一种汽轮机叶片的激光超声检测方法和系统技术方案

本发明专利技术公开了一种汽轮机叶片的激光超声检测方法和系统。该方法可用于检测汽轮机叶片，包括：由激光源模块产生激光；将激光分光为第一激光和第二激光，并将第一激光沿着第一路径照射汽轮机叶片，以使汽轮机叶片激发产生超声波，从而产生包含超声波信息的第三激光；接收第二激光和第三激光，根据第二激光和第三激光获得检测信号，从而根据检测信号检测汽轮机叶片。实施本发明专利技术可以通过非接触地使用激光激发叶片产生超声波，并通过包含超声波信息的激光和不包含超声波信息的激光来对汽轮机叶片进行缺陷检测，从而可以避免使用耦合剂导致的污染；通过激光激发的超声波束的脉宽窄、频带宽，能够极大地提高空间分辨率；还可以提升检测速度和检测效率。测速度和检测效率。测速度和检测效率。

【技术实现步骤摘要】
一种汽轮机叶片的激光超声检测方法和系统


[0001]本专利技术涉及激光超声检测领域，尤其涉及一种汽轮机叶片的激光超声检测方法和系统。

技术介绍

[0002]现阶段关于核电厂汽轮机转子的叶片的在役检查工作主要采用基于压电晶片激发的脉冲反射法常规超声或相控阵超声的检测方案。在检测过程中通过压电效应产生超声波信号，需要对叶片施加耦合剂以保证检测工作顺利开展。由于曲面检测面的耦合剂易流失、叶片不易拆卸等原因，检测结果的有效性受到影响。同时，由于压电效应发出的超声波在频带范围和分辨率方面的限制，无法精细测量叶根部位的裂纹扩展特征。
[0003]此外，关于叶片的拉筋凸台区域的检测主要采用渗透检测的方法。该检测方法的检测过程繁琐；且在未调出汽轮机转子时存在检测盲区，难以实现全面积的检测，因此常在调出汽轮机转子时开展检测工作，受检修时间窗口的影响较大。

