一种同时进行探伤和厚度测量的超声无损检测方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种同时进行探伤和厚度测量的超声无损检测方法和装置，包括：将至少一对（一发一收、双发双收的形式）超声发射探头和超声接收探头以及编码器固定在扫查器上；扫查器带着超声波探头沿着焊缝进行扫查，超声发射探头产生超声波倾斜入射材料表面，超声接收探头接收超声信号；处理编码器及超声信号在不改变超声探头收发形式的条件下同时进行超声探伤和测量材料厚度。通过此发明专利技术，解决现有技术中TOFD探伤与超声测厚需要采用不同的超声探头形式分别进行操作，无法同时进行的问题。无法同时进行的问题。无法同时进行的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种同时进行探伤和厚度测量的超声无损检测方法和装置
[0001]本专利技术属于无损超声技术检测领域，具体涉及一种同时进行探伤和厚度测量的超声无损检测方法和装置。

技术介绍

[0002]压力容器和管道广泛应用于现代工业中，其焊接质量的好坏影响着使用的安全，需要对其焊缝进行探伤，同时随着金属结构零件使用年限的逐年增长，裂纹或腐蚀缺陷也随之增多，油气管道、压力容器以及车体会进入一个事故多发阶段，既需要测量和监控金属结构材料的缺陷又需要检测在使用过程中其厚度的减薄程度即测厚，从而保证其有效而安全的运行。可以通过超声TOFD探伤仪器对材料进行检测，将一对或两对超声收发探头分别设置在扫查器上，沿着焊缝两侧扫查，对直通波、底面反射的表面波及缺陷衍射波进行成像研究。测量厚度是采用测厚仪利用收发一体的探头垂直于材料表面发射超声波到达底面时反射回原超声探头，通过测量超声波从发射到接收的传播时间，传播时间与声速乘积的一半就是被测材料的厚度。但是，分别采用超声TOFD探伤仪和超声测厚仪对探伤和厚度进行测量，需要使用不同设备和探头，操作麻烦、过程繁琐，效率低下，无法同时检测，野外一些特殊地方甚至需要爬上爬上来回检测，影响体验。
[0003]采用目前超声TOFD探伤及测厚的原理对材料的探伤和厚度的检测目前都是分开独立进行的，TOFD探伤是采用一对超声发射探头和超声接收探头倾斜入射接收，而测厚度采用收发一体式探头垂直入射接收，两个过程由于基于不同的原理导致必须采用不同的探头分开独立操作，既要TOFD探伤又要测厚的时候就需要重新更换连接不同超声探头、重新设置设备参数，重复操作检测、仍然无法便捷的同时超声探伤和测厚，目前为止公开资料都没有提出超声TOFD探伤的同时进行超声厚度测量的解决方案。
[0004]基于此，提出本专利技术.

