一种可变模态超声导波检测装置及调节方法制造方法及图纸

一种可变模态超声导波检测装置及调节方法，涉及焊接质量无损检测技术领域，为解决现有超声波无损检测方法存在检测效率低，采用固定式延迟块探头的超声导波检测方法的局限性以及存在检测成本受限等问题，其检测装置包括超声探头和检测主机；超声探头包括关节型延迟块、步进电机、传动齿轮、压电晶体及探头外壳；关节型延迟块由相对转动的初级延迟块和次级延迟块组成；初级延迟块和次级延迟块之间采用间隙配合，间隙内注有耦合剂，用于实现超声波的传导；本发明专利技术所述的方法通过带关节型延迟块的可变角度超声探头与自动角度调节装置相结合，最终实现超声入射角度及导波模态的现场调节，极大提升检测装置的适用性、灵活性及检测效率。效率。效率。

【技术实现步骤摘要】
一种可变模态超声导波检测装置及调节方法


[0001]本专利技术涉及焊接质量无损检测
，具体涉及一种可变模态超声导波检测装置及调节方法。

技术介绍

[0002]在超声波无损检测技术中，超声导波由于具有传播长距离、能量衰减较小、对于结构内部损伤较敏感、抗干扰能力强、穿透能力强等优点，广泛应用于固体材料内部结构的无损检测领域。超声导波作为在有限介质中传播的弹性波，具有多模态、频散等特殊的声学特征，且其声学特征取决于导波的激励条件(探头频率、入射角度)、传播条件(介质的几何形状)等因素。
[0003]超声波在有限介质中传播时，由于介质几何边界的限制，超声波与边界发生多次反射、折射及透射，反射波、折射波在介质空间内产生复杂的干涉、迭加、几何弥散等物理现象，最终形成一种具有复杂振动形态的超声导波，在介质空间(波导)内向前传播。在传播介质(检测对象)几何、机械特性确定的前提下，超声导波的振动特性与其激励条件密切相关，尤其是激励声波的入射角度。在超声导波的声学特性中，模态代表了传播介质在特定入射激励声波作用下的振动特性，且介质内不同的缺陷形式对超声导波模态的影响存在较大区别。因此，采用不同模态的超声导波对传播介质内的缺陷进行检测时，具有不同的灵敏度及分辨率。
[0004]在工程应用中，一般通过调节探头的入射角度来获得不同模态的超声导波。由于超声探头与被检对象的耦合需要，一般采用具有不同倾斜角度的延迟块进行调节。该方法在准确性、检测效率、灵活性等方面存在较大不足。
[0005]在固体材料的超声导波无损检测过程中，由于不同模态的超声导波对特定缺陷具有不同的表现能力。在检测对象确定的前提下，为获得良好的缺陷分辨率及检测灵敏度，一般会通过改变超声入射角度来获得具有特定模态的超声导波。由于常规的超声探头延迟块一般为固定形状，因此需要制备具有特定倾斜角的延迟块以满足入射角度的调整需求。当检测对象改变或对缺陷的检测能力需要调节时，则需要制作具有其它倾斜角度的延迟块。因此，这种方法在检测效率、成本及装置的适用性方面存在较大限制。为此，设计一种可以快速调节超声入射角度的探头装置以及相应的导波模态控制方法，则成为解决上述问题的重要途径。

