CN108802202A - 一种超声波串列探头装置及方法 - Google Patents

一种超声波串列探头装置及方法 Download PDF

Info

Publication number
CN108802202A
CN108802202A CN201810523078.XA CN201810523078A CN108802202A CN 108802202 A CN108802202 A CN 108802202A CN 201810523078 A CN201810523078 A CN 201810523078A CN 108802202 A CN108802202 A CN 108802202A
Authority
CN
China
Prior art keywords
probe
ultrasonic wave
wave
tandem
transmitting
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201810523078.XA
Other languages
English (en)
Inventor
李磊
拓凌玺
征立刚
鲁海洋
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kocel Steel Foundry Co Ltd
Original Assignee
Kocel Steel Foundry Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kocel Steel Foundry Co Ltd filed Critical Kocel Steel Foundry Co Ltd
Priority to CN201810523078.XA priority Critical patent/CN108802202A/zh
Publication of CN108802202A publication Critical patent/CN108802202A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/22—Details, e.g. general constructional or apparatus details
    • G01N29/24—Probes
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/04—Analysing solids
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/04—Analysing solids
    • G01N29/07—Analysing solids by measuring propagation velocity or propagation time of acoustic waves
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2291/00—Indexing codes associated with group G01N29/00
    • G01N2291/01—Indexing codes associated with the measuring variable
    • G01N2291/011—Velocity or travel time
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2291/00—Indexing codes associated with group G01N29/00
    • G01N2291/02—Indexing codes associated with the analysed material
    • G01N2291/028—Material parameters
    • G01N2291/0289—Internal structure, e.g. defects, grain size, texture

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

本发明属于无损探伤装置研究的技术领域，涉及一种超声波串列探头装置及方法，主要利用超声波探测铸件及其焊接件裂纹缺陷。本发明采用两个探头，其中一个探头发射信号为发射探头，另一个探头接收信号为接收探头；发射探头发射超声波，当超声波遇到裂纹缺陷时，示波屏接收到的波形就会发生变化，检测的过程中，发射探头发射的超声波在裂纹端点处形成端点衍射波，由接收探头接收衍射波，在不同方向上连续检测，当两个探头关于裂纹所在平面对称时，衍射波幅最大；最终通过在示波屏上捕捉最大波幅，测量出声速和声程，确定裂纹所在的位置及深度。

