CN102914593B - 轴压装部位的超声tofd检测成像方法 - Google Patents
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Abstract
一种轴压装部位的超声TOFD检测成像方法，包括下述步骤：首先安装两个探头和一个编码器，两个探头分别布置在轴压装部位的两侧，其中一个探头作为发射探头，另一个探头作为接收探头，发射探头和接收探头均贴在轴表面上，并且发射探头、接收探头和编码器分别与超声TOFD成像检测仪相应的端口相连接；然后启动超声TOFD成像检测仪对轴压装部位进行检测，进行检测时，发射探头和接收探头位置保持不变，轴自由旋转，超声TOFD成像检测仪记录回波信号及其位置信息，然后对回波信号进行图像化显示。本发明能够快速、有效、全面地对轴压装部位进行检测，降低劳动强度，提高检测效率，且操作简单易行，适合用于实心轴类工件的检测。
Description
技术领域
本发明涉及超声波无损检测领域，具体涉及一种轴压装部位的超声TOFD检测成像方法。
背景技术
超声波衍射时差法，简称超声TOFD（Time of Flight Diffraction）法，是一种通过精确测量缺陷的“端角”或者“端点”处的衍射波传播时间，以三角方程为理论基础，使用计算机完成缺陷尺寸和位置测量的检测技术。
对于轴压装部位（如火车车轴压装部位）的超声波检测，传统的检测方法均是采用单探头脉冲反射法手工进行检测，检测人员劳动强度大，检测效率低，而且检测结果受检测人员的经验、熟悉程度及精神状态影响很大。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种轴压装部位的超声TOFD检测成像方法，采用这种检测成像方法能够快速、有效、全面地对轴压装部位存在的拉伤、裂纹等缺陷进行检测，降低检测人员的劳动强度，提高检测效率。采用的技术方案如下：
一种轴压装部位的超声TOFD检测成像方法，其特征在于包括下述步骤：首先安装两个探头和一个用于轴定位的编码器，两个探头分别布置在轴压装部位的两侧，其中一个探头作为发射探头，另一个探头作为接收探头，发射探头和接收探头均贴在轴表面上，并且发射探头、接收探头和编码器分别与超声TOFD成像检测仪相应的端口相连接；然后启动超声TOFD成像检测仪对轴压装部位进行检测，进行检测时，发射探头和接收探头位置保持不变，轴自由旋转，超声TOFD成像检测仪记录回波信号及其位置信息，然后对回波信号进行图像化显示。
本发明中，轴压装部位是指在轴类工件与压装件结合处，轴表面被压装件覆盖的区域。
检测人员根据超声TOFD成像检测仪所显示的图像（即检测图像），即可判断和测量轴压装部位的缺陷信息。
进行检测时，发射探头向轴压装部位发射超声波，同时接收探头接收回波信号；编码器将轴的位置信息传送给超声TOFD成像检测仪，并发送指令给超声TOFD成像检测仪，使超声TOFD成像检测仪采集由接收探头在该位置上所获取的回波信号，这样，超声TOFD成像检测仪能够记录轴压装部位各个位置所对应的回波信号，并形成轴压装部位各个位置的检测图像，从而形成轴压装部位的检测图谱。轴旋转一周，即可完成对轴压装部位的扫查成像。
上述超声TOFD成像检测仪是采用一发一收双探头工作方式的超声TOFD成像检测仪。检测图像通常采用TOFD图像与A扫波形组合同时进行显示。
轴自由旋转的方向可以设定为顺时针方向或逆时针方向，相应的，超声TOFD成像检测仪具有顺时针成像及逆时针成像的功能。
上述两个探头相向布置，探头声束方向与轴的轴向方向平行且主声束聚焦于轴压装部位，并以此条件来计算两个探头的中心间距。通常，两个探头的主声束的交点落在轴压装部位的范围内。
安装探头时，探头与轴表面之间需要通过耦合剂耦合。
优选方案中，上述探头包括超声换能器和楔块，超声换能器通过耦合剂与楔块连接，安装探头时楔块贴在轴表面上（楔块与轴表面之间需要通过耦合剂耦合）。更优选楔块底面具有与轴的圆周曲率一样的弧度，使探头更紧密的贴在轴上，提高耦合效果。通过更换楔块，可改变探头角度，从而改变超声波声束角度，使其与轴的规格及轴压装部位的长度相匹配。
优选方案中，上述两个探头安装在扫查架上，扫查架底部可转动安装有四个磁吸轮，扫查架通过四个磁吸轮吸附在轴上，其中一个磁吸轮作为编码器轮，编码器安装于该编码器轮上。扫查架通过四个磁吸轮吸附在轴上之后，还需将扫查架固定在一机架上，使扫查架位置固定，从而使发射探头和接收探头位置保持不变。通常，四个磁吸轮分成两对，两对磁吸轮分别处于轴压装部位的两侧；在轴压装部位的一侧，发射探头位于这一侧的两个磁吸轮之间；在轴压装部位的另一侧，接收探头位于这一侧的两个磁吸轮之间。轴自由旋转时，编码器轮随着旋转，且编码器轮的线速度与轴的线速度大小一致，因此编码器可准确测量轴的角位移，从而准确获得轴（包括轴压装部位）的位置信息。另外，也可以采用其他方式安装编码器。
上述编码器用于确定轴压装部位中缺陷所在位置。编码器通常采用增量型编码器。
