CN220063958U - 一种超声相控阵试块及超声相控阵设备检测*** - Google Patents

Abstract

本申请涉及超声检测技术领域，尤其涉及一种超声相控阵试块及超声相控阵检测***，所述超声相控阵试块包括：试块本体，包括平面结构、十字贯通结构，所述平面结构与所述十字贯通结构一体浇铸成型；浇筑缺陷结构，设于所述试块本体；辅助检测孔，开设于所述平面结构表面。在本申请中的超声相控阵试块提供了十字贯通结构形成曲面、浇筑缺陷结构和辅助检测孔，可以满足超声相控阵设备检测的不同需求，以使超声相控阵设备对试块检测的结果与工业实际应用过程中的检测结果相匹配，从而提高超声相控阵设备实际应用过程中对缺陷分析的准确性。

Description

一种超声相控阵试块及超声相控阵设备检测***

技术领域

本申请涉及超声检测技术领域，尤其是涉及一种超声相控阵试块及超声相控阵设备检测***。

背景技术

超声相控阵是通过电子技术来控制声束的扫查方向和聚焦深度，可以实现同一个探头来检测不同壁厚、不同材质、不同形状工具的检测任务，客服了常规多探头自动超声检测***调整难度大和探头适应范围窄的不足之处。通过超声相控阵加装配套的楔块可以实现对铸件缺陷的快速有效检测，为了验证其检测灵敏度，需要提供相控阵校准试块。

而实际工业检测过程中待检测面多为曲面，且实际工业检测中对夹渣、裂纹等缺陷的检测是十分必要的，而相关技术中的相控阵试块多为平面、缺少夹渣、裂纹等缺陷，导致平面检测结果与工业实际检测不匹配且缺少对夹渣、裂纹缺陷的检测校准功能，导致相关技术中的试块准确衡量评估超声相控阵设备的检测精度和灵敏度，从而导致超声相控阵设备在工业实际应用过程中无法实现缺陷的准确定性定量分析。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种超声相控阵试块及超声相控阵设备检测***。