Description

一种超声波串列探头装置及方法
技术领域
本发明属于无损探伤装置研究的技术领域，涉及一种超声波串列探头装置及方法，主要利用超声波探测铸件及其焊接件裂纹缺陷。
背景技术
超声波检验属于无损检验的一种，用于探测工件内部的缺陷。在不破坏试验工件的结构和性能的情况下，利用超声波的反射、透射、衍射、共振等特性，检测工件内部气孔、夹杂、缩孔、裂纹等缺陷。断裂力学研究表明，具有平面特征的缺陷，例如裂纹、未熔合等，具有极大的危害性，工件内部裂纹扩展对于压力容器可能带来灾难性的后果。因此为消除裂纹缺陷，精确测量出裂纹缺陷的延伸深度尤为重要。
常规超声波测量裂纹深度的方法主要有横波端点反射回波法和横波相对灵敏度法。横波端点反射回波法由于测量精度不高，且对浅表面裂纹探测误差很大，适用范围有限；横波相对灵敏度法通过测得的最高波幅降低20dB确定指示值，与实际缺陷特征存在较大误差，不能精确反映缺陷的实际深度。
发明内容
本发明提供一种超声波串列探头装置及方法，主要用于检测裂纹延伸深度，采用两个探头，其中一个探头发射信号为发射探头，另一个探头接收信号为接收探头；发射探头发射超声波，当超声波遇到裂纹缺陷时，示波屏接收到的波形就会发生变化，检测的过程中，发射探头发射的超声波在裂纹端点处形成端点衍射波，由接收探头接收衍射波，在不同方向上连续检测，当两个探头关于裂纹所在平面对称时，衍射波幅最大，通过测量的声程和探头间距就可以测算出裂纹深度。
一种超声波串列探头装置及方法，包括发射探头、接收探头、连接杆、推手、示波屏；发射探头用于发射超声波；发射探头发射的超声波在裂纹端点处形成端点衍射波；接收探头用于接收所述端点衍射波；连接杆开设有卡槽；卡槽的两端分别安装发射探头与接收探头，采用限位螺钉固定发射探头和接收探头；推手安装与连接杆上，在检测过程中操作者推动推手，从而带动连接杆上的发射探头及接收探头在工件探测表面检测；示波屏通过电缆线与发射探头和接收探头连接，用于显示接收到的超声波信号。
为了更好的实现本发明，发射探头与接收探头选择角度相同的横波探头。
为了更好的实现本发明，发射探头与接收探头可以在连接杆的卡槽内自由滑动。
一种超声波串列探头装置的使用方法，包括以下步骤，
步骤S001，调试超声波串列探头装置，确保装置水平线性与垂直线性合格，根据被测工件的实际检测需求选择适当角度的发射探头和接收探头；当被测工件缺陷深度小于100mm时，选择发射探头和接收探头的角度小于等于45°；当被测工件缺陷深度大于等于100mm时，选择发射探头和接收探头的角度大于45°。
调整超声波串列探头装置上的发射探头与接收探头之间的距离为设定值；设定值为一倍跨距，一倍跨距指不同角度的发射探头和接收探头能传递信号的最大水平距离，探头折射角度越大，探测范围越深，跨距越小。探头间距通过限位螺钉改变，探头间距可以小于或等于一倍跨距。大于一倍跨距时则不能接收到信号，小于一倍跨距时可以接收到一部分深度和间距范围内的信号，一倍跨距时的探测范围最大。
在被测工件的表面涂覆耦合剂，移动超声波串列探头装置并接触所述被测工件表面，推动推手使整个超声波串列探头装置沿着被测工件表面匀速移动，推手移动的速度低于75mm/s；发射探头发射超声波，并形成端点衍射波；
步骤S002，接收探头接收所述端点衍射波，并发送至所述超声波串列探头装置的示波屏，观测所述示波屏显示的波形，根据所述示波屏上的波形变化判断所述被测工件是否具有缺陷，若是则执行缺陷深度确认步骤，若否则继续移动所述超声波串列探头装置至所述被测工件表面的其他位置执行检测。
步骤S003，缺陷深度确认，若在被测工件表面探测到裂纹缺陷，在缺陷位置各个方向继续移动超声波串列探头装置，寻找最高波幅，根据示波屏显示的最高波幅确定所述工件裂纹的深度。
在此缺陷位置处，发射探头与接收探头相对于裂纹所在平面对称，通过测量声速和声程，确定的探头位置的关系，测算出裂纹的位置和深度。
衍射波的传播声程为，其中，L为发射探头和接收探头的入射点间距，即为一倍跨距； h为裂纹顶端至探测表面的垂直距离，X为裂纹顶端表面投影点至L/2的距离；当X=0时，衍射波声程S有为极小值，即两个探头相对于裂纹所在平面对称时声程最小，此时获得的衍射波相对于非对称时具有最大波幅，通过在示波屏上捕捉最大波幅，测量出声速和声程，即可以确定裂纹所在的位置及深度。
