电子束焊缝的超声相控阵快速扫查装置和检测方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN105445371A(43)申请公布日2016.03.30(21)申请号201510802034.7(22)申请日2015.11.19(71)申请人中国航空工业集团公司北京航空材料研究院地址100095北京市海淀区北京81信箱(72)发明人沙正骁梁菁史亦韦刘颖韬何方成(74)专利代理机构中国航空专利中心11008代理人李建英(51)Int.Cl.G01N29/04(2006.01)权利要求书2页说明书6页附图1页(54)发明名称电子束焊缝的超声相控阵快速扫查装置和检测方法(57)摘要本发明属于无损检测领域，涉及一种电子束焊缝的超声相控阵快速扫查装置和检测方法。本发明提出了一种电子束焊缝的超声相控阵快速扫查装置和检测方法，利用滚轮式编码器检测并传输相控阵探头的位置信息，实现相控阵的电子扫查，将二维扫查简化为一维扫查，大大提高检测效率；另一方面，通过控制不同组晶片的延时法则，控制声束形状，实现焊缝全厚度动态聚焦，避免了频繁更换探头；同时，采用接触法检测方法，避免了水浸或喷水扫查设备的使用，缩减了设备整体体积，使整套装置便于携带，方便进行外场检测。本发明的一个实施例，经实际检测证明，检测效率提高了3倍以上。CN105445371ACN105445371A权利要求书1/2页1.电子束焊缝的超声相控阵快速扫查装置，其特征在于：扫查装置包括一个超声探伤仪、控制计算机(2)、超声探头(3)、滚轮式编码器(4)，所说的超声探伤仪是超声相控阵探伤仪(1)，所说的超声探头(3)是由一个线性超声相控阵探头(3a)和与其配合的外套(3b)组成，外套(3b)为两个对称的倒L结构，外套(3b)的长、宽、高分别与线性超声相控阵探头(3a)的长、宽、高相对应，外套(3b)的一个边上设有开口槽(3c)，开口槽卡(3c)接在线性超声相控阵探头(3a)的接线口上；其中一个外套(3b)的外壁上安装滚轮式编码器(4)，滚轮式编码器(4)的滚轮转动轴与线性超声相控阵探头(3a)长度方向平行，滚轮转动轴上安装滚轮缘，滚轮的外缘与线性超声相控阵探头(3a)的工作表面相切；超声相控阵探伤仪(1)的超声回波信号输出端通过电缆与控制计算机(2)的超声回波信号输入端连接，线性超声相控阵探头(3a)的探头激励信号输入端通过电缆与超声相控阵探伤仪(1)的探头激励信号输出端连接，滚轮式编码器(4)的位置信号I/O端口与超声相控阵探伤仪(1)的位置信号I/O端口连接；线性超声相控阵探头(1)的工作表面与被检测电子束焊缝(5)的上表面紧密接触，线性超声相控阵探头(1)的长轴方向垂直于电子束焊缝方向。2.一种利用权利要求1所述电子束焊缝的超声相控阵快速扫查装置进行检测的方法，其特征在于，检测的步骤如下：(1)、系统连接：连接好超声相控阵探伤仪(1)、控制计算机(2)和超声探头(3)的电缆，在电子束焊缝(5)的上表面均匀涂抹耦合剂，并将超声探头(3)置于电子束焊缝(5)表面，使线性超声相控阵探头(3a)的长轴方向垂直于电子束焊缝方向；(2)、获取和记录位置信息及超声回波信号：滚轮式编码器(4)将其初始位置信息传递给超声相控阵探伤仪(1)，并通过超声相控阵探伤仪(1)传递给控制计算机(2)，保持线性超声相控阵探头(3a)位置不变，完成如下步骤：(2.1)、确定第一组晶片序列：确定线性超声相控阵探头(3a)的一组晶片序列的总晶片数m，m为1～n中的任一整数，n为线性超声相控阵探头(3a)的晶片总数；则第一组晶片序列的晶片序号依次为1，2，……，m；(2.2)、确定超声信号发射和接收的延迟时间：确定声束聚焦深度δ，δ在0～d之间取值，d为被检电子束焊缝的总厚度；超声相控阵探伤仪(1)根据聚焦深度δ计算出线性超声相控阵探头(3a)各个晶片的延迟时间τi，i为第一组晶片序列的晶片序号，i＝1，2，……，m；延迟时间τi既是超声信号发射的延迟时间，又是超声信号接收的延迟时间；(2.3)、超声信号的发射：超声相控阵探伤仪(1)根据延迟时间τi分别输出各个晶片的探头激励信号，通过线缆传递给线性超声相控阵探头(3a)内的对应晶片，使晶片顺次产生振动并发出超声波，最后各个晶片发出的超声波合成为带有聚焦效果的超声波进入电子束焊缝(5)；(2.4)、超声回波信号的接收：带有聚焦效果的超声波进入电子束焊缝(5)，经过电子束焊缝(5)的缺陷或电子束焊缝(5)本身的反射返回线性超声相控阵探头(3a)，使线性超声相控阵探头(3a)内的晶片发生振动，晶片将振动信号转化为电信号通过线缆传输给超声相控阵探伤仪(1)，超声相控阵探伤仪(1)接收各个晶片返回的电信号，并根据超声信号接收的延迟时间τi将所有传回的电信号合成为超声回波信号ζ1传递给控制计算机(2)