本發(fā)明涉及測試工裝領(lǐng)域，具體而言，涉及一種聲軸偏斜角的測試裝置和檢測方法。

背景技術(shù)：

鐵路貨車輪軸超聲波探傷采用橫波斜探頭對輪座鑲?cè)氩苛鸭y及壓裝不良等缺陷進行檢測，為了保證探頭與車軸掃查面的充分聲波耦合，輪規(guī)中要求采用弧面橫波斜探頭進行探傷檢驗。斜探頭的聲軸偏斜角是探頭重要的性能指標(biāo)，直接影響探傷檢測的靈敏度以及缺陷的定位情況，容易造成缺陷漏探及誤判，對產(chǎn)品運用安全產(chǎn)生一定影響。目前對于平面斜探頭聲軸偏斜角的測試通常是應(yīng)用JB/T10062-1999《超聲探傷用探頭測試方法》進行測定，但是該方法只能測試平面斜探頭聲軸偏斜角。由于CSK-1A型試塊測試面為平面，弧面橫波斜探頭與測試面存在間隙，機油作為耦合劑，無法保證探頭與測試面良好的耦合，因此不能采用該試塊進行弧面探頭測試。目前對弧面斜探頭的聲軸偏斜角測量沒有有效的測試裝置以及方法。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的主要目的在于提供一種聲軸偏斜角的測試裝置和檢測方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中的無法有效地測量弧面斜探頭的聲軸偏斜角的問題。

為了實現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種聲軸偏斜角的測試裝置，包括：測試塊主體，測試塊主體的側(cè)壁的外表面與待測工件的工作面適配，測試塊主體上設(shè)置有多個識別部，多個識別部所標(biāo)識的聲軸偏斜角不同，且多個識別部所標(biāo)識的聲軸偏斜角在預(yù)定范圍內(nèi)，當(dāng)待測工件所發(fā)射的聲束與識別部接觸時，聲束反射，待測工件接收反射回的聲束，并將聲信號轉(zhuǎn)化為電信號，比較聲束與多個識別部接觸時所產(chǎn)生的不同的電信號的強度，待測工件的聲軸偏斜角為最高電信號強度對應(yīng)的識別部所標(biāo)識的聲軸偏斜角。

進一步地，測試塊主體為圓柱體。

進一步地，待測工件與識別部設(shè)置在圓柱體的相對的兩側(cè)。

進一步地，多個識別部為多個裂紋缺陷，多個裂紋缺陷的至少部分位于圓柱體的軸線的一側(cè)，多個裂紋缺陷在圓柱體的軸線方向上依次排列設(shè)置，多個裂紋缺陷與圓柱體的橫截面之間的角度為聲軸偏斜角。

進一步地，各裂紋缺陷之間具有預(yù)定距離。

進一步地，各裂紋缺陷的深度均相等。

進一步地，在圓柱體具有圓柱體第一端以及圓柱體第二端，在圓柱體第一端至圓柱體第二端的方向上，多個裂紋缺陷與圓柱體的橫截面之間的角度逐漸增大。

進一步地，相鄰的兩個裂紋缺陷之間的夾角相等。

進一步地，測試塊主體的長度大于400mm。

進一步地，多個識別部形成識別組，識別組為兩個，兩個識別組相對于測試塊主體的中心橫截面鏡像設(shè)置。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種聲軸偏斜角的檢測方法，通過上述的測試裝置對待測工件進行檢測，包括以下步驟：將待測工件放在測試塊主體的側(cè)壁的外表面上；移動待測工件，當(dāng)待測工件所發(fā)射的聲束與識別部接觸時，聲束反射，待測工件接收反射回的聲束，并將聲信號轉(zhuǎn)化為電信號；比較聲束與多個識別部接觸時所產(chǎn)生的不同的電信號的強度，待測工件的聲軸偏斜角為最高電信號強度對應(yīng)的識別部所標(biāo)識的聲軸偏斜角。