本发明提供的一种用于检测裂纹延伸深度的超声波串列探头装置，可根据实际检验的需要选择不同入射角的发射探头和接收探头，探测过程中，当两个探头关于裂纹所在平面对称时，衍射波幅最高，此时通过测得声程与声速测算出裂纹延伸深度。本发明的装置及使用方法可以检测不同延伸深度的裂纹，测量误差小，测量精度高，解决了裂纹缺陷难以定位及定量的问题。
附图说明
图1为超声波串列探头装置示意图；
图2为超声波传播示意图；
以下各图中，1、发射探头；2、接收探头；3、连接杆；4、推手；5、示波屏；6、限位螺钉；7、工件。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本专利作进一步的详细描述。
一种超声波串列探头装置及方法，如图1所示，包括发射探头1、接收探头2、连接杆3、推手4、示波屏5；发射探头1和接收探头2选择角度相同的横波探头，其中发射探头1发射超声波；发射探头1发射的超声波在裂纹端点处形成端点衍射波；接收探头2接收端点衍射波；连接杆3开设有卡槽；连接杆3的卡槽的两端分别安装发射探头1和接收探头2，且发射探头1和接收探头2可以在卡槽内自由滑动，检测时采用限位螺钉6固定发射探头1和接收探头2；推手4固定安装在连接杆3上，在检测过程中操作者推动推手4，从而带动连接杆3上的发射探头1及接收探头2在工件7探测表面检测；示波屏5通过电缆线与发射探头1和接收探头2连接，用于显示接收到的超声波信号。
本发明装置的使用方法包括以下步骤：
调试超声波串列探头装置，确保装置水平线性与垂直线性合格，根据被测工件的实际检测需求选择适当角度的发射探头1和接收探头2，当检测工件7缺陷深度小于100mm 时，选择发射探头1和接收探头2的角度小于等于45°；当检测工件7缺陷深度大于等于100mm 时，选择发射探头1和接收探头2的角度大于45°；将接收探头2固定在连接杆3一端的卡槽内，发射探头1置于连接杆3另一端的卡槽内，且在卡槽内可以自由滑动。
移动发射探头1，在发射探头1与接收探头2一倍跨距位置处，拧紧限位螺钉6固定发射探头1。
检测工件，在工件7表面涂抹一层均匀厚度的耦合剂，推动推手4使整个装置沿着工件7表面匀速移动，推手4移动的速度低于75mm/s，移动过程中观测示波屏5上的波形，当波形发生变化时，则说明此时已探测到缺陷。
判断缺陷位置，如图2所示，衍射波的传播声程为，其中，L为发射探头1和接收探头2的入射点间距，即为一倍跨距；一倍跨距指不同角度的发射探头1和接收探头2能传递信号的最大水平距离，探头折射角度越大，探测范围越深，跨距越小。探头间距通过限位螺钉6改变，探头间距可以小于或等于一倍跨距。大于一倍跨距时则不能接收到信号，小于一倍跨距时可以接收到一部分深度和间距范围内的信号，一倍跨距时的探测范围最大。h为裂纹顶端至探测表面的垂直距离，X为裂纹顶端表面投影点至L/2的距离；当X=0时，衍射波声程S有为极小值，即两个探头相对于裂纹所在平面对称时声程最小，此时获得的衍射波相对于非对称时具有最大波幅，通过在示波屏5上捕捉最大波幅，测量出声速和声程，即可以确定裂纹所在的位置及深度。
判断若在工件7表面探测到裂纹缺陷，通过各个方向移动推手4，寻找最高波幅，在此位置处，发射探头1与接收探头2相对于裂纹所在平面对称，通过测量声速和声程，确定的探头位置的关系，测算出裂纹的位置和深度。
本发明提供一种超声波串列探头装置及方法，主要用于检测裂纹延伸深度，采用两个探头，其中一个探头发射信号为发射探头，另一个探头接收信号为接收探头；发射探头发射超声波，当超声波遇到裂纹缺陷时，示波屏接收到的波形就会发生变化，检测的过程中，发射探头发射的超声波在裂纹端点处形成端点衍射波，由接收探头接收衍射波，在不同方向上连续检测，当两个探头关于裂纹所在平面对称时，衍射波幅最大，通过测量的声程和探头间距测算出裂纹深度。本发明的装置及使用方法可以检测不同延伸深度的裂纹，测量误差小，测量精度高，解决了裂纹缺陷难以定位及定量的问题。
以上对本申请所提供的技术方案进行了详细介绍，本文中应用了实施例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

