專利名稱：對l形工件的弧形角部進行超聲檢測的檢測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種超聲無損檢測方法，特別是涉及一種基于相控陣超聲檢測技術(shù)對L形工件的弧形角部進行超聲檢測的檢測方法。
背景技術(shù)：
無損檢測(nondestructive test)簡稱NDT,是不破壞和損傷受檢物體,對它的性能、質(zhì)量、有無內(nèi)部缺陷進行檢測的一種技術(shù)。在現(xiàn)有的無損檢測方法中，常規(guī)的主要有射線探傷(RT)方法、超聲檢測(UT)方法、滲透探查(PT)方法、磁粉檢測(MT)方法、渦流檢測(ET)方法，當然還有非常規(guī)的，如微波檢測方法、電位檢測方法等。超聲檢測(UT)是利用超聲波在被檢測材料中傳播時，材料的聲學特性和內(nèi)部組織的變化對超聲波的傳播產(chǎn)生一定的影響，通過對超聲波受影響程度和狀況的探測了解材 料性能和結(jié)構(gòu)變化。當超聲波進入物體遇到缺陷時，一部分聲波就會產(chǎn)生反射，接收器通過對反射波進行分析，來測量材料的厚度、來發(fā)現(xiàn)隱藏的內(nèi)部缺陷，或來分析諸如金屬、塑料、復合材料、陶瓷、橡膠以及玻璃等材料的特性等。具體來說，相控陣超聲檢測技術(shù)是通過電子系統(tǒng)控制換能器陣列中的各個陣元，按照一定的延遲時間規(guī)則發(fā)射和接收超聲波，從而動態(tài)控制超聲波束在工件中的偏轉(zhuǎn)和聚焦來實現(xiàn)材料的無損檢測。當合成的超聲波束遇到目標后就會產(chǎn)生回波信號，到達各陣元的時間存在差異，按照回波到達各陣元的時間差對陣元信號進行延時補償并相加合成，就能將特定方向回波信號疊加增強，而其他方向的回波信號減弱甚至抵消從而得到超聲掃描圖。為了使本領(lǐng)域技術(shù)人員更清楚地了解超聲波束的偏轉(zhuǎn)和聚焦原理，特以圖12(a)和圖12(b)來加以說明。其中，圖12(a)是一維線陣探頭通過時間延遲控制實現(xiàn)聲束偏轉(zhuǎn)的示意圖，其中，激勵脈沖以一定的時間延遲分別來激勵換能器陣元中的N個陣元，其合成波束方向與水平方向呈偏轉(zhuǎn)角度e，相應地，合成波束陣面與垂直方向呈角度0，即形成聲束偏轉(zhuǎn)；圖12(b)是聲束偏轉(zhuǎn)加聚焦的示意圖，其中，激勵脈沖以一定的時間延遲分別來激勵換能器陣元中的N個陣元，其合成波陣面，并聚焦于點P，即形成聲束聚焦。L形工件因其結(jié)構(gòu)復雜，常規(guī)超聲檢測方法受到設(shè)備能力和方法的限制，難以實現(xiàn)準確檢測。目前對其超聲無損檢測，除采用傳統(tǒng)的超聲C掃描系統(tǒng)外，已開始采用特殊形狀相控陣探頭如弧形探頭來完成對L形結(jié)構(gòu)的超聲檢測，由于該方法必須對弧形探頭進行設(shè)計和加工，即使對弧形角部稍有不同的試樣，也需采用不同尺寸的相控陣弧形探頭，故硬件成本相對較高。

發(fā)明內(nèi)容
為此，本發(fā)明為了解決上述技術(shù)問題，選用普通相控陣直探頭并專門設(shè)計弧形楔塊對L形工件的弧形角部進行檢測，這樣，由于探頭是從通用件中選用的，楔塊的制造相對也比較容易，故大大地節(jié)省了成本。進一步地，本發(fā)明針對弧形半徑略有不同的L形工件，無需更換相控陣直探頭，只需設(shè)計不同尺寸的弧形楔塊就能滿足與被檢工件的良好耦合，大大降低了硬件成本?！