一種用于鍛件裂紋定量識別的相位加權矢量全聚焦成像裝置的制造方法
【專利摘要】一種用于鍛件裂紋定量識別的相位加權矢量全聚焦成像裝置，相控陣檢測儀一端與計算機連接，另一端與相控陣換能器連接，相控陣換能器與待檢測試件通過耦合介質進行耦合。待檢測試件放置在待檢測試件平臺上，待檢測試件平臺上開有垂直相交的兩條卡槽，卡槽內安裝有活動卡頭，活動卡頭能夠沿卡槽自由調節，待檢測試件通過活動卡頭進行卡緊固定；待檢測試件平臺的底部安裝有連接塊，連接塊的底部通過螺紋配合與絲杠相連；絲杠安裝在四組對稱的活動支座上，活動支座與連接桿相連接，連接桿為豎直方向上的升降機構，驅動電機通過減速器與連接桿相連接；本裝置能夠自由調節待檢測試件的位置，對該試件進行自由固定，操作靈活、方便。
【專利說明】
一種用于鍛件裂紋定量識別的相位加權矢量全聚焦成像裝置
技術領域
[0001]本實用新型涉及一種基于相位加權的矢量全聚焦成像裝置，特別是用于鍛件裂紋定量識別的超聲陣列檢測，屬于無損檢測領域。
【背景技術】
[0002]鍛件是國家重大技術裝備和重大工程所必需的重要基礎部件，其在核電站的壓力容器、發電機組的低壓轉子以及各種重型機械的核心部件中均得到了廣泛的應用。隨著國民經濟的快速發展，大型鍛件的需求量也將越來越大。在實際工程應用中，由于工作環境惡劣，大型鍛件常需承受復雜的應力、沖擊振動和重負載荷。同時，由于大型鍛件的生產工序多、生產周期長，故影響其質量的因素也較多，這使得大型鍛件在生產過程中將不可避免地出現這樣那樣的缺陷，鍛件中存在缺陷將顯著地降低其力學性能，甚至在使用過程中還會發生斷裂，造成嚴重的安全與質量事故。
[0003]裂紋類缺陷是鍛件中常見的缺陷之一，由于裂紋具有方向性，而不同方向的裂紋對結構危害性不盡相同，當裂紋方向與結構承載相垂直時，裂紋的危害最大，結構極易發生突然斷裂。因此，及時對結構中裂紋類缺陷進行檢測及方向識別，對于預測結構的壽命、及時維修或更換零部件、保證設備安全具有重要的意義。
[0004]超聲相控陣檢測技術采用由多個(一般大于16)陣元組成的陣列換能器，通過電子技術控制各陣元的超聲激勵接收延時，實現聲束在試件內部的定向偏轉及聚焦。利用商用相控陣檢測系統可十分方便地對構件進行實時成像，實現對回波信號的A型、B型、電子B型、C型、D型及S型實時檢測成像，但在保證成像實時性的同時，其檢測精度和缺陷表征能力卻極為有限。
[0005]近年來，隨著計算機技術的發展，超聲相控陣后處理成像技術得到了長足的發展。超聲相控陣后處理成像技術通過對采集到的陣列數據進行離線處理，來獲得高精度的成像效果，屬于一種非實時的檢測成像方法。通過對相控陣檢測數據進行后處理成像，可以提高超聲相控陣檢測的精度和缺陷識別能力。國內外學者對相控陣全矩陣數據后處理方法進行了大量卓有成效的研究。例如，2009年期刊論文“Phase coherence imaging”通過對陣列數據的相位分布進行分析，提出了一種抑制旁瓣和柵瓣，提高成像分辨率的超聲陣列成像方法--相位加權成像方法，該方法只能對結構中缺陷進行定位檢測，卻不能實現缺陷的特征識別。2014碩士論文“基于矢量全聚焦的超聲陣列缺陷識別方法研究及其應用”中對基于幅值的矢量全聚焦成像及其影響因素進行了深入的研究，優化出了最佳的檢測參數，實現了裂紋的方向識別、長度測定。2008年期刊論文“Defect characterizat1n using anultrasonic array to measure the scattering coefficient matrix”通過對缺陷營夂身才系數矩陣分析，提出了基于散射系數矩陣的缺陷特征識別方法，實現了對孔和裂紋的區分及裂紋缺陷方向、大小的測定。針對常規矢量全聚焦成像方法僅利用信號幅值信息，其成像質量受噪聲影響大的特點，本實用新型綜合利用全矩陣數據的幅值和相位信息，提出一種基于相位加權的矢量全聚焦成像方法，實現鍛件中裂紋方向識別及長度定量測量。
【發明內容】
[0006]本實用新型的目的在于提出一種用于鍛件裂紋定量識別的基于相位加權的矢量全聚焦成像方法。首先，對全矩陣數據的相位信息進行分析，提取出相位特征參數一一相位一致因子(PCF);然后，將全陣列劃分為若干子陣列，利用提出的相位特征參數對各個子陣列的成像幅值進行加權，求取加權幅值特征向量;最后，對所有子陣列的加權特征向量進行合成，得到相位加權的矢量全聚焦成像，并從中提取出裂紋方向及尺寸等特征信息。
[0007]為實現上述方法，首先搭建了該超聲相控陣檢測裝置，如圖1所示。該超聲相控陣檢測裝置包括計算機1、相控陣檢測儀2、相控陣換能器3、待檢測試件4、活動卡頭5、卡槽6、待檢測試件平臺7、連接塊8、絲杠9、活動支座1、連接桿11、驅動電機12、底座13;其中，相控陣檢測儀2—端與計算機I連接，另一端與相控陣換能器3連接，相控陣換能器3與待檢測試件4通過耦合介質進行耦合。