本发明在轴压装部位的两侧分别布置发射探头、接收探头，并设置用于轴定位的编码器，进行检测时采用探头位置保持不变而轴自由旋转的方式，能够快速、有效、全面地对轴压装部位存在的拉伤、裂纹等缺陷进行检测，自动连续地获得检测图像，降低检测人员的劳动强度，提高检测效率，有效避免漏检，且操作简单易行，对检测人员经验要求不高。本发明适合用于实心轴类工件的检测。
附图说明
图1是本发明优选实施例的检测原理示意图。
具体实施方式
参考图1，本实施例中，轴压装部位的超声TOFD检测成像方法包括下述步骤：
（1）首先，安装两个探头2和一个用于轴定位的编码器1（编码器1采用增量型编码器），具体为：两个探头2分别布置在轴压装部位31（本实施例中，压装件为座4，轴压装部位31是指在轴3与座4结合处，轴3表面被座4覆盖的区域）的两侧，其中一个探头2作为发射探头2－1，另一个探头2作为接收探头2－2，两个探头2相向布置，探头2声束方向与轴3的轴向方向平行且主声束聚焦于轴压装部位31，发射探头2－1的主声束5－1与接收探头2－2的主声束5－2的交点落在轴压装部位31的范围内；发射探头2－1和接收探头2－2均贴在轴3表面上，并且发射探头2－1、接收探头2－2和编码器1分别与超声TOFD成像检测仪6（超声TOFD成像检测仪6是采用一发一收双探头工作方式的超声TOFD成像检测仪）相应的端口相连接；
本实施例中，探头2包括超声换能器21和楔块22，超声换能器21通过耦合剂与楔块22连接，楔块22底面具有与轴3的圆周曲率一样的弧度（探头2处于轴3上方），安装探头时楔块22贴在轴3表面上（楔块22与轴3表面之间需要通过耦合剂耦合）。
本实施例中，两个探头2安装在扫查架7上，扫查架7底部可转动安装有四个磁吸轮8，扫查架7通过四个磁吸轮8吸附在轴3上，其中一个磁吸轮8作为编码器轮，编码器1安装于该编码器轮上。扫查架7通过四个磁吸轮吸8附在轴3上之后，将扫查架7固定在一机架上，使扫查架7位置固定，从而使发射探头2－1和接收探头2－2位置保持不变。四个磁吸轮8分成两对，两对磁吸轮8分别处于轴压装部位31的两侧；在轴压装部位31的一侧，发射探头2－1位于这一侧的两个磁吸轮8之间；在轴压装部位31的另一侧，接收探头2－2位于这一侧的两个磁吸轮8之间。
（2）然后启动超声TOFD成像检测仪6对轴压装部位31进行检测，进行检测时，发射探头2－1和接收探头2－2位置保持不变，轴3自由旋转，超声TOFD成像检测仪6记录回波信号及其位置信息，然后对回波信号进行图像化显示。轴3旋转一周，即可完成对轴压装部位31的扫查成像。
本实施例中，进行检测时，发射探头2－1向轴压装部位31发射超声波，同时接收探头2－2接收回波信号；编码器1将轴3的位置信息传送给超声TOFD成像检测仪6，并发送指令给超声TOFD成像检测仪6，使超声TOFD成像检测仪6采集由接收探头2－2在该位置上所获取的回波信号，这样，超声TOFD成像检测仪6能够记录轴压装部位31各个位置所对应的回波信号。轴3自由旋转时，编码器轮随着旋转，且编码器轮的线速度与轴3的线速度大小一致，这样，编码器1可准确测量轴3的角位移。编码器1将位移转换成周期性的电信号，再把这个电信号转变成计数脉冲，用脉冲的个数表示位移的大小，同时，这些脉冲作为指令，使超声TOFD成像检测仪6采集由接收探头2－2所获取的回波信号。
检测图像采用TOFD图像与A扫波形组合同时进行显示。
检测人员根据超声TOFD成像检测仪6所显示的图像（即检测图像），即可判断和测量轴压装部位31的缺陷信息。
Claims (3)
1.一种轴压装部位的超声TOFD检测成像方法，其特征在于包括下述步骤：首先安装两个探头和一个用于轴定位的编码器，两个探头分别布置在轴压装部位的两侧，其中一个探头作为发射探头，另一个探头作为接收探头，发射探头和接收探头均贴在轴表面上，并且发射探头、接收探头和编码器分别与超声TOFD成像检测仪相应的端口相连接；然后启动超声TOFD成像检测仪对轴压装部位进行检测，进行检测时，发射探头和接收探头位置保持不变，轴自由旋转，超声TOFD成像检测仪记录回波信号及其位置信息，然后对回波信号进行图像化显示；
所述两个探头相向布置，探头声束方向与轴的轴向方向平行且主声束聚焦于轴压装部位，并以此条件来计算两个探头的中心间距；
所述探头包括超声换能器和楔块，超声换能器通过耦合剂与楔块连接，安装探头时楔块贴在轴表面上，楔块底面具有与轴的圆周曲率一样的弧度；
所述两个探头安装在扫查架上，扫查架底部可转动安装有四个磁吸轮，扫查架通过四个磁吸轮吸附在轴上，其中一个磁吸轮作为编码器轮，编码器安装于该编码器轮上；扫查架通过四个磁吸轮吸附在轴上之后，将扫查架固定在一机架上，使扫查架位置固定；四个磁吸轮分成两对，两对磁吸轮分别处于轴压装部位的两侧；在轴压装部位的一侧，发射探头位于这一侧的两个磁吸轮之间；在轴压装部位的另一侧，接收探头位于这一侧的两个磁吸轮之间；轴自由旋转时，编码器轮随着旋转，且编码器轮的线速度与轴的线速度大小一致。
2.根据权利要求1所述的轴压装部位的超声TOFD检测成像方法，其特征是：所述两个探头的主声束的交点落在轴压装部位的范围内。
3.根据权利要求1所述的轴压装部位的超声TOFD检测成像方法，其特征是：所述编码器采用增量型编码器。
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