N應用檢測裝置對L形工件的弧形角部進行超聲檢測的檢測方法，其中，所述檢測裝置包括相控陣超聲探傷儀、相控陣直探頭和楔塊，所述相控陣超聲探傷儀與所述相控陣直探頭電連接，所述相控陣直探頭具有多個陣元，其幾何參數(shù)至少包括陣元個數(shù)和陣元間距，所述楔塊具有與所述被檢測L形工件的弧形角部相耦合的弧形表面以及與所述相控陣直探頭相耦合的平直表面；其中，所述檢測方法包括如下步驟(a)相控陣直探頭的幾何參數(shù)確定步驟，由所述L形工件的弧形角部確定所述相控陣直探頭的幾何參數(shù)；(b)相控陣直探頭的位置確定步驟，由所述L形工件的弧形角部和步驟(a)確定的所述相控陣直探頭的參數(shù)確定沿垂直于所述弧形角部的張開角e的平分線放置的、面對所述弧形角部的所述相控陣直探頭表面的中心位置與所述弧形角部的圓心位置之間的距離D;·
(C)楔塊的確定步驟，由所述被檢測L形工件的弧形角部確定所述楔塊的弧形表面，由位置確定的所述相控陣直探頭的表面來確定與其相耦合的所述楔塊的平直表面；(d)超聲波束發(fā)射步驟，先分別選取多個所述陣元形成多個子陣，再對所述多個子陣的每一個子陣中的各所述陣元之間進行延時，然后所述相控陣超聲探傷儀發(fā)出的脈沖信號激勵所述多個子陣中每個子陣的每個陣元發(fā)出超聲波進而將所述每個子陣合成的超聲波束垂直入射到所述被檢測L形工件的弧形角部；(e)回波信號接收步驟，所述超聲波束遇到所述被檢測L形工件的內(nèi)部缺陷后形成回波信號，所述回波信號經(jīng)由所述子陣中的各陣元接收并形成A掃描信號；(f)圖像處理步驟，所述A掃描信號由所述相控陣超聲探傷儀接收，經(jīng)過相應的圖像處理程序轉(zhuǎn)化為C掃描圖。本發(fā)明的有益效果是，通過選用相控陣直探頭再設(shè)計與之配合的弧形楔塊來對L形工件弧形角部進行檢測，大大地降低了成本。進一步地，對L形工件弧形角部略有不同的結(jié)構(gòu)，采用更換楔塊來代替更換相控陣直探頭，且采用最普通的相控陣直探頭來完成檢測，大大節(jié)省了硬件成本和設(shè)計、測試時間。


為了解釋本發(fā)明，將在下文中參考附圖描述其示例性實施方式，附圖中圖I示出了以相控陣直探頭檢測弧形角部半徑為4_的L形工件的示意圖；圖2示出了以相控陣直探頭檢測張開角大于90度的L形工件的示意圖；圖3示出了以相控陣直探頭檢測張開角小于90度的L形工件的示意圖；圖4更具體地示出了圖I中的相控陣直探頭位置；圖5示意性地示出了本發(fā)明中所用到的弧形楔塊；圖6示出了以相控陣直探頭進行右邊界檢測的示意圖；圖7示出了以相控陣直探頭進行整個范圍內(nèi)檢測的示意圖；圖8示出了以相控陣直探頭進行左邊界檢測的示意圖；圖9示出了超聲掃描成像示意圖；圖10示出了 3D矩陣示意圖11示出了掃描數(shù)據(jù)填充示意圖；圖12(a)示出了聲束偏轉(zhuǎn)延時控制示意圖；圖12(b)示出了聲束偏轉(zhuǎn)聚焦延時控制示意圖。
具體實施例方式本發(fā)明中，在對L形工件的弧形角部進行超聲檢測中，其檢測裝置包括相控陣超聲探傷儀、相控陣直探頭和楔塊。其中，相控陣超聲探傷儀與相控陣直探頭電連接，相控陣直探頭具有多個陣元，楔塊具有與L形工件的弧形角部相耦合的弧形表面以及與相控陣直探頭相耦合的平直表面。以上述的相控陣直探頭對L形工件進行缺陷檢測時，先用相控陣超聲探傷儀以具有微小時差的電脈沖分別激勵相控陣直探頭的各陣元(晶片)，由于陣元實質(zhì)上為電聲、聲電轉(zhuǎn)換的換能器，故相控陣直探頭的各陣元發(fā)出超聲波，形成超聲合成波束射向L形工件 的弧形角部的內(nèi)部，當超聲波遇到缺陷后會以缺陷回波形式返回，且該缺陷回波以可計算的時差返回到各陣元。在信號匯合前，各陣元所接收的回波信號之間均有時差。信號匯合后形成的A掃描圖形，顯示了材料中某一焦點的回波特性。