[0008]待檢測試件4放置在待檢測試件平臺7上，待檢測試件平臺7上開有垂直相交的兩條卡槽6，卡槽6內安裝有活動卡頭5，活動卡頭5能夠沿卡槽6自由調節，待檢測試件4通過活動卡頭5進行卡緊固定;待檢測試件平臺7的底部安裝有連接塊8，連接塊8的底部通過螺紋配合與絲杠9相連;絲杠9安裝在四組對稱的活動支座10上，活動支座10與連接桿11相連接，連接桿11為豎直方向上的升降機構，驅動電機12通過減速器與連接桿11相連接;驅動電機12、連接桿11均安裝在底座13內。
[0009]所述相控陣換能器3的探頭由32個陣元組成。
[0010]在計算機I的控制下相控陣檢測儀2中的激勵/接收模塊產生激勵信號，通過相控陣換能器3(32個陣元組成的線陣相控陣探頭)激勵出超聲波信號，沿待檢測試件4傳播，并通過相控陣換能器3接收反射的超聲波信號，然后通過相控陣檢測儀2中的信號激勵/接收模塊傳輸到計算機I中，通過計算機中與之配套的采集軟件即可采集時域信號。
[0011 ]與現有技術相比，本裝置能夠自由調節待檢測試件的位置，對該試件進行自由固定，操作靈活、方便，極大提升了本裝置的檢測水平。
【附圖說明】
[0012]圖1為本實用新型的檢測裝置框圖
[0013]圖中:1、計算機，2、相控陣檢測儀，3、相控陣換能器，4、待檢測試件，5、活動卡頭，
6、卡槽，7、待檢測試件平臺，8、連接塊，9、絲杠，10、活動支座，11、連接桿，12、驅動電機，13、底座。
【具體實施方式】
[0014]利用該方法對鍛件進行檢測時，其檢測系統為超聲相控陣檢測裝置，如圖1所示。該超聲相控陣檢測裝置包括計算機1、相控陣檢測儀2、相控陣換能器3、待檢測試件4、活動卡頭5、卡槽6、待檢測試件平臺7、連接塊8、絲杠9、活動支座1、連接桿11、驅動電機12、底座13;其中，相控陣檢測儀2—端與計算機I連接，另一端與相控陣換能器3連接，相控陣換能器3與待檢測試件4通過耦合介質進行耦合。
[0015]待檢測試件4放置在待檢測試件平臺7上，待檢測試件平臺7上開有垂直相交的兩條卡槽6，卡槽6內安裝有活動卡頭5，活動卡頭5能夠沿卡槽6自由調節，待檢測試件4通過活動卡頭5進行卡緊固定;待檢測試件平臺7的底部安裝有連接塊8，連接塊8的底部通過螺紋配合與絲杠9相連;絲杠9安裝在四組對稱的活動支座10上，活動支座10與連接桿11相連接，連接桿11為豎直方向上的升降機構，驅動電機12通過減速器與連接桿11相連接;驅動電機12、連接桿11均安裝在底座13內。
[0016]所述相控陣換能器3的探頭由32個陣元組成。
[0017]在計算機I的控制下相控陣檢測儀2中的激勵/接收模塊產生激勵信號，通過相控陣換能器3(32個陣元組成的線陣相控陣探頭)激勵出超聲波信號，沿待檢測試件4傳播，并通過相控陣換能器3接收反射的超聲波信號，然后通過相控陣檢測儀2中的信號激勵/接收模塊傳輸到計算機I中，通過計算機中與之配套的采集軟件即可采集時域信號。
【主權項】
1.一種用于鍛件裂紋定量識別的相位加權矢量全聚焦成像裝置，其特征在于:該裝置包括計算機(I)、相控陣檢測儀(2)、相控陣換能器(3)、待檢測試件(4)、活動卡頭(5)、卡槽(6)、待檢測試件平臺(7)、連接塊(8)、絲杠(9)、活動支座(10)、連接桿(11)、驅動電機(12)、底座(13);其中，相控陣檢測儀(2)—端與計算機(I)連接，另一端與相控陣換能器(3)連接，相控陣換能器(3)與待檢測試件(4)通過耦合介質進行耦合； 待檢測試件(4)放置在待檢測試件平臺(7)上，待檢測試件平臺(7)上開有垂直相交的兩條卡槽(6)，卡槽(6)內安裝有活動卡頭(5)，活動卡頭(5)能夠沿卡槽(6)自由調節，待檢測試件(4)通過活動卡頭(5)進行卡緊固定;待檢測試件平臺(7)的底部安裝有連接塊(8)，連接塊(8)的底部通過螺紋配合與絲杠(9)相連;絲杠(9)安裝在四組對稱的活動支座(10)上，活動支座(1)與連接桿(11)相連接，連接桿(11)為豎直方向上的升降機構，驅動電機(12)通過減速器與連接桿(11)相連接，驅動電機(12)、連接桿(11)均安裝在底座(13)內。2.根據權利要求1所述的一種用于鍛件裂紋定量識別的相位加權矢量全聚焦成像裝置，其特征在于:所述相控陣換能器(3)的探頭由32個陣元組成。
【文檔編號】G01N29/44GK205643254SQ201620133663
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年2月22日
【發明人】焦敬品, 楊素方, 何存富, 李先鋒
【申請人】南京蘭博瑞達檢測技術有限公司, 北京工業大學