技术实现思路

[0005]本专利技术的主要目的在于提供一种同时进行探伤和厚度测量的超声无损检测方法和装置，为了实现上述目的，根据本专利技术实施例的一个方面，提供了一种同时进行探伤和厚度测量的超声无损检测方法，包括：将至少一对（一发一收、双发双收的形式）超声发射探头和超声接收探头以及编码器固定在扫查器上；扫查器带着超声波探头沿着焊缝进行扫查，超声发射探头产生超声波倾斜入射材料表面，超声接收探头接收超声信号；处理编码器及超声信号在不改变超声探头收发形式的条件下同时进行超声探伤和测量材料厚度。
[0006]进一步地，超声发射探头和超声接收探头按照一发一收或双发双收的形式以特定的角度固定在扫查器上，使其与材料表面角度为θ，保证超声波的倾斜入射角θ＞第一临界角，倾斜入射角范围30<θ<80
°
，图1所示为一发一收形式下超声发射探头和超声接收探头固定示意图。
[0007]所述扫查器上还设置有编码器与材料表面接触，扫查时输出编码器位置信息，扫查器通过带有θ角倾斜斜面的楔块安装超声发射探头和超声接收探头，楔块上有垂直斜面
安装超声探头的螺纹孔道，通过螺纹孔道分别将超声发射探头和接收探头固定到楔块及扫查器上，其上还设置有磁铁，有利于固定或吸附在工件材料的表面，上述扫查器包括手动的、链式的以及爬壁式小车形式。
[0008]进一步地，超声波发射电路发射脉冲波形，经过激励后由超声发射探头产生超声波；产生的超声波从有机玻璃入射到材料表面，超声波以倾斜入射角θ入射到厚度为H的工件表面，产生直通波后（ZTW）向介质底部传播，并在底面和上表面之间发生多次反射，且每次反射到上表面时都产生表面波信号（RSW1，RSW2，RSW3），这些沿材料表面传播的超声回波信号回先后被同样角度的超声波接收探头接收，并通过连接的超声采集模块对超声信号进行采集，图2所示为一发一收形式下超声波的直通波与底面反射波传播示意图，图3所示为一发一收形式下接收到的超声波的直通波与底面发射波示意图。
[0009] 上述超声测量厚度处理编码器及超声信号的方法包括：确定扫查位置的超声信号中直通波来临时的时间T0和第n个底面发射的表面波信号来临时的时间Tn，将 T0、Tn 代入超声测厚公式：，计算并记录材料的厚度，待扫查完成后形成厚度与编码器扫描位置的XY图。
[0010]进一步地，上述超声测厚公式根据三角函数规律可变换为：
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。
[0011]上述测厚公式在已知工件材料准确厚度H的条件下可以变化测出超声波在介质中精确的传播速度:。
[0012]其中，H为工件材料的厚度，θ为超声波的倾斜入射角； V为超声波传播速度，n（n=1，2，3，4...）测量所选用的超声波入射材料后与底面的第n次反射回上表面产生的表面波序号。
[0013]进一步地，所述处理超声信号中确定直通波和/或底面反射的表面波的方法包括：采用可移动的竖直游标线、方框、或数值输入或鼠标框选来确定选择要同时分析的直通波、以及至少一个底面反射的表面波形所处的波形数据段；采用闸门控制方法分析所述波形数据段确定直通波和表面波对应的波形来临时间；所述闸门控制方法包括采用至少一个可移动的水平游标或峰值比例闸门作为阈值，当波形数据段中的峰强度大于闸门阈值时认为是波形来临时对应的时间；图4所示为竖直游标选取确定直通波与底面反射波来临时间示意图，图5所示为方框选取确定直通波与底面反射波来临时间示意图。
[0014]上述超声探伤处理编码器及超声信号的方法包括：在每个扫查位置上，接收到的回波信号形成对应的A扫图像，映射到B/D扫图像的一行或一列，待扫描完成后组成完整的B/D扫回波图像；进一步地，所述A扫图像映射到B/D扫图像一行或一列的方式包括将每一点A扫的幅值归一化到0到255范围内，作为二维图像的一列像素值，多行/列累加即得到B/D扫图像。
[0015]通过上述方法可以单独进行工件材料厚度的测量， 也可以不改变超声探头收发
形式的条件下同时进行材料的超声探伤和厚度的测量； 上述不改变超声探头收发形式是指保持超声测厚与超声探伤相同的探头收发和位置保持的形式。
[0016]进一步地，不改变超声探头收发形式的条件下进行超声探伤和测量材料厚度既包括超声探伤A扫的同时测出材料厚度，也包括扫描形成B/D扫回波图像的同时形成厚度与位置的XY图。
[0017]了实现上述目的，根据本专利技术实施例的另一方面，提供了一种同时进行超声探伤和厚度测量的超声无损检测装置。根据本专利技术同时进行探伤和厚度测量的超声无损检测装置包括：屏幕；超声探头模块，采用一发一收的形式将至少一对超声发射探头和超声接收探头以及编码器固定在扫查器上；超声发射模块，用于连接超声发射探头产生超声波倾斜入射材料表面；超声接收模块，用于连接超声接收探头接收超声回波信号；信号处理模块包含超声探伤处理信号模块和超声测量厚度信号处理模块，用于处理编码器及超声信号在不改变超声探头收发形式的条件下进行超声探伤和测量材料厚度。