在本發(fā)明中，L形工件的弧形角部的聲束控制聚焦原理如下，S卩，通過對不同檢測點位置激勵不同的相控陣直探頭陣元，且控制各陣元激勵或接收脈沖的時間延遲不同，實現(xiàn)相控陣偏轉(zhuǎn)和聚焦等相位控制，使聲束盡量垂直入射到被檢測面，并在橫向不移動相控陣直探頭的情況下，實現(xiàn)聲束對弧形角部區(qū)域的全覆蓋。本發(fā)明采用普通相控陣直探頭和專門設(shè)計的弧形楔塊，針對L形工件的不同弧形角部的半徑，通過設(shè)計不同尺寸的弧形楔塊來滿足與被檢工件的良好耦合，降低了硬件成本。關(guān)于相控陣直探頭和弧形楔塊的選取，主要考慮被檢工件的弧形角部半徑、弧形角部張開角度、厚度3個因素，可按照如下步驟進行首先，根據(jù)L形工件的弧形角部的半徑及張開角度，確定所選相控陣直探頭的陣元個數(shù)、陣元間距及外殼外形尺寸。圖I為弧形角部半徑為4mm、張開角為90°的L形工件的檢測示意圖，相控陣直探頭放置于弧形角部的張開角的平分線的垂直面上?；⌒谓遣繖z測區(qū)域兩端點為SI和S2，為了保證聲束垂直入射到被檢測面的SI和S2點，聲束偏轉(zhuǎn)方向為SI和S2點的法線方向，從而獲得聲束的最大偏轉(zhuǎn)方向。對于張開角為90°的L形工件，首先確定待選相控陣直探頭的陣元間距p (陣元間距P以mm為單位)，為了在聲束大角度偏轉(zhuǎn)時，仍能獲得良好的聲場特性，陣元間距p通常取等于波長X，且保留一位小數(shù)即可，其中，波長\等于工件聲速與相控陣直探頭的頻率之比(相控陣探頭的頻率由實際所測量工件的性能決定)，例如，聲速為2950m/s的碳纖維增強復合材料L形工件，選擇相控陣探頭頻率為5MHz時，其波長等于0. 59mm,則陣元間距p
取0.6_即可；然后，根據(jù)幾何關(guān)系+ d ^確定子陣中的陣元數(shù)n，根據(jù)子陣
的陣元數(shù)n來確定待選相控陣直探頭的陣元個數(shù)N。在上述幾何關(guān)系式中，n為相控陣直探頭子陣中的陣元數(shù)，且n只能選取4、8、16...，即2的指數(shù)倍；d為兩端陣元離相控陣直探頭的殼體邊緣的距離，在此選擇小外形探頭，因此取d = 3mm ;r為L形工件的弧形角部的圓弧半徑，由L形工件的實際圓弧半徑?jīng)Q定；0為張開角，當L形工件的張開角等于或大于90°時，0等于90°，當所述L形工件的張開角小于90°時，0等于L形工件的張開角。所能滿足上述幾何關(guān)系式中的n的最大值即為所確定的子陣中的陣元數(shù)n，例如，對圓弧半徑r為4mm，張開角為90°的L形工件，當陣元間距確定為0. 6mm時，n取8即可滿足上述幾何關(guān)系式。相控陣直探頭的陣元個數(shù)N和子陣的陣元數(shù)n的選取依據(jù)為相控陣直探頭的陣元數(shù)N—般為16、32、64、128等，對具有陣元數(shù)N為16個的相控陣直探頭，所選子陣的陣元數(shù)n通常為4，對陣元數(shù)N為32的相控陣直探頭，所選子陣的陣元數(shù)n通常為8，依次類推。因此，當確定出子陣的陣元數(shù)n后，按照上述關(guān)系，即可反推出所選擇的相控陣直探頭的陣元數(shù)N。按照以上方法，對于弧形角部的半徑r為4mm、張開角為90°的L形工件，可選擇陣元數(shù)N為32，陣元間距p為0. 6mm的相控陣直探頭。如圖2所示，對于張開角大于90°的L形工件，由于其弧形檢測區(qū)域小于張開角為90°的工件的弧形區(qū)域，故仍可選用張開角為90°的L形工件的相控陣直探頭參數(shù)。