第一方面，本申请实施例提供了一种超声相控阵试块，包括：

试块本体，包括平面结构、十字贯通结构，所述平面结构与所述十字贯通结构一体浇铸成型；

浇筑缺陷结构，设于所述平面结构和所述十字贯通结构上；

辅助检测孔，开设于所述平面结构表面；所述辅助检测孔包括至少以下之一：横通孔、平底孔、第一横孔和第二横孔。

结合第一方面，所述十字贯通结构包括：第一圆柱体和第二圆柱体，所述第一圆柱体与所述第二圆柱体正交贯穿；

所述第一圆柱体和所述第二圆柱体的端面为第一曲面；

所述第一圆柱体和所述第二圆柱体相交的曲面为第二曲面；

所述第二曲面的曲率变化量大于零。

结合第一方面，所述辅助检测孔包括所述横通孔，所述横通孔开设于所述平面结构的侧面。

结合第一方面，所述横通孔有多个，多个所述横通孔由所述平面结构的第一方向孔径逐渐增大。

结合第一方面，所述辅助检测孔还包括：所述平底孔；

多个所述平底孔间隔设置于所述平面结构上表面，且，多个所述平底孔的圆心处于同一条直线上。

结合第一方面，孔径相同的多个所述平底孔之间的间距沿第二方向逐渐增大。

结合第一方面，所述辅助检测孔还包括：

所述第一横孔，有多个，多个所述第一横孔设于所述平面结构上表面，且，多个所述横孔的圆心在以所述平面结构上表面的第一顶角为圆心、设定值为半径的弧线上。

结合第一方面，所述辅助检测孔还包括：

所述第二横孔，有多个，多个所述第二横孔开设于所述平面结构上表面，且，多个所述第二横孔的圆心与所述平面结构上表面的第二顶角之间的夹角为45°。

结合第一方面，所述第一横孔的孔径大于所述第二横孔的孔径。

第二方面，本申请提供一种超声相控阵设备测试***，包括上述的超声相控阵试块、超声相控阵设备、控制器和显示装置，所述超声相控阵设备和所述显示装置分别和控制器连接。

本申请实施例带来了以下有益效果：

本申请提供了一种超声相控阵试块及超声相控阵检测***，所述超声相控阵试块包括：试块本体，包括平面结构、十字贯通结构，所述平面结构与所述十字贯通结构一体浇铸成型；浇筑缺陷结构，设于所述试块本体；辅助检测孔，开设于所述平面结构表面。在本申请中的超声相控阵试块提供了十字贯通结构形成曲面、浇筑缺陷结构和辅助检测孔，可以满足超声相控阵设备检测的不同需求，以使超声相控阵设备对试块检测的结果与工业实际应用过程中的检测结果相匹配，从而提高超声相控阵设备实际应用过程中对缺陷分析的准确性。

本申请的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本申请而了解。本申请的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

为使本申请的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本申请具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施方式，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的超声相控阵试块结构中试块本体结构示意图；

图2为本申请实施例提供的超声相控阵试块的结构示意图；

图3为本申请实施例提供的超声相控阵设备检测***结构示意图。

附图标记如下：

1-试块本体、11-平面结构、12-十字贯通结构、121-第一圆柱体、122-第二圆柱体、123-第一曲面、124-第二曲面；

2-横通孔、3-平底孔、4-第一横孔和5-第二横孔。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

为便于对本实施例进行理解，下面先对本申请涉及的技术用于进行简单介绍。

超声相控阵是通过电子技术来控制声束的扫查方向和聚焦深度，可以实现同一个探头来检测不同壁厚、不同材质、不同形状工具的检测任务，客服了常规多探头自动超声检测***调整难度大和探头适应范围窄的不足之处。

需要说明的是，本申请中提及的“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样的用语在适当情况下可以互换，以便这里描述的实施例能够以除了在这里图示或描述的内容以外的顺序实施。

在介绍了本申请涉及的技术述语之后，下面对本申请实施例的应用场景进行简要说明。

而实际工业检测过程中待检测面多为曲面，且实际工业检测中对夹渣、裂纹等缺陷的检测是十分必要的，而相关技术中的相控阵试块多为平面、缺少夹渣、裂纹等缺陷，导致相关技术中的试块准确衡量评估超声相控阵设备的检测精度和灵敏度，从而导致超声相控阵设备在工业实际应用过程中无法实现缺陷的准确定性定量分析。

为了解决上述技术问题，本申请提出一种超声相控阵试块及超声相控阵设备检测***。

实施例1

结合图1、2所示，本申请提出一种超声相控阵试块，包括：试块本体1、浇筑缺陷结构和辅助检测孔。

结合图1所示，试块本体1包括平面结构11和十字贯通结构12，平面结构11与十字贯通结构12一体浇铸成型。

浇筑缺陷结构设于平面结构11和十字贯通结构12上。具体的，浇筑缺陷结构包括夹渣和裂纹缺陷，夹渣和裂纹缺陷平面结构11和十字贯通结构12的内表面。夹渣和裂纹缺陷的尺寸范围为20～35mm，通常选用范围为26～30mm。

辅助检测孔开设于平面结构11表面，辅助检测孔包括至少以下之一：横通孔2、平底孔3、第一横孔4和第二横孔5(结合图2所示)。

在本实施例中，提供的超声相控阵试块作为标准件，通过超声相控阵设备发出超声波束对试块上的浇筑缺陷结构和辅助检测孔检测，不同的角度、距离的超声波束会出现超声波能量不同的显现，根据最终成像可以判断出该超声相控阵设备是否满足工艺需求，其中，试块平面结构11上的辅助检测孔用于超声相控阵不同波束的分辨力测试，十字贯通结构12形成简单曲面和复杂曲面用于超声相控阵的扫查方式，结合浇筑缺陷结构和辅助检测孔检测结果与实际检测结果相匹配，用于将检测结果和工业实际检测出的缺陷作对比分析，以确定自然缺陷的类型和量级，从而提高缺陷定性定量分析的准确性。