技术实现思路

[0004]本专利技术要解决的技术问题在于，提供一种汽轮机叶片的激光超声检测方法和系统。
[0005]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种汽轮机叶片的激光超声检测方法，用于检测汽轮机叶片，包括以下步骤：
[0006]S1、由激光源模块产生激光；
[0007]S2、将所述激光分光为第一激光和第二激光，并将所述第一激光沿着第一路径照射所述汽轮机叶片，以使所述汽轮机叶片激发产生超声波，从而产生包含所述超声波信息的第三激光；
[0008]S3、接收所述第二激光和所述第三激光，根据所述第二激光和所述第三激光获得检测信号，从而根据所述检测信号检测所述汽轮机叶片。
[0009]优选地，在所述步骤S1前，还包括：获取控制信号。
[0010]优选地，在所述获取控制信号步骤前，还包括：
[0011]根据目标成像区域生成所述控制信号，其中所述目标成像区域为在所述汽轮机叶片中的目标检测区域。
[0012]优选地，所述第一激光为激光阵列；其中，所述激光阵列为点源激光阵列或线源激光阵列。
[0013]优选地，当所述第一激光为所述单线源激光或所述线源激光阵列时，在所述步骤S1中，还包括：
[0014]产生点源激光束；
[0015]将所述点源激光束的能量进行衰减；
[0016]将衰减后的所述点源激光束转换为扇形光幕；
[0017]将所述扇形光幕的光强进行均匀，从而产生线源激光。
[0018]优选地，所述第一激光为所述线源激光阵列，包括N个第一线源激光，N为大于1的整数；
[0019]在所述步骤S1中，包括：根据第一延时分别产生N个所述线源激光，以使所述N个第一线源激光所激发的所述超声波发生偏转并聚焦在所述目标成像区域。
[0020]优选地，在所述步骤S2中，所述将所述第一激光沿着第一路径照射所述汽轮机叶片，包括：
[0021]分别将所述N个第一线源激光等间距且长轴方向相互平行地照射在所述汽轮机叶片上。
[0022]优选地，汽轮机转子包括叶轮、拉筋凸台和叶片，若干个所述叶片均匀地围绕所述叶轮设置，相邻的两个所述叶片通过所述拉筋凸台连接；
[0023]所述第一延时为产生第n个第一线源激光的延时，n为小于或等于N的正整数；
[0024]根据所述超声波在所述叶片中的传播速度、所述叶轮上的所述叶片的数量、所述汽轮机转子的转速和所述目标成像区域与所述第n个第一线源激光在所述叶片上的照射位置的距离，分别确定每个所述第n个第一线源激光对应的所述第一延时。
[0025]优选地，所述第二激光包括N个第二线源激光，所述第三激光包括N个第三线源激光，
[0026]在所述步骤S3中，所述根据所述第二激光和所述第三激光获得检测信号还包括：
[0027]分别将每个所述第二线源激光和每个所述第三线源激光转换为电信号；
[0028]分别根据每个所述第二线源激光的电信号与对应的所述第三线源激光的电信号的相位差获得对应的子检测信号；
[0029]根据所有所述子检测信号获得所述检测信号。
[0030]优选地，在所述步骤S3中，所述根据所有所述子检测信号获得所述检测信号包括：
[0031]分别根据第二延时将所有所述子检测信号进行延时，并将所有所述子检测信号进行叠加从而获得所述检测信号。
[0032]优选地，根据所述目标成像区域与所述第n个第一线源激光在所述叶片上的照射位置的距离、所述第n个第一线源激光的所述照射位置与所述线源激光阵列在所述叶片上的照射位置的中心的距离、所述目标成像区域与扫面线垂直的平面偏转角、所述超声波的所述传播速度、所述叶片的数量和所述汽轮机转子的转速，分别确定每个所述第n个子检测信号对应的所述第二延时。
[0033]优选地，在所述步骤S3中，所述根据所述检测信号检测所述汽轮机叶片包括：
[0034]对所述检测信号进行深度学习从而检测所述汽轮机叶片。
[0035]优选地，所述超声波包括横波或纵波或表面波。
[0036]优选地，所述激光为脉冲激光。
[0037]本专利技术还提供一种汽轮机叶片的激光超声检测系统，用于检测汽轮机叶片，包括激光源模块、分光模块、接收模块和信号处理模块；
[0038]所述激光源模块用于产生激光；
[0039]所述分光模块用于将所述激光分光为第一激光和第二激光，并将所述第一激光沿着第一路径照射所述汽轮机叶片，以使所述汽轮机叶片激发产生超声波，从而产生包含所
述超声波信息的第三激光；
[0040]所述接收模块用于接收所述第二激光和所述第三激光；
[0041]所述信号处理模块用于根据所述第二激光和所述第三激光获得检测信号，并根据所述检测信号检测所述汽轮机叶片。
[0042]优选地，所述激光源模块包括激光器和激光器控制器；
[0043]所述激光器用于发射所述激光；
[0044]所述激光器控制器用于控制所述激光器根据第一延时发射所述激光。
[0045]优选地，所述激光源模块还包括滤波片、棱镜和透镜；