如圖3所示，對于張開角小于90°的L形工件，可以采用上述提出的張開角為90°的L形工件的選取方法來實現(xiàn)對相控陣直探頭幾何參數(shù)的選取。由于其弧形檢測區(qū)域 大于張開角為90°的弧形檢測區(qū)域，采用本方法能實現(xiàn)對部分弧形區(qū)域的檢測，即圖3中SI到S2之間的區(qū)域。外殼長度L為陣元數(shù)N與陣元間距p的乘積再加上兩端陣元與殼體邊緣間的距離d。外殼寬度為陣元寬度加上陣元與殼體邊緣間的距離。其次，確定相控陣直探頭表面的中心位置與弧形角部的檢測區(qū)域的圓心位置之間
〈N — /J )ry
的距離D。根據(jù)幾何關(guān)系W = —— P cot (T)。式中N為相控陣直探頭的陣元數(shù)、n為
所選子陣的陣元數(shù)、P為陣元間距。對等于和小于90°的L形工件來說，a為張開角度0，另外對于大于90°的L形工件來說，a =180° -0。如圖4所示，其中按照上述已選取的相控陣直探頭參數(shù)，N = 32, n = 8, a = ji /2, p = 0. 6mm,即 D 為 7. 2mm。換成弧形角部略有不同的下一個L形工件進行檢測時，當下一個L形工件的弧形角部半徑R，與確定相控陣直探頭幾何參數(shù)時所選的L形工件的弧形角部半徑r，滿足
R-r ( I時，仍可采用上述所確定的相控陣直探頭對被檢測L形工件進行檢測，只需更換不同尺寸的弧形楔塊即可。然后，根據(jù)所述被檢測L形工件的弧形角部和所確定的相控陣直探頭的幾何參數(shù)及放置位置，確定所需楔塊的幾何尺寸。楔塊尺寸主要包括彎角半徑r’、角度《、弧形表面到平直表面的最大高度h及楔塊厚度W。結(jié)合圖4和圖5，弧形楔塊彎角半徑r’、角度《由被檢測L形工件的弧形角部的半徑r和張開角0確定，即r’=r，《 = 0。高度h為彎角半徑r’與相控陣直探頭表面的中心位置和楔塊彎角圓心位置之間的距離之和，由于r’ =r，故h = r+D。楔塊厚度w由相控陣直探頭外殼寬度決定。通過對不同檢測點位置激勵不同的陣元，控制各陣元激勵或接收脈沖的時間延遲不同，實現(xiàn)相控陣偏轉(zhuǎn)和聚焦等相位控制，在橫向不移動相控陣直探頭的情況下，實現(xiàn)對弧形角部橫向區(qū)域的聲束全覆蓋。下面，以弧形角部的半徑為4_的L形工件為例，在此，選用32陣元的相控陣直探頭，其設(shè)置時間延遲的方法如下先選取第I 8陣元，其中，這8個陣元合成為一個子陣，可稱之為第一子陣。如圖6所示，為使聲束垂直入射到被檢測L形工件的弧形角部區(qū)域最右端的檢測點P，聲束偏轉(zhuǎn)方向由檢測點位置P和所選取第一子陣有效孔徑的中心位置O來確定，從而可以計算得到偏轉(zhuǎn)角a。然后，根據(jù)所確定的聲束偏轉(zhuǎn)角a，按照圖12(b)所示的聲束偏轉(zhuǎn)聚焦延時控制方法，激勵脈沖以一定的時間延遲分別來激勵換能器陣元中的8個陣元，其合成波陣面聚焦于點P，實現(xiàn)聲束在該偏轉(zhuǎn)角a上的偏轉(zhuǎn)聚焦。采用相控陣線性掃描方式，分別對第2 9、3 10、4 11. . . 24 31，共23個子陣(各陣元組合的中心位置依次為Op(VuO23)進行激勵。這樣，先由第一子陣完成收、發(fā)超聲波束，接著由第二子陣完成收發(fā)，如此繼續(xù)下去，使每個子陣依次輪流收發(fā)，直至第23個子陣完成收發(fā)，即對弧形角部的檢測區(qū)域內(nèi)不同檢測點進行掃查。如圖7所示，將弧形角部的檢測區(qū)域等分24份，則可獲得檢測區(qū)域中23個檢測點KpK2. . . K23,分別過所選取子陣有效孔徑的中心位置(OpO2. . . O23)和弧形角部的檢測點(K1I2. . . K23)畫直線，則依次確定了檢測區(qū)域上的掃查聲束方向(共23個)。然后按照上述偏轉(zhuǎn)角a的計算方法，由檢測點 位置Kn和所選取子陣的中心位置On確定各個聲束偏轉(zhuǎn)角02、^ 3......Pm。最后根