應(yīng)用本發(fā)明的技術(shù)方案，聲軸偏斜角的測試裝置包括測試塊主體，測試塊主體的側(cè)壁的外表面與待測工件的工作面適配，上述結(jié)構(gòu)能夠保證待測工件與測試塊主體的側(cè)壁的外表面良好的耦合，減少待測工件所發(fā)射的聲束的損失，使得聲束能夠順利進入測試塊主體內(nèi)，保證測量精度。此外，應(yīng)用本發(fā)明的技術(shù)方案，測試塊主體上設(shè)置有多個識別部，多個識別部所標(biāo)識的聲軸偏斜角不同，且多個識別部所標(biāo)識的聲軸偏斜角在預(yù)定范圍內(nèi)，當(dāng)待測工件所發(fā)射的聲束與識別部接觸時，聲束反射，待測工件接收反射回的聲束，并將聲信號轉(zhuǎn)化為電信號，比較聲束與多個識別部接觸時所產(chǎn)生的不同的電信號的強度，選擇最高的電信號強度所對應(yīng)的識別部，該識別部所標(biāo)識的聲軸偏斜角即為待測工件的聲軸偏斜角。上述結(jié)構(gòu)能夠有效地測量弧面斜探頭的聲軸偏斜角且測量結(jié)果準(zhǔn)確，解決了現(xiàn)有技術(shù)中的無法有效地測量弧面斜探頭的聲軸偏斜角的問題。

附圖說明

構(gòu)成本申請的一部分的說明書附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，本發(fā)明的示意性實施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中：

圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的聲軸偏斜角的測試裝置的實施例的與待測工件配合的主視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2示出了圖1的測試裝置與待測工件配合的俯視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3示出了圖1的測試裝置與待測工件配合的仰視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4示出了圖1的測試裝置與待測工件配合的側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖；以及

圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的聲軸偏斜角的檢測方法的流程圖。

其中，上述附圖包括以下附圖標(biāo)記：

1、待測工件；10、測試塊主體；11、識別部；12、軸線；13、圓柱體第一端；14、圓柱體第二端；20、識別組。

具體實施方式

需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結(jié)合實施例來詳細說明本發(fā)明。

如圖1、圖2和圖4所示，本實施例的聲軸偏斜角的測試裝置包括測試塊主體10。測試塊主體10的側(cè)壁的外表面與待測工件1的工作面適配，測試塊主體10上設(shè)置有多個識別部11，多個識別部11所標(biāo)識的聲軸偏斜角不同，且多個識別部11所標(biāo)識的聲軸偏斜角在預(yù)定范圍內(nèi)。當(dāng)待測工件1所發(fā)射的聲束與識別部11接觸時，聲束反射，待測工件1接收反射回的聲束，并將聲信號轉(zhuǎn)化為電信號，比較聲束與多個識別部接觸時所產(chǎn)生的不同的電信號的強度，待測工件1的聲軸偏斜角為最高電信號強度對應(yīng)的識別部所標(biāo)識的聲軸偏斜角。

應(yīng)用本實施例的技術(shù)方案，聲軸偏斜角的測試裝置包括測試塊主體10，測試塊主體10的側(cè)壁的外表面與待測工件1的工作面適配，上述結(jié)構(gòu)能夠保證待測工件1與測試塊主體10的側(cè)壁的外表面良好的耦合，減少待測工件1所發(fā)射的聲束的損失，使得聲束能夠順利進入測試塊主體10內(nèi)，保證測量精度。此外，應(yīng)用本發(fā)明的技術(shù)方案，測試塊主體10上設(shè)置有多個識別部11，多個識別部11所標(biāo)識的聲軸偏斜角不同，且多個識別部11所標(biāo)識的聲軸偏斜角在預(yù)定范圍內(nèi)，當(dāng)待測工件1所發(fā)射的聲束與識別部11接觸時，聲束反射，待測工件1接收反射回的聲束，并將聲信號轉(zhuǎn)化為電信號，比較聲束與多個識別部11接觸時所產(chǎn)生的不同的電信號的強度，選擇最高的電信號強度所對應(yīng)的識別部11，該識別部11所標(biāo)識的聲軸偏斜角即為待測工件1的聲軸偏斜角。上述結(jié)構(gòu)能夠有效地測量弧面斜探頭的聲軸偏斜角且測量結(jié)果準(zhǔn)確，解決了現(xiàn)有技術(shù)中的無法有效地測量弧面斜探頭的聲軸偏斜角的問題。