结合第一方面，十字贯通结构12包括：第一圆柱体121和第二圆柱体122(结合图2所示)，第一圆柱体121与第二圆柱体122正交贯穿；第一圆柱体121和第二圆柱体122的端面为第一曲面123；第一圆柱体121和第二圆柱体122相交的曲面为第二曲面124；第二曲面124的曲率变化量大于零。

也就是说第一曲面123为简单曲面，第二曲面为复杂曲面，通过第一圆柱体121与第二圆柱体122正交贯穿形成两种不同的曲面，以适应不同曲面下的检测操作，不同的曲面可以用于对比不同探头和楔块所成像是否准确，在本实施例中，根据实际执行标准，设置曲率最小半径满足小于楔块或探头宽度14mm。根据超声相控阵设备对曲面结构上的夹渣和裂纹检测所成图像辅助判断超声相控阵设备适合哪一种尺寸的超声相控阵探头或者楔块。

结合第一方面，辅助检测孔包括横通孔2，横通孔2开设于平面结构11上。

结合第一方面，横通孔2有多个，多个横通孔2由平面结构的第一方向孔径逐渐增大(结合图2所示)。

在本实施例中，沿第一方向设置孔径逐渐增大的多个横通孔2，多个横通孔2的孔径的范围为1～4mm，在本实施例中，在平面结构11的侧面设置三个横通孔2，孔径依次为1mm、2mm和4mm。

在检测过程中，设置直径不同的横通孔2，通过超声相控阵设备对这直径不同、间距不同的横通孔2进行检测，获取检测图像，根据检测图像可以判断声相控阵设备的检测精度，设置不同直径且间距不同的横通孔2更利于超声相控阵设备声场灵敏度的检测。具体的，当超声相控阵设备对1mm、2mm和4mm分别进行检测，获取检测图像后观察检测图像中横通孔2是否清晰，例如检测2mm和4mm的检测图像中横通孔2图像清晰，但检测1mm横通孔的检测图像不清晰，此时可以确定该超声相控阵设备对于横通孔2的检测精度为2mm。

结合第一方面，辅助检测孔还包括：平底孔3。

结合图2所示，多个平底孔3间隔设置于平面结构11上表面，且，多个平底孔3的圆心处于同一条直线上。

孔径相同的多个平底孔3之间的间距沿第二方向逐渐增大。

在本实施例中设置平底孔3的孔径范围为1～2mm，相同孔径的多个平底孔3之间的间距逐渐增大，现举例说明如下：

在平面结构11表面开设3个孔径为1mm的平底孔3，相邻的两个直径为1mm的平底孔3的间距分别为1.5mm和2mm；之后相隔2.5mm后设置6个孔径为2mm的平底孔3，相邻的两个直径为2mm的平底孔3的间距依次是3mm、4mm、5mm、6mm和7mm。通过设置不同孔径大小、间距不同的多个平底孔3用于对超声相控阵设备声场灵敏度的检测。具体的，将本申请实施例提供的超声相控阵试块作为标准件，通过超声相控阵设备对多个平底孔3进行线性扫查，通过观察检测图像中的各个平底孔3的清晰程度，可以反映出超声相控阵设备的检测精度，例如，图像中第2个直径为1mm的平底孔3图像模糊，表示该超声相控阵设备对孔径为1mm的平底孔3的检测范围未能达到可以检测第2个直径为1mm的平底孔3的精度。设置不同直径且间距不同的平底孔3更利于超声相控阵设备声场灵敏度的检测。

