CN104407048A - 对罐体中的高衰材料进行材料评价的超声波评价方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种对罐体中的高衰材料进行材料评价的超声波评价方法，，方法步骤如下：步骤一：将多组一发一收的探头根据罐体的曲率半径均匀的放至于空罐体表面上；步骤二：将接收到的超声波记录下来，然后通过计算公式计算超声波在没有装入材料时超声波的衰减系数；步骤三：再将多组一发一收的探头根据罐体的曲率半径均匀的放至于装入材料的罐体表面上；步骤四：记录接收到的超声波信号，然后通过计算公式来计算出超声波在装有材料的罐体的衰减系数；步骤五：最后对衰减系数进行分析，根据分析结果来评价材料中空气存在率。其检测任意曲率半径的大型罐体中的高衰减材料的孔隙率。
Description
技术领域
本发明涉及一种材料检测方法，尤其涉及一种对高衰减材料进行超声材料评价方法。
背景技术
超声波在材料无损检测获得广泛应用，如检测应力、损伤。通过分析超声波在材料中衰减系数来评价材料中空气存在率的方法，其原理是：当超声波在材料中传播一段距离时，由于材料对超声波的作用，使得超声波的能量衰减。而材料性质的不同对超声波的衰减大小也会不同。本方法的原理就是通过分析超声波在不同位置的衰减系数来判定材料中空气存在率。对于不同曲率半径的大型罐体中高衰减材料进行空气存在率的评价，用常规无损检测方法比较困难。
发明内容
本发明的目的在于提供一种对任意曲率半径的大型罐体中的高衰减材料进行超声材料评价方法，本方法解决了使用常规检测技术无法对任意曲率半径的大型罐体中高衰减材料进行评价的问题。
本发明是这样来实现的，一种对任意曲率半径的大型罐体中的高衰减材料进行超声材料评价方法，其步骤为：
步骤一：将多组一发一收的探头根据罐体的曲率半径均匀的放至于空罐体表面上；
步骤二：将接收到的超声波记录下来，然后通过计算公式计算超声波在没有装入材料时超声波的衰减系数 ，其中计算衰减系数的计算公式如下所示：
其中：——对第一次接收到的超声波进行FFT变换；
——对第二次接收到的超声波进行FFT变换；
——为两探头的距离，即罐体外径；
步骤三：再将多组一发一收的探头根据罐体的曲率半径均匀的放至于装入材料的罐体表面上；
步骤四：记录接收到的超声波信号，然后通过计算公式来计算出超声波在材料中超声波的衰减系数。其中计算衰减系数的计算公式如下所示： ，
其中，——罐体所用材料的声阻抗；——罐体中材料的声阻抗；
——在超声波穿过空罐体时，对第一次接收到的超声波信号进行FFT变换；
——在超声波穿过装有材料的罐体时，对第一次接收到的超声波信号进行FFT变换；
——超声波穿过材料的厚度，即罐体的内径；
步骤五：最后对所得到的不同位置处材料的衰减系数进行分析。通过将在不同位置处材料的衰减系数结果进行对比分析，如在某位置处的材料的衰减系数大，这就表示在这个位置处材料内的孔隙率较多；某位置处材料的衰减系数小，说明在此位置处材料内的孔隙率较少。
本发明采用柔软性超声探头，通过采用这种探头，可以实现对于不同曲率半径的大型罐体的检测；本方法采用了复合晶片的探头，通过采用这种探头，可以提高检测灵敏度和分辨率，其目的为：在检测某些对超声波衰减比较大的材料时，使探头能够接收到这些微弱的信号。采用这种方法可以解决对任何曲率半径的大型罐体中的衰减大的材料进行评价困难的问题。
附图说明
图1 传统探头和柔性探头分别与材料的耦合程度的对比示意图；
图2 评价系统构成的示意图；
图3 不放入材料接收入射波的示意图；
图4 放入材料接收入射波的示意图；
图5 对装有材料的罐体进行检测示意图（侧视图）；
图6 对装有材料的罐体进行检测示意图（俯视图）；
图7 未放材料接收到的第一次和第二次波形和其FFT结果示意图；
图8 放入和没放入材料时接收到的波形和其FFT的结果的示意图；
图9 超声波衰减系数与孔隙率关系示意图；
图标说明：101.被检材料；102.传统探头；103.柔性探头；201.前置放大器；202.多路转换器；203.超声波发送接收器；204.PC; T.发射端；R.接收端; T1、T2．．．．Tn:第1、2．．．n个发射探头；R1、R2．．．．Rn:第1、2．．．n个接收探头；301.罐体；302.发射探头；303.接收探头；304.被检高衰材料；501.探头；502.链条式探头固定器；503.步进电机。
具体实施方式