技术实现思路

[0006]本专利技术为解决现有超声波无损检测方法存在检测效率低，采用固定式延迟块探头的超声导波检测方法的局限性以及存在检测成本受限等问题，提供一种可变模态超声导波检测装置及调节方法。
[0007]一种可变模态超声导波检测装置，包括超声探头和检测主机；所述超声探头与检测主机之间通过信号线缆连接；
[0008]所述超声探头包括关节型延迟块、步进电机、传动齿轮、压电晶体及探头外壳；
[0009]所述关节型延迟块由相对转动的初级延迟块和次级延迟块组成；所述初级延迟块和次级延迟块之间采用间隙配合，间隙内注有耦合剂，用于实现超声波的传导；
[0010]所述压电晶体镶嵌于初级延迟块内部；初级延迟块端部设有齿轮结构，与装配于步进电机轴端的传动齿轮相啮合；
[0011]在步进电机的驱动下压电晶体随初级延迟块转动，与次级延迟块形成角度偏转，实现超声入射角度的调节，进而对检测对象内部所产生的导波模态进行调节。
[0012]本专利技术还提供一种可变模态超声导波检测装置的调节方法，该方法包括手动及自动两种方式实现导波模态调节；
[0013]在手动模式下，操作者通过控制检测主机屏幕上的虚拟调节旋钮，控制初级延迟块以固定的步距角度进行转动，同时根据检测主机接收到的超声信号进行模态判断，达到所需要的超声模态后停止转动。
[0014]在自动模式下，操作者根据设定的模态信息，通过检测主机控制初级延迟块由初始位置按照一定的步距角度进行步进转动，直到到达极限偏转角度位置时停止；
[0015]在每个步距角度上，检测主机进行一次超声收发控制，获得一组超声检测信号；获取所有步距角度的检测信号后，检测主机根据内置数据库中的标准信号进行模态匹配，确定匹配程度最高的信号，并控制初级延迟块转动至相应的角度位置，完成超声模态的调节。
[0016]本专利技术的有益效果：
[0017]本专利技术所述的方法通过带关节型延迟块的可变角度超声探头与自动角度调节装置相结合，最终实现超声入射角度及导波模态的现场调节，极大提升检测装置的适用性、灵活性及检测效率。
附图说明
[0018]图1为本专利技术所述的一种可变模态超声导波检测装置的结构示意图；
[0019]图2为可调角度超声探头的结构示意图；
[0020]图3为关节型延迟块结构示意图；
[0021]图4为超声入射角度(初始位置)调节示意图；
[0022]图5为超声入射角度(极限偏转角度位置)调节示意图；
[0023]图6为不同入射角度条件下超声导波模态示意图。
具体实施方式
[0024]具体实施方式一、结合图1至图4说明本实施方式，一种可变模态超声导波检测装置，检测装置由专用超声探头1及检测主机2组成，之间通过信号线缆3相连接；超声探头1由关节型延迟块11、步进电机12、传动齿轮13、压电晶体14及探头外壳15构成；关节型延迟块11由初级延迟块111、次级延迟块112构成，两级延迟块之间采用小间隙的圆柱面配合，配合间隙内加注有耦合剂，二者可进行相对转动；压电晶体14镶嵌于初级延迟块111内部；初级延迟块111端部设有齿轮结构，与装配于步进电机12轴端的齿轮13相啮合；在电机12的驱动下压电晶体14可随初级延迟块111转动，与次级延迟块112形成角度偏转，实现超声入射角度的调节，进而对检测对象内部所产生的导波模态进行调节。
[0025]在检测过程中，超声探头1放置于材料表面上，次级延迟块112与材料表面接触并保持相对静止，二者之间通过耦合剂进行超声耦合；初级延迟块111位于初始角度，内部压电晶体14所发射的超声波垂直于材料表面进行传播，此时入射的超声波在材料内部形成具有特定模态的导波；根据需要，检测主机2向步进电机12发送转动指令，通过齿轮13传动机构带动初级延迟块111转动固定的角度，此时压电晶体14所发射的超声波将以斜入射的方式进入材料内部，从而形成具有其它模态的导波；根据检测对象几何形态的差异以及对缺陷检测灵敏度的需求，在检测过程中可随时调节两级延迟块的相对角度，从而获得不同模态的超声导波。
[0026]具体实施方式二、结合图1至图6说明本实施方式，本实施方式为具体实施方式一所述的一种可变模态超声导波检测装置的调节方法，该方法通过手动及自动两种方式调节实现导波模态调节。
[0027]在手动模式下，操作者通过控制检测主机2屏幕上的虚拟调节旋钮，控制初级延迟块111以固定的步距角进行转动，同时观察接收到的超声信号并进行模态判断，达到所需要的超声模态后停止转动。
[0028]在自动模式下，操作者设定好所需模态信息，检测主机2控制初级延迟块111由初始位置(垂直入射)按照一定的步距角进行步进转动，直到极限偏转角度位置停止；在每个步距角度上，检测本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可变模态超声导波检测装置，包括超声探头(1)和检测主机(1)；所述超声探头(1)与检测主机(2)之间通过信号线缆(3)连接；其特征是：所述超声探头(1)包括关节型延迟块(11)、步进电机(12)、传动齿轮(13)、压电晶体(14)及探头外壳(15)；所述关节型延迟块(11)由相对转动的初级延迟块(111)和次级延迟块(112)组成；所述初级延迟块(111)和次级延迟块(112)之间采用间隙配合，间隙内注有耦合剂，用于实现超声波的传导；所述压电晶体(14)镶嵌于初级延迟块(111)内部；初级延迟块(111)端部设有齿轮结构，与装配于步进电机(12)轴端的传动齿轮(13)相啮合；在步进电机(12)的驱动下压电晶体(14)随初级延迟块(111)转动，与次级延迟块(112)形成角度偏转，实现超声入射角度的调节，进而对检测对象内部所产生的导波模态进行调节。2.根据权利要求1所述的一种可变模态超声导波检测装置，其特征在于：在检测过程中，超声探头(1)放置于材料表面上，次级延迟块(112)与材料表面接触并保持相对静止，二者之间通过耦合剂进行超声耦合；初级延迟块(111)位于初始角度，内部压电晶体(14)所发射的超声波垂直于材料表面进行传播，此时入射的超声波在材料内部形成具有对称模态的导波；所述检测主机(2)向步进电机(12)发送转动指令，通过传动齿轮(13)带动初级延迟块(111)转动固定的角度，此时压电晶体(1...

【专利技术属性】
技术研发人员：周广浩，王瑞卓，林雨廷，杜雨欣，陈磊，
申请(专利权)人：中车长春轨道客车股份有限公司，
类型：发明
国别省市：