據(jù)所確定的聲束偏轉(zhuǎn)角，按照上述的聲束偏轉(zhuǎn)聚焦延時控制方法，實現(xiàn)聲束在各個偏轉(zhuǎn)角上的偏轉(zhuǎn)聚焦，從而實現(xiàn)對整個檢測范圍的檢測。對于弧形角部檢測區(qū)域的最左端檢測點的偏轉(zhuǎn)角Y的計算，與弧形角部區(qū)域最右端檢測點相同，選取第25至第32陣元，這8個陣元合成有效孔徑，檢測點位置Q和該有效孔徑的中心位置確定聲束偏轉(zhuǎn)方向，再采用上述偏轉(zhuǎn)角a的計算方法來計算偏轉(zhuǎn)角Y，如圖8所示。根據(jù)所確定的聲束偏轉(zhuǎn)角，按照上述聲束偏轉(zhuǎn)聚焦延時控制方法，實現(xiàn)聲束在該偏轉(zhuǎn)角上的偏轉(zhuǎn)聚焦。使用上述偏轉(zhuǎn)聚焦聲束對L形工件進行缺陷掃查，回波信號被相控陣系統(tǒng)接收，獲得A掃描數(shù)據(jù)，相控陣系統(tǒng)中的探傷儀中的圖像處理程序根據(jù)L形工件的弧形角部形狀采用圖像處理從而獲得L形工件C掃描展開圖，這樣，就能準確地反映L形工件的彎角處的內(nèi)部缺陷狀態(tài)，并以此為基礎(chǔ)完成缺陷定量、定位檢測。具體地，如下所述，圖9為相控陣超聲掃描成像的B掃描成像和C掃描成像示意圖，這里，將以弧形角部半徑為4_的L形工件為例，說明如何根據(jù)采集的A掃描數(shù)據(jù)繪制出弧形角部區(qū)域的C掃描展開圖。首先，對參數(shù)進行定義，具體地，聲束個數(shù)為25、聲束采集數(shù)據(jù)量為50、L形工件的聲速為2950m/s。然后，如圖10所示建立3D矩陣。該矩陣中，長為工件縱向長度，長度方向網(wǎng)格按相控陣直探頭每次掃描的寬度來劃分；寬為弧形角部的弧長，即最左端為左端檢測點位置，最右端為右端檢測點位置，寬度方向的網(wǎng)格按弧形角部檢測區(qū)域所合成的聲束個數(shù)來劃分，
分別為第I 8、第2 9、第3 10.....第25 32，共25個子陣；高為L形工件的工件
厚度，高度方向的網(wǎng)格按聲束采集的數(shù)據(jù)量來劃分。在本實施方式中，3D矩陣的寬度為25，高度為50，相控陣直探頭每次掃描的寬度為6mm。再將每個檢測點采集到的A掃描數(shù)據(jù)，根據(jù)位置疊加點取最大值原則，讀入到3D矩陣中。例如將第一組聲束發(fā)射，然后接收獲得的A掃描回波數(shù)據(jù)放入3D矩陣中，如圖11所示，X方向為l，y方向為I 50的位置被第一組A掃描數(shù)據(jù)(50個)填充，依次類推，沿X方向第2 25個聲束所獲得的A掃描數(shù)據(jù)分別被存入矩陣相應y方向的位置。然后相控陣直探頭沿工件縱向方向即z向移動，重復上述步驟，依次完成3D矩陣的A掃描數(shù)據(jù)填充；然后根據(jù)3D矩陣的數(shù)據(jù)信息，將3D矩陣中沿高度方向即z向取最大值，把數(shù)據(jù)投影到上表面，獲得C掃描二維矩陣，即得到被檢測工件表面的頂視圖；對C掃描二維矩陣中的數(shù)據(jù)進行圖像填充，較優(yōu)地，同時使用圖像去噪和圖像分割處理方法對C掃描圖像進行處理；最后，按比例關(guān)系繪制出L形工件弧形角部檢測區(qū)域的C掃描圖像。