[0046]所述激光器还用于发射点源激光束；
[0047]所述滤波片用于将所述点源激光束的能量进行衰减；
[0048]所述棱镜用于将衰减后的所述点源激光束转换为扇形光幕；
[0049]所述透镜用于将所述扇形光幕的光强进行均匀，从而产生所述线源激光。
[0050]优选地，所述激光器为脉冲激光器。
[0051]优选地，所述分光模块包括分光镜和分光镜控制模块；
[0052]所述分光镜用于将所述激光分光为所述第一激光和所述第二激光；
[0053]分光镜控制模块用于控制所述分光镜将所述第一激光沿着第一路径照射所述汽轮机叶片。
[0054]优选地，所述分光镜控制模块包括分光镜旋转控制器和分光镜运动控制模块；
[0055]所述分光镜运动控制模块包括第一电动平移台和第一平移台控制器；
[0056]所述第一电动平移台与所述分本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种汽轮机叶片的激光超声检测方法，用于检测汽轮机叶片，其特征在于，包括以下步骤：S1、由激光源模块产生激光；S2、将所述激光分光为第一激光和第二激光，并将所述第一激光沿着第一路径照射所述汽轮机叶片，以使所述汽轮机叶片激发产生超声波，从而产生包含所述超声波信息的第三激光；S3、接收所述第二激光和所述第三激光，根据所述第二激光和所述第三激光获得检测信号，从而根据所述检测信号检测所述汽轮机叶片。2.根据权利要求1所述的汽轮机叶片的激光超声检测方法，其特征在于，在所述步骤S1前，还包括：获取控制信号。3.根据权利要求2所述的汽轮机叶片的激光超声检测方法，其特征在于，在所述获取控制信号步骤前，还包括：根据目标成像区域生成所述控制信号，其中所述目标成像区域为在所述汽轮机叶片中的目标检测区域。4.根据权利要求3所述的汽轮机叶片的激光超声检测方法，其特征在于，所述第一激光为单线源激光或激光阵列；其中，所述激光阵列为点源激光阵列或线源激光阵列。5.根据权利要求4所述的汽轮机叶片的激光超声检测方法，其特征在于，当所述第一激光为所述单线源激光或所述线源激光阵列时，在所述步骤S1中，还包括：产生点源激光束；将所述点源激光束的能量进行衰减；将衰减后的所述点源激光束转换为扇形光幕；将所述扇形光幕的光强进行均匀，从而产生线源激光。6.根据权利要求5所述的汽轮机叶片的激光超声检测方法，其特征在于，所述第一激光为所述线源激光阵列，包括N个第一线源激光，N为大于1的整数；在所述步骤S1中，包括：根据第一延时分别产生N个所述线源激光，以使所述N个第一线源激光所激发的所述超声波发生偏转并聚焦在所述目标成像区域。7.根据权利要求6所述的汽轮机叶片的激光超声检测方法，其特征在于，在所述步骤S2中，所述将所述第一激光沿着第一路径照射所述汽轮机叶片，包括：分别将所述N个第一线源激光等间距且长轴方向相互平行地照射在所述汽轮机叶片上。8.根据权利要求7所述的汽轮机叶片的激光超声检测方法，其特征在于，汽轮机转子包括叶轮、拉筋凸台和叶片，若干个所述叶片均匀地围绕所述叶轮设置，相邻的两个所述叶片通过所述拉筋凸台连接；所述第一延时为产生第n个第一线源激光的延时，n为小于或等于N的正整数；根据所述超声波在所述叶片中的传播速度、所述叶轮上的所述叶片的数量、所述汽轮机转子的转速和所述目标成像区域与所述第n个第一线源激光在所述叶片上的照射位置的距离，分别确定每个所述第n个第一线源激光对应的所述第一延时。9.根据权利要求8所述的汽轮机叶片的激光超声检测方法，其特征在于，所述第二激光包括N个第二线源激光，所述第三激光包括N个第三线源激光，
在所述步骤S3中，所述根据所述第二激光和所述第三激光获得检测信号还包括：分别将每个所述第二线源激光和每个所述第三线源激光转换为电信号；分别根据每个所述第二线源激光的电信号与对应的所述第三线源激光的电信号的相位差获得对应的子检测信号；根据所有所述子检测信号获得所述检测信号。10.根据权利要求9所述的汽轮机叶片的激光超声检测方法，其特征在于，在所述步骤S3中，所述根据所有所述子检测信号获得所述检测信号包括：分别根据第二延时将所有所述子检测信号进行延时，并将所有所述子检测信号进行叠加从而获得所述检测信号。11.根据权利要求10所述的汽轮机叶片的激光超声检测方法，其特征在于，根据所述目标成像区域与所述第n个第一线源激光在所述叶片上的照射位置的距离、所述第n个第一线源激光的所述照射位置与所述线源激光阵列在所述叶片上的照射位置的中心的距离、所述目标成像区域与扫面线垂直的平面偏转角、所述超声波的所述传播速度、所述叶片的数量和所述汽轮机转子的转速，分别确定每个所述第n个子检测信号对应的所述第二延时...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘晓睿，徐宁，郑航，韩扬，
申请(专利权)人：阳江核电有限公司中国广核集团有限公司中国广核电力股份有限公司，
类型：发明
国别省市：