[0018]上述超声发射探头和超声接收探头按照一发一收或双发双收的形式以特定的角度固定在扫查器上，使其与材料表面角度为θ，保证超声波的倾斜入射角＞第一临界本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种同时进行探伤和厚度测量的超声无损检测方法，其特征在于：包括：采用一发一收的方式将至少一对超声发射探头和超声接收探头以及编码器固定在扫查器上；扫查时超声发射探头发射超声波倾斜入射材料，超声波在材料内进行反射或衍射，超声接收探头接收超声信号；处理编码器及超声信号在不改变超声探头形式的条件下同时进行超声探伤和厚度测量。2.如权利要求1 所述的一种同时进行探伤和厚度测量的超声无损检测方法，其特征在于：所述超声测量厚度处理编码器及超声信号的方法包括：在扫查位置上，确定超声信号中直通波来临时的时间T0和第n个底面发射的表面波信号来临时的时间Tn，将 T0、Tn 代入超声测厚公式：，计算并记录材料的厚度，待扫描完成后形成厚度与编码器扫描位置的XY图；其 中 ， 超 声 测 厚 公 式 根 据 三 角函数规律可变换为：、；其中，H 为工件材料的厚度，θ为超声波的倾斜入射角； V 为超声波传播速度，n（n=1，2，3，4...）为测量所选用的超声波入射材料后与底面的第n次反射回上表面产生的表面波序号；其中，所述测厚公式在已知工件材料准确厚度 H 的条件下可以变化测出超声波在介质中精确的传播速度:；所述超声探伤处理编码器及超声信号的方法包括：在每个扫查位置上，接收到的回波信号形成对应的A扫图像，映射到B/D扫图像的一行或一列，待扫描完成后组成完整的B/D扫回波图像。3.如权利要求1所述的一种同时进行探伤和厚度测量的超声无损检测方法，其特征在于：所述超声发射探头和超声接收探头按照一发一收或双发双收的形式以特定的角度固定在扫查器上，使其与材料表面角度为θ，保证超声波的倾斜入射角θ＞第一临界角；所述扫查器上还设置有编码器与材料表面接触，扫查时输出编码器位置信息；所述处理超声信号包括确定直通波和/或底面反射的表面波来临时间的方法：采用可移动的竖直游标线、方框、或数值输入或鼠标框选来确定选择要同时分析的直通波、以及至少一个底面反射的表面波形所处的波形数据段；采用闸门控制方法分析所述波形数据段确定直通波和表面波对应的波形来临时间；所述闸门控制方法包括采用至少一个可移动的水平游标或峰值比例闸门作为阈值，当波形数据段中的峰强度大于闸门阈值时认为是波形来临时对应的时间；所述A扫图像映射到B/D扫图像一行或一列的方式包括将每一点A扫的幅值归一化到0到255范围内，作为二维图像的一列像素值，多列累加即得到B/D扫图像；所述不改变超声探头收发形式的条件下进行超声探伤和测量材料厚度既包括超声探
伤A扫的同时测出材料厚度，也包括扫描形成B/D扫回波图像的同时形成厚度与位置的XY图。4.一种一发一收超声倾斜入射测量材料厚度的方法，其特征在于，包括：采用一发一收的形式将超声发射探头和超声接收探头以特定角度固定在扫查器上；超声发射探头产生超声波倾斜入射材料表面，超声接收探头接收超声信号；处理超声信号测量材料的厚度。5.如权利要求4所述的一种超声倾斜入射收发测量材料厚度的方法，其特征在于：所述测量厚度处理超声信号的方法包括：在每个扫查位置上，确定超声信号中直通波来临时的时间T0和第n个底面发射的表面波信号来临时的时间Tn，将T0、Tn代入超声测厚公式：，计算并记录材料的厚度，进一步与扫查位置结合可形成厚度与扫查位置的XY图；其中，超声测厚公式根据三角函数规律可变换为：、；其中，所述测厚公式在已知工件材料准确厚度H的条件下可以变化测出超声波在介质中精确的传播速度：；其中，H为工件材料的厚度，θ为超声波的倾斜入射角；V为超声波传播速度，n（n=1，2，3，4...）为测量所选用的超声波入射材料后与底面的第n次反射回上表面产生的表面波序号。6.如权利要求4所述的一种超声倾斜入射收发测量材料厚度的方法，其特征在于：所述超声发射探头和超声接收探头按照一发一收或双发双收的形式以特定的角度固定在扫查器上，使其与材料表面角度为θ，保证超声波的倾斜入射角＞第一临界角；所述扫查器上还设置有编码器与材料表面接触，扫查时输出编码器位置信息；所述处理超声信号中确定直通波或底面发射的表面波的方法包括：采用可移动的竖直游标线、方框、或数值输入或鼠标框选来确定选择要同时分析的直通波、以及至少一个底面反射的表面波形所处的波形数据段；采用闸门控制方法分析所述波形数据段确定直通波和表面波对应的波形来临时间；所述闸门控制方法包括采用至少一个可移动的水平游标或峰值比例闸门作为阈值，当波形数据段中的峰强度大于闸门阈值时认为时波形来临时对应的时间。7.一种同时进行探伤和厚度测量的超声无损检测装置，其特征在于：包括：屏幕；超声探头模块，将至少一对超声发射探头和超声接收探头以及编码器固定在扫查器上；超声发射模块，用于连接超声发射探头产生超声波倾斜入射材料表面；超声接收模块，用于连接超声接收探头接收超声回波信号；信号处理模块包含探伤处理信号模块和测厚处理信号模块，用于处...

【专利技术属性】
技术研发人员：周冰，
申请(专利权)人：苏州爱思尔提科技有限公司，
类型：发明
国别省市：