本發(fā)明的有益效果是，對不同L形工件弧形角部結(jié)構(gòu)，采用更換楔塊來代替更換相控陣直探頭，且采用最普通的相控陣直探頭來完成檢測，大大節(jié)省了硬件成本；采用特定的相控陣聚焦法則實現(xiàn)聲束偏轉(zhuǎn)和聚焦，在少移動相控陣直探頭的情況下實現(xiàn)了對L形工件弧形角部結(jié)構(gòu)的快速檢測；采用C型掃描展開圖顯示整個弧形角部檢測區(qū)域，使缺陷顯示方式更加直觀，提高判別缺陷的能力，該方法對碳纖維增強樹脂基復合材料L形工件的超聲無損檢測具有重要的實用價值。本發(fā)明不以任何方式限制于在說明書和附圖中呈現(xiàn)的示例 性實施方式。示出以及描述的實施方式(的部分)的所有組合明確地理解為并入該說明書之內(nèi)并且明確地理解為落入本發(fā)明的范圍內(nèi)。而且，在如權(quán)利要求書概括的本發(fā)明的范圍內(nèi)，很多變形是可能的。此外，不應該將權(quán)利要求書中的任何參考標記構(gòu)造為限制本發(fā)明的范圍。
權(quán)利要求
1.一種應用相控陣超聲檢測裝置對L形工件的弧形角部進行超聲檢測的方法，其中，所述相控陣超聲檢測裝置包括相控陣超聲探傷儀、相控陣直探頭和楔塊，所述相控陣超聲探傷儀與所述相控陣直探頭電連接，所述相控陣直探頭具有多個陣元，其幾何參數(shù)至少包括陣元個數(shù)和陣元間距，所述楔塊具有與所述L形工件的弧形角部相耦合的弧形表面以及與所述相控陣直探頭相耦合的平直表面；其中，所述檢測方法包括如下步驟 (a)相控陣直探頭幾何參數(shù)的確定步驟，由所述L形工件的弧形角部確定所述相控陣直探頭的幾何參數(shù)； (b)相控陣直探頭的位置確定步驟，由所述L形工件的弧形角部和步驟(a)確定的所述相控陣直探頭的參數(shù)確定沿垂直于所述弧形角部的張開角Θ的平分線放置的、面對所述弧形角部的所述相控陣直探頭表面的中心位置與所述弧形角部的圓心位置之間的距離D ； (C)楔塊的確定步驟，由所述L形工件的弧形角部確定所述楔塊的弧形表面，由位置確定的所述相控陣直探頭的表面來確定與其相耦合的所述楔塊的平直表面； (d)超聲波束發(fā)射步驟，先分別選取多個所述陣元形成多個子陣，再對所述多個子陣的每一個子陣中的各所述陣元之間進行延時，然后所述相控陣超聲探傷儀發(fā)出的脈沖信號激勵所述多個子陣中每個子陣的每個陣元發(fā)出超聲波進而將所述每個子陣合成的超聲波束垂直入射到所述L形工件的弧形角部； (e)回波信號接收步驟，所述超聲波束遇到所述L形工件形成回波信號，所述回波信號經(jīng)由所述子陣中的各陣元接收并形成A掃描信號； (f)圖像處理步驟，所述A掃描信號由所述相控陣超聲探傷儀接收，經(jīng)過相應的圖像處理程序轉(zhuǎn)化為C掃描圖。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中在步驟(a)中，先根據(jù)P v/f確定所述相控陣直探頭的陣元間距P，其中，V表示所述L形工件的聲速、f表示所述相控陣直探頭的頻率；再根據(jù)公式f 〃 + d ^確定所述相控陣直探頭的子陣的陣元數(shù)n，其中，d表示兩端陣元離所述相控陣直探頭的殼體邊緣的距離，r表示所述L形工件的弧形半徑，當所述L形工件的張開角等于或大于90°時，Θ等于90°，當所述L形工件的張開角小于90°時，Θ等于L形工件的張開角；進而，根據(jù)所述相控陣直探頭的子陣的陣元數(shù)η確定所述相控陣直探頭的陣元數(shù)N。