)内，按照数学模型所构建的一个检测方案的有关参数，确定相控阵中发射晶振的选取通道的选择、依次发射的延迟时间和能量，以完成一组波束在特定位置点上的聚焦；同理，可作出线控阵中接收振源的选取、通道及其放大倍数的选择、依次接收时间的决定及其采样的时宽的选择，完成对该聚焦点反射超声波信号的接收；令在检测的时间序列Ti(I＝0，1，2，……n)中，逐行或逐列或按工艺检测要求的格式完成上述的发射波束聚焦与焦点反射接收，简称焦点扫描。每次检测所得到的结果高速传输至系统主机或其他处理平台所建立的相应数据库中去，以供产品分析、图像重建和作业信息管理之用。三、爬行器控制计算机可以调速、可以正/反向爬行和左/右平移；可以手动/自动操作，所谓手动即可分别在控制微机或伺服电机驱动器的键盘上输入命令和数据，而自动则是接受系统主机的命令；可以正/反向限位，且正向限位时自动归零(算起始位置)；可以匀速或等步长正/反向爬行或左/右平移，且正向爬行步长为1mm，左右平移步长为0.1mm。如图3所示爬行器控制计算机的“手动”键盘操作如下启动爬行器控制计算机后，先执行步骤101、双击“PMAC8”左键，此时屏幕102显示出三个框，分别为手动、自动、退出；执行步骤103、单击“手动”左键，此时屏幕104显本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种全数字相控阵超声波无损检测系统，其特征在于，包括用于指挥与调度整个检测系统协调工作的系统主机（１）；控制完成一组波束在特定位置点上聚焦的全数字相控阵超声波检测仪（２）；带有相控阵超声波探头（３１、３２）并可在被检测管道上运行的超声波检测爬行器（３）；可显示检测结果的多维数字图像重建工作平台（４）；可控制爬行器（３）的运动方向及速度的爬行器控制计算机（５）；爬行器控制计算机的操作界面（６）；所述系统主机（１）分别与超声波检测仪（２）、爬行器控制计算机（５）双向连接，所述超声波检测仪（２）将检测的结果数据传送给系统主机（１），所述的超声波检测仪（２）与相控阵超声波探头（３１、３２）双向连接，所述爬行器控制计算机（５）与爬行器（３）的驱动器（３３）及执行模块（３４）双向连接，所述爬行器控制计算机（５）将控制数据显示在操作界面（６）上，所述系统主机最终将检测结果数据传送给图像重建工作平台（４）并实时／非实时显示。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：熊明光，
申请(专利权)人：上海市计祘技术研究所，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]