结合第一方面，辅助检测孔还包括：第一横孔4。

结合图2所示，多个第一横孔4设于平面结构11上表面，且，多个第一横孔4的圆心在以平面结构11上表面的第一顶角为圆心、设定值为半径的弧线上。

辅助检测孔还包括：第二横孔5。

多个第二横孔5开设于平面结构11上表面，且，多个第二横孔5的圆心与平面结构11上表面的第二顶角之间的夹角为45°。

第一横孔4的孔径大于第二横孔5的孔径。

第一横孔4和第二横孔5用于超声相控阵的定位精度检测。

在本实施例中，设置12个孔径为2mm的第一横孔4均匀地分布在以平面结构11上表面的第一顶角为圆心、162mm为半径的弧线上，设置11个孔径为12mm的第二横孔5均匀的分布在一条直线上，该直线与沿平面结构11上表面的第二顶角之间的夹角为45°。

在实际应用过程中，标定基座坐标系，结合异型铸造件的数学模型和坐标转换原理确定异型铸造件各个特征点在机械臂基座坐标系下的位置，实现工件的准确定位，为自动化检测奠定基础。

第二方面，本申请提供一种超声相控阵设备检测***，该***包括上述的超声相控阵试块、超声相控阵设备、控制器和显示装置(结合图3所示)，超声相控阵设备和控制器连接，超声相控阵设备和显示装置分别与控制器连接。

在本实施例中，控制器控制超声相控阵设备发出、接收超声波以对超声相控阵试块进行检测，之后控制器控制显示装置显示检测图像以供检测人员观察检测图像评估超声相控阵设备的检测精度。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的***和装置的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

另外，在本申请实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

最后应说明的是：以上实施例，仅为本申请的具体实施方式，用以说明本申请的技术方案，而非对其限制，本申请的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种超声相控阵试块，其特征在于，包括：

试块本体，包括平面结构、十字贯通结构，所述平面结构与所述十字贯通结构一体浇铸成型；

浇筑缺陷结构，设于所述平面结构和所述十字贯通结构上；

辅助检测孔，开设于所述平面结构表面；所述辅助检测孔包括至少以下之一：横通孔、平底孔、第一横孔和第二横孔。

2.根据权利要求1所述的超声相控阵试块，其特征在于，所述十字贯通结构包括：第一圆柱体和第二圆柱体，所述第一圆柱体与所述第二圆柱体正交贯穿；

所述第一圆柱体和所述第二圆柱体的端面为第一曲面；

所述第一圆柱体和所述第二圆柱体相交的曲面为第二曲面；

所述第二曲面的曲率变化量大于零。

3.根据权利要求1所述的超声相控阵试块，其特征在于，所述辅助检测孔包括所述横通孔，所述横通孔开设于所述平面结构的侧面。

4.根据权利要求1所述的超声相控阵试块，其特征在于，所述横通孔有多个，多个所述横通孔由所述平面结构的第一方向孔径逐渐增大。

5.根据权利要求3所述的超声相控阵试块，其特征在于，所述辅助检测孔还包括：所述平底孔；

多个所述平底孔间隔设置于所述平面结构上表面，且，多个所述平底孔的圆心处于同一条直线上。

6.根据权利要求5所述的超声相控阵试块，其特征在于，孔径相同的多个所述平底孔之间的间距沿第二方向逐渐增大。

7.根据权利要求5所述的超声相控阵试块，其特征在于，所述辅助检测孔还包括：

所述第一横孔，有多个，多个所述第一横孔设于所述平面结构上表面，且，多个所述横孔的圆心在以所述平面结构上表面的第一顶角为圆心、设定值为半径的弧线上。

8.根据权利要求7所述的超声相控阵试块，其特征在于，所述辅助检测孔还包括：

所述第二横孔，有多个，多个所述第二横孔开设于所述平面结构上表面，且，多个所述第二横孔的圆心与所述平面结构上表面的第二顶角之间的夹角为45°。

9.根据权利要求8所述的超声相控阵试块，其特征在于，所述第一横孔的孔径大于所述第二横孔的孔径。

10.一种超声相控阵设备检测***，其特征在于，包括上述的超声相控阵试块、超声相控阵设备、控制器和显示装置，所述超声相控阵设备和所述显示装置分别和控制器连接。