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的方法，其中，在步驟(b)中，所述面對所述弧形角部的所述相控陣直探頭表面的中心位置與所述弧形表面的圓心之間的距離D由幾何關(guān)系式 D =P cot (τ)來確定，其中，當所述L形工件的張開角Θ小于或等于90°時，α=Θ，當所述L形工件的張開角Θ大于90°時，α =180° -Θ。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中在步驟(c)中，由所述L形工件的弧形角部確定所述楔塊的弧形表面的弧長半徑以及所述弧長對應的圓心角，所述楔塊的最大高度h由公式h = r+D計算，其中r表示所述L形工件的弧形半徑，所述楔塊的厚度不小于所述相控陣直探頭的寬度。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中所述圖像處理步驟，包括參數(shù)定義子步驟、3D矩陣建立子步驟、C掃描圖像建立子步驟，其中，所述參數(shù)定義子步驟，定義所述聲束的個數(shù)、所述聲束所采集的數(shù)據(jù)量、掃描的起始位置和終止位置、所述工件的聲速； 所述3D矩陣建立子步驟，首先，以所述L形工件的縱向長度為長、所述L形工件的弧形角部的弧長為寬、所述工件的弧形角部的厚度為高建立矩陣，其中，在長度方向上的步進按照所述相控陣直探頭每次掃描的大小劃分，在寬度方向上的步進按照射在所述工件的弧形角部的所述聲束的數(shù)目劃分，在高度方向上的步進按照所述聲束所采集的數(shù)據(jù)量劃分，然后，所述A掃描數(shù)據(jù)分別讀入到所述3D矩陣中形成3D矩陣； 所述C掃描圖像建立子步驟，首先，在3D矩陣的高度方向上取最大值將A掃描數(shù)據(jù)投影到由3D矩陣的寬和長所形成的表面上形成C掃描二維矩陣，然后，進行圖像填充得到C掃描圖像。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中在C掃描圖像建立子步驟中包括圖像去噪和圖像分割處理的步驟。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中還包括步驟(g)下一L形工件檢測步驟，R表示所述下一 L形工件的弧形角部的半徑，r表示步驟(a)中所檢測的所述L形工件的弧形角部的幾何參數(shù)中的半徑，當|R_r| ( I時，所述相控陣直探頭的參數(shù)和位置保持不變，根據(jù)步驟(c)-(f)進行檢測。
全文摘要
一種應用檢測裝置對L形工件的弧形角部進行超聲檢測的檢測方法，檢測方法包括如下步驟由L形工件的弧形角部確定相控陣直探頭的參數(shù)；由L形工件的弧形角部和前一步驟所確定的相控陣直探頭的參數(shù)確定沿垂直于弧形角部的張開角θ的平分線所放置的相控陣直探頭的表面中心位置與弧形角部的圓心位置之間的距離D；楔塊的確定步驟，由被檢測L形工件的弧形角部確定楔塊的弧形表面，由位置確定的相控陣直探頭的表面來確定與其相耦合的楔塊的平直表面；超聲波束發(fā)射步驟，回波信號接收以及圖像處理步驟。應用本發(fā)明，對不同被檢測L形工件弧形角部結(jié)構(gòu)，采用更換楔塊來代替更換相控陣直探頭，且采用最普通的相控陣直探頭來完成檢測，大大節(jié)省了硬件成本。
文檔編號G01N29/44GK102818851SQ20111015653
公開日2012年12月12日 申請日期2011年6月10日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月10日
發(fā)明者張冬梅, 劉衛(wèi)平, 劉奎, 于光, 周暉, 葉金蕊, 周正干, 張博明 申請人:中國商用飛機有限責任公司, 上海飛機制造有限公司, 北京航空航天大學