为了便于理解，下面结合附图和优选实施例对本发明作进一步详细阐明。
如图1所示，柔性探头（103）与传统探头（102）相比具有更高的耦合度，所以本发明选择柔性探头（103）作为超声检测用探头，该探头采用的复合晶片，其灵敏度和分辨率高。
本发明所使用的检测装置如图2所示，包括前置放大器（201）、多路转换器（202）、超声波发送接收器（203）、PC（204）、若干发射探头和若干接收探头，安装时PC（204）连接超声波发送接收器（203），超声波发送接收器（203）连接多路转换器（202），多路转换器（202）连接若干发射探头（T1、T2．．．．Tn）和若干接收探头（R1、R2．．．．Rn），接收探头与多路转换器（202）之间还设置前置放大器（201）。
如图5和图6所示，若干各探头（501）通过链条式探头固定器（502）固定，链条式探头固定器（502）连接步进电机（503），检索时，可以通过步进电机（503）驱动链条式探头固定器（502）把探头（501）固定在罐体（301）表面。
检测步骤如下：
步骤一：将多组一发一收的探头（501）根据罐体（301）的曲率半径均匀的放至于空罐体表面上；其状态如图3所示；
步骤二：将接收到的超声波记录下来，如图7所示；然后通过计算公式计算超声波在没有装入材料时超声波的衰减系数，其中计算衰减系数的计算公式如下所示：
其中：——对第一次接收到的超声波进行FFT变换；
——对第二次接收到的超声波进行FFT变换；
——为两探头的距离，即罐体外径；
步骤三：再将多组一发一收的探头（501）根据罐体（301）的曲率半径均匀的放至于装入被检高衰材料的罐体表面上；其状态如图4所示；
步骤四：记录接收到的超声波信号，如图8所示，然后通过计算公式来计算出超声波在材料中超声波的衰减系数。其中计算衰减系数的计算公式如下所示： ，
其中，——罐体所用材料的声阻抗；——罐体中被检高衰材料（304）的声阻抗；
——在超声波穿过空罐体时，对第一次接收到的超声波信号进行FFT变换；
——在超声波穿过装有被检高衰材料（304）的罐体（301）时，对第一次接收到的超声波信号进行FFT变换；
——超声波穿过被检高衰材料（304）的厚度，即罐体的内径；
步骤五：最后对所得到的不同位置处材料的衰减系数进行分析，根据分析结果来评价被检高衰材料（304）的孔隙率，孔隙率与衰减系数的具体对应关系与被检材料和所使用探头频率有关，为此，我们只是大致的描述了孔隙率与衰减系数的关系，如图9所示。
Claims (2)
1.对罐体中的高衰材料进行材料评价的超声波评价方法，其特征在于，步骤为：
步骤一：将多组一发一收的探头根据罐体的曲率半径均匀的放至于空罐体表面上；
步骤二：将接收到的超声波记录下来，然后通过计算公式计算超声波在没有装入材料时超声波的衰减系数 ，其中计算衰减系数的计算公式如下所示：
其中：——对第一次接收到的超声波进行FFT变换；
——对第二次接收到的超声波进行FFT变换；
——为两探头的距离，即罐体外径；
步骤三：再将多组一发一收的探头根据罐体的曲率半径均匀的放至于装入材料的罐体表面上；
步骤四：记录接收到的超声波信号，然后通过计算公式来计算出超声波在材料中超声波的衰减系数；其中计算衰减系数的计算公式如下所示： ，
其中，——罐体所用材料的声阻抗；——罐体中材料的声阻抗；
——在超声波穿过空罐体时，对第一次接收到的超声波信号进行FFT变换；
——在超声波穿过装有材料的罐体时，对第一次接收到的超声波信号进行FFT变换；
——超声波穿过材料的厚度，即罐体的内径；
步骤五：最后对所得到的不同位置处材料的衰减系数进行分析。
2.根据权利要求1所述的对罐体中的高衰材料进行材料评价的超声波评价方法，其特征在于，超声检测所使用的探头为柔性探头。
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| CN104931580A (zh) * | 2015-06-01 | 2015-09-23 | 北京哈特凯尔医疗科技有限公司 | 一种液体媒介中空气检测系统 |
| CN110261486A (zh) * | 2019-05-22 | 2019-09-20 | 杭州意能电力技术有限公司 | 一种可发射多频信号的超声探头及其制作工艺 |
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