Claims (7)

1.一种超声波串列探头装置，其特征在于，包括发射探头、发射探头以及连接杆；
所述发射探头用于发射超声波检测工件裂纹并形成端点衍射波；
所述接收探头接收所述端点衍射波；
所述连接杆开设有卡槽；
所述卡槽的两端分别安装所述发射探头与所述接收探头。
2.根据权利要求1所述一种超声波串列探头装置，其特征在于，所述超声波串列探头装置还包括推手，所述推手安装于所述连接杆上，在检测过程中操作者推动推手，从而带动连接杆上的发射探头及接收探头在工件探测表面检测。
3.根据权利要求1所述一种超声波串列探头装置，其特征在于，所述发射探头与所述接收探头选择角度相同的横波探头。
4.根据权利要求1所述一种超声波串列探头装置，其特征在于，所述发射探头与所述接收探头可以在所述卡槽内自由滑动。
5.根据权利要求1所述一种超声波串列探头装置，其特征在于，所述超声波串列探头装置还包括示波屏，用于显示接收到的超声波信号。
6.一种检测方法，采用权利要求5中所述的超声波串列探头装置执行检测，其特征在于，包括以下步骤：
调整所述超声波串列探头装置上的所述发射探头与所述接收探头之间的距离为设定值；在被测工件的表面涂覆耦合剂，移动所述超声波串列探头装置并接触所述被测工件表面，所述发射探头发射超声波，并形成端点衍射波；
所述接收探头接收所述端点衍射波，并发送至所述超声波串列探头装置的示波屏，观测所述示波屏显示的波形，根据所述示波屏上的波形变化判断所述被测工件是否具有缺陷，若是则执行缺陷深度确认步骤，若否则继续移动所述超声波串列探头装置至所述被测工件表面的其他位置执行检测。
7.如权利要求6所述的检测方法，其特征在于，所述执行缺陷深度确认步骤包括：在所述缺陷位置各个方向继续移动所述超声波串列探头装置，根据所述示波屏显示的最高波幅确定所述工件裂纹的深度。
CN201810523078.XA 2018-05-29 2018-05-29 一种超声波串列探头装置及方法 Pending CN108802202A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810523078.XA CN108802202A (zh) 2018-05-29 2018-05-29 一种超声波串列探头装置及方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810523078.XA CN108802202A (zh) 2018-05-29 2018-05-29 一种超声波串列探头装置及方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN108802202A true CN108802202A (zh) 2018-11-13

Family

ID=64090424

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810523078.XA Pending CN108802202A (zh) 2018-05-29 2018-05-29 一种超声波串列探头装置及方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108802202A (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111398424A (zh) * 2020-05-09 2020-07-10 国电锅炉压力容器检验有限公司 一种管道横向裂纹定位方法
CN112858475A (zh) * 2021-01-11 2021-05-28 东北电力大学 一种光伏板隐裂检测装置及检测方法
CN114062488A (zh) * 2020-08-06 2022-02-18 宝山钢铁股份有限公司 一种平整辊辊颈裂纹深度的连续式监测方法
CN115656343A (zh) * 2022-12-07 2023-01-31 汕头市超声检测科技有限公司 一种基于串列式矩阵扫查的钢轨焊缝缺陷定位方法

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4437656B2 (ja) * 2003-10-02 2010-03-24 川崎重工業株式会社 超音波探傷装置
CN201757747U (zh) * 2010-07-23 2011-03-09 中国第一重型机械股份公司 衍射时差法超声检测扫查架
CN201993342U (zh) * 2011-03-01 2011-09-28 北京中唐电工程咨询有限公司 发电机护环端头裂纹超声波探伤装置
WO2011139142A1 (en) * 2010-05-03 2011-11-10 Röntgen Technische Dienst B.V. A method for inspecting an object by means of ultrasound
CN206710391U (zh) * 2017-05-16 2017-12-05 南京英派克检测有限责任公司 Tofd扫查器
CN206876637U (zh) * 2017-05-24 2018-01-12 南京瑞工工程检测有限公司 Tofd检测仪
CN107741458A (zh) * 2017-10-16 2018-02-27 清华大学天津高端装备研究院 一种用于tofd检测的机载扫查架装置
CN207379981U (zh) * 2017-11-08 2018-05-18 厦门市鑫精准科技检测有限公司 一种衍射时差法超声检测扫查架