優(yōu)選地，在本實施例中，根據(jù)輪規(guī)的規(guī)定，聲軸偏斜角應(yīng)當(dāng)在0°至1.5°之間。因此，在本實施例中，將多個識別部11所標(biāo)識的聲軸偏斜角設(shè)定在0°至2°之間。如果最高的電信號強度所對應(yīng)的識別部11所標(biāo)識的聲軸偏斜角大于1.5°的話，則證明該待測工件1不符合輪規(guī)。

具體地，如圖1所示，在本實施例中，待測工件1為待測探頭，待測探頭的工作面與測試塊主體10的側(cè)壁的外表面貼合，此外待測探頭還與顯示電信號的顯示裝置電性連接。需要說明的是，上述顯示裝置可以為超聲波探傷儀、探頭性能測試分析儀等分析儀器。下面以測試塊主體10上具有5個識別部11，且5個識別部11分別標(biāo)識的聲軸偏斜角為0°、0.5°、1°、1.5°以及2°為例進行說明。當(dāng)探頭所發(fā)生的聲束與標(biāo)識0°的識別部11接觸時，聲束反射，探頭接收反射回的聲束，并將聲信號轉(zhuǎn)化為第一電信號，上述第一電信號會顯示在顯示裝置上，方便測試人員進行觀看。同樣地，記錄探頭與其他4個識別部11接觸時所分別產(chǎn)生的第二電信號、第三電信號、第四電信號以及第五電信號。比較第一電信號、第二電信號、第三電信號、第四電信號以及第五電信號在顯示裝置上顯示的信號強度。選擇強度最高的電信號所標(biāo)識的聲軸偏斜角，該聲軸偏斜角即為探頭的聲軸偏斜角。

鐵路貨車輪軸超聲波探傷采用橫波斜探頭對輪座鑲?cè)氩苛鸭y及壓裝不良等缺陷進行檢測，為了保證探頭與車軸掃查面的充分聲波耦合，輪規(guī)中要求采用弧面橫波斜探頭進行探傷檢驗。為了準(zhǔn)確檢測弧面橫波斜探頭的聲軸偏斜角，如圖1、圖2和圖4所示，在本實施例中，測試塊主體10為圓柱體。上述結(jié)構(gòu)中的弧面橫波斜探頭的弧面能夠與圓柱體的外表面相貼合，保證了探頭與圓柱體的側(cè)壁的外表面良好的耦合，減少了探頭所發(fā)射的聲束的損失，使得聲束能夠順利進入圓柱體內(nèi)，保證測量精度。優(yōu)選地，檢測鐵路貨車輪軸的弧面橫波斜探頭的半徑一般為80mm，因此，在本實施例中，圓柱體的直徑設(shè)置為160mm，圓柱體的側(cè)壁與探頭的弧面相匹配。

如圖1、圖2和圖4所示，圖1示出了待測工件1與測試塊主體10配合時的主視圖，圖1中的聲束與待測工件1的橫截面之間的夾角為A，夾角A為待測工件1的折射角度。在輪規(guī)中規(guī)定使用的待測工件1的折射角度最小的為45°、最大的為55°。為了保證所有待測工件1均能實現(xiàn)聲軸角的測量，如圖1所示，在本實施例中，待測工件1與識別部11設(shè)置在圓柱體的相對的兩側(cè)。優(yōu)選地，在本實施例中，圓柱體的側(cè)壁上設(shè)置有一條測試中心線，上述測試中心線與軸線12平行設(shè)置。與上述測試中心線相對的圓柱體的另一側(cè)表面上設(shè)置有多個識別部11。待測工件1上同樣具有中心線，當(dāng)測試人員測量聲軸偏斜角時，需要將待測工件1上的中心線與圓柱體的側(cè)壁上的測試中心線對齊，然后進行前后掃查。上述結(jié)構(gòu)能夠保證在測試聲軸偏斜角時，待測工件1與識別部11位于在圓柱體的相對的兩側(cè)，從而保證聲軸偏斜角的測量精度。

如圖1至圖4所示，在本實施例中，多個識別部11為多個裂紋缺陷，多個裂紋缺陷的至少部分位于圓柱體的軸線12的一側(cè)，多個裂紋缺陷在圓柱體的軸線方向上依次排列設(shè)置，多個裂紋缺陷與圓柱體的橫截面之間的角度為聲軸偏斜角。具體地，圖2示出了待測工件1與測試塊主體10配合時的俯視圖，其中多個裂紋缺陷位于圓柱體的另一側(cè)，因此由虛線表示。為了方便理解，圖2中示出了兩個待測工件1，其中兩個待測工件1能夠發(fā)出不同聲軸偏斜角的聲束，一個為聲束B，另一個為聲束C。先以能夠發(fā)出聲束C的待測工件1進行說明，待測工件1所發(fā)射的聲束C與圓柱體的軸線之間的夾角D即為該待測工件1的聲軸偏斜角。當(dāng)聲束C與裂紋缺陷接觸時，若此時聲軸偏斜角D的聲束與該裂紋缺陷之間的夾角為90°，那么顯示裝置上的電信號強度將會達到最大，即該裂紋缺陷所標(biāo)識的聲軸偏斜角即為待測工件1的聲軸偏斜角。同樣地，待測工件1發(fā)射出的聲束B與圓柱體的軸線之間的夾角為0°，當(dāng)聲束B與垂直于圓柱體軸線的裂紋缺陷接觸時，聲束B與該裂紋缺陷之間的夾角為90°，那么顯示裝置上的電信號強度將會達到最大，即該裂紋缺陷所標(biāo)識的聲軸偏斜角0°為待測工件1的聲軸偏斜角。當(dāng)然，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)知道，其他聲軸偏斜角的測試方式與上述相同，在此不再贅述。

此外，應(yīng)當(dāng)說明的是，由于待測工件1所發(fā)出的聲束向著圓柱體的軸線12的一側(cè)偏斜，因此，在本實施例中，將多個裂紋缺陷的至少部分設(shè)置在圓柱體的軸線12的一側(cè)可以保證聲束能夠依次與所有裂紋缺陷相接觸，從而實現(xiàn)聲軸偏斜角的測量。

當(dāng)待測工件1所發(fā)出的聲束與圖中靠近圓柱體第一端13的裂紋缺陷接觸時會在顯示裝置上產(chǎn)生第一電信號，將待測工件1向著圓柱體第二端14移動，當(dāng)待測工件1所發(fā)出的聲束與下一裂紋缺陷接觸時會在顯示裝置上產(chǎn)生第二電信號。若相鄰的兩個裂紋缺陷之間的距離不夠大的話會造成第一信號與第二信號相互干擾，給測量人員的測量工作帶來困難。因此，如圖2和圖3所示，在本實施例中，各裂紋缺陷之間具有預(yù)定距離。優(yōu)選地，每個缺陷之間的距離為20mm。

如圖2和圖3所示，在本實施例中，各裂紋缺陷的深度均相等。上述結(jié)構(gòu)使得測量的結(jié)果更加精確。優(yōu)選地，各裂紋缺陷的深度均為1mm。

如圖2和圖3所示，在本實施例中，圓柱體包括圓柱體第一端13和圓柱體第二端14，在圓柱體第一端13至圓柱體第二端14的方向上，多個裂紋缺陷與圓柱體的橫截面之間的角度逐漸增大。上述結(jié)構(gòu)測試人員測試，使得測試準(zhǔn)確率以及效率提高。