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4437656B2 (ja) * 2003-10-02 2010-03-24 川崎重工業株式会社 超音波探傷装置
WO2011139142A1 (en) * 2010-05-03 2011-11-10 Röntgen Technische Dienst B.V. A method for inspecting an object by means of ultrasound
CN201757747U (zh) * 2010-07-23 2011-03-09 中国第一重型机械股份公司 衍射时差法超声检测扫查架
CN201993342U (zh) * 2011-03-01 2011-09-28 北京中唐电工程咨询有限公司 发电机护环端头裂纹超声波探伤装置
CN206710391U (zh) * 2017-05-16 2017-12-05 南京英派克检测有限责任公司 Tofd扫查器
CN206876637U (zh) * 2017-05-24 2018-01-12 南京瑞工工程检测有限公司 Tofd检测仪
CN107741458A (zh) * 2017-10-16 2018-02-27 清华大学天津高端装备研究院 一种用于tofd检测的机载扫查架装置
CN207379981U (zh) * 2017-11-08 2018-05-18 厦门市鑫精准科技检测有限公司 一种衍射时差法超声检测扫查架

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
何远山、赵波: "《无损检测应用新论》", 31 January 2009, 中国石油大学出版社 *
夏纪真: "《工业无损检测技术》", 31 January 2017, 中山大学出版社 *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111398424A (zh) * 2020-05-09 2020-07-10 国电锅炉压力容器检验有限公司 一种管道横向裂纹定位方法
CN114062488A (zh) * 2020-08-06 2022-02-18 宝山钢铁股份有限公司 一种平整辊辊颈裂纹深度的连续式监测方法
CN112858475A (zh) * 2021-01-11 2021-05-28 东北电力大学 一种光伏板隐裂检测装置及检测方法
CN115656343A (zh) * 2022-12-07 2023-01-31 汕头市超声检测科技有限公司 一种基于串列式矩阵扫查的钢轨焊缝缺陷定位方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101804484B1 (ko) 센서 장치 및 상기 장치를 사용한 잔류 응력 검측 시스템
CN108802202A (zh) 一种超声波串列探头装置及方法
WO2016155403A1 (zh) 一种基于tofd和相控阵的超声波检测定位方法、装置
Camacho et al. Ultrasonic crack evaluation by phase coherence processing and TFM and its application to online monitoring in fatigue tests
US8453509B2 (en) Method for the non-destructive testing of a test object by way of ultrasound and apparatus therefor
CN107688051B (zh) 一种基于激光超声表面波的亚表面缺陷宽度的测量方法
CN103245729B (zh) 一种焊缝内部缺陷的检测方法和装置
CN108956761A (zh) 钢板全覆盖超声波检测装置及方法
CN102435675B (zh) 不等厚板对接焊缝超声tofd技术检测方法
JPH0352908B2 (zh)
CN105973990B (zh) 一种基于几何关系的倾斜裂纹tofd定量检测方法
CN108871640A (zh) 基于瞬态光栅激光超声表面波的残余应力无损检测***和方法
US11754529B2 (en) System and method for evaluating defects in a material
CN106198739A (zh) 一种基于波型转换的tofd近表面盲区缺陷定位检测方法
CN103033566B (zh) 一种超声波探头扩散角自动测定装置
CN108918667A (zh) 一种楔体缺陷检测方法
CN115540790A (zh) 一种高精度超声厚度测量方法和装置
US20210364472A1 (en) System and method for real-time visualization of foreign objects within a material
JP2004333387A (ja) 溶接部の超音波検査方法
CA3203161A1 (en) System and method for evaluating defects in a material
CN203117167U (zh) 公路钢桥用超声波检测装置
CN103308602B (zh) 一种基于无损探伤探测机器零件或材料寿命的方法
CN111458415B (zh) 一种超声相控阵换能器与待测工件耦合状态的检测方法
US20230251228A1 (en) System and method for real-time visualization of defects in a material
CN103512953A (zh) 采用多探头的超声波检验方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20181113

RJ01 Rejection of invention patent application after publication