如圖2和圖3所示，在本實施例中，相鄰的兩個所述裂紋缺陷之間的夾角相等。優(yōu)選地，在本實施例中，相鄰的兩個所述裂紋缺陷之間的夾角為0.5°。

如圖2和圖3所示，在本實施例中，由于輪規(guī)中規(guī)定使用的探頭折射角度最小的為45°、最大的為55°，因此，為了保證所有探頭均能實現(xiàn)聲軸角的測量，試塊長度應(yīng)足夠長，通過理論計算確定試塊長度應(yīng)大于400mm。優(yōu)選地，試塊長度為400mm。

待測工件1的聲束可能向圖2中的圓柱體的軸線12的右側(cè)偏斜或是向軸線12的左側(cè)偏斜，圖2中的聲束即是向圓柱體的軸線12的右側(cè)偏斜，向右側(cè)偏斜的聲束能夠與圖2中的多個裂紋缺陷接觸。但是如果待測工件1的聲束向軸線12的左側(cè)偏斜的話就會出現(xiàn)聲束無法與裂紋缺陷接觸的情況產(chǎn)生。因此，為了避免上述情況發(fā)生，如圖3所示，多個識別部11形成識別組20，識別組20為兩個，兩個識別組20相對于測試塊主體10的中心橫截面鏡像設(shè)置。具體地，當(dāng)待測工件1從圓柱體第一端13向圓柱體第二端14移動的過程中，如果在顯示裝置上沒有出現(xiàn)信號的話，則將待測工件放置在待測工件1的圓柱體第二端14處，然后從圓柱體第二端14處向圓柱體第一端13移動，此時裂紋缺陷會與識別組20位于圓柱體的軸線12的同側(cè)。在待測工件1移動的過程中，聲束即可與識別組20相接觸，從而實現(xiàn)聲軸角的測量。應(yīng)用上述測試塊主體10進行測量，不但使得測量人員能夠知曉待測工件1的聲軸偏斜角，還能夠知曉該聲軸偏斜角的偏斜方向(圖2中相對于軸線12向右偏或向左偏)。當(dāng)然，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)知道，兩個識別組20也可以相對于測試塊主體10的軸線鏡像設(shè)置。

如圖5所示，在本申請中還提供了一種聲軸偏斜角的檢測方法，通過上述的測試裝置對待測工件進行檢測，包括以下步驟：將待測工件1放在測試塊主體10的側(cè)壁的外表面上；移動待測工件1，當(dāng)待測工件1所發(fā)射的聲束與識別部11接觸時，聲束反射，待測工件1接收反射回的聲束，并將聲信號轉(zhuǎn)化為電信號；比較聲束與多個識別部接觸時所產(chǎn)生的不同的電信號的強度，待測工件1的聲軸偏斜角為最高電信號強度對應(yīng)的識別部所標(biāo)識的聲軸偏斜角。由于上述的測試裝置具有有效測量弧面斜探頭的聲軸偏斜角的優(yōu)點，因此通過上述的測試裝置對待測工件進行檢測的測試方法也具有其優(yōu)點。

下面具體介紹一下聲軸偏斜角測試方法：

首先，將待測工件1放置在測試塊主體10的測試中心線上，并且將待測工件1放置在測試塊主體10的中部，然后待測工件1向著測試塊主體10的圓柱體第二端14的方向移動。移動待測工件1找到測試塊主體10的圓柱體第一端13的下棱角反射波，然后向圓柱體第二端14移動探頭找到0°、1mm深裂紋缺陷，調(diào)節(jié)增益將裂紋缺陷反射回波調(diào)節(jié)至顯示裝置滿屏的80％，并將此定為基準(zhǔn)波高，同時確定探頭的初始位置。接著，依次向圓柱體第二端14移動探頭找出其他裂紋缺陷反射波，比較各個裂紋缺陷反射波幅度，最高波的裂紋缺陷位置即為探頭聲軸偏斜的角度。

以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。