CN105842339A - 一种具有b扫功能的薄板超声检测方法 - Google Patents

Abstract

一种具有B扫功能的薄板超声检测方法：将超声波探头分别连接超声波探伤仪以及对准待测薄板；判断是选择A或B扫方式；A扫方式调整好超声波探头和待测薄板的位置，进行探伤；判断波门是否出现缺陷，是继续，否则仍探伤；保持峰值并定位，然后显示；选择B扫方式，超声波探伤仪开机进入B扫方式界面；调整好超声波探头和待测薄板的位置，然后移动超声波探头；超声波探伤仪实时采集待测薄板每点的厚度，结合扫检时间形成B扫图并显示。不仅检测成本低，不需要增加编码器等其他设备，检测效率高，单人即可完成操作，在屏幕上以图形显示，检测结果直观，对工件的变化趋势一目了然，有利于检测人员对工件质量的判定，并可有针对性地对可疑位置进行详细检测。

Description

一种具有B扫功能的薄板超声检测方法

技术领域

本发明涉及一种薄板超声检测装置。特别是涉及一种用于化工、石油化工、医药、冶金等工业领域的具有B扫功能的薄板超声检测方法。

背景技术

金属薄板是工业生产用的重要原材料，现今钢结构工程中，厚度4～8mm的薄板使用非常普遍。金属薄板的生产工艺决定了其内部最易存在的缺陷类型为平行于材料表面的分层性缺陷，严重影响产成品的质量，市场上对8mm以内薄板缺陷检测的需求越来越急切。

目前，国内外各工业部门对金属薄板内部质量的无损检测，均采用超声兰姆波方法或超声横波脉冲反射方法。超声兰姆波方法检测速度快，但存在严重的缺陷漏检。国外宇航工业部门对金属薄板的无损检测主要采用超声横波脉冲反射方法，由于该方法是利用材料内部分层性缺陷前沿的超声散射信号对缺陷进行检测，而金属薄板内部缺陷的前沿非常窄，该方法检测时亦存在较严重的缺陷漏检。

利用超声波对薄板进行检测，是检测薄板材料非常有效的技术手段，但由于超声场的近场区的存在，在超声波发射探头的一段距离内，会有由于波的干涉而出现的一系列声压极大极小值的区域。在近场区进行超声波探伤对定量是不利的，处于声压极小值处的较大缺陷回波可能较低，而处于声压极大值处的较小缺陷回波可能较高，影响了缺陷判定；由于薄板的母材板厚较薄，基本都处于超声场的近场区，很容易引起误判或漏检。因此，对薄板母材、薄板焊缝质量的检测，不宜采用纵波单晶探头方法进行检测。

薄板厚度小，为保证有高的检测精度，超声探头脉冲重复率高，实时检测采集信号数据量大，为保证不漏检，信号接收必须具有很快的采集速率；为降低超声波近场区对检测结果的影响，可以设法将近场区限制在工件外面，以保证薄板检测的正确性与精确性；为使仪器操作人员能及时判定与识别工件中的缺陷，检测仪器在发现疑似缺陷时，自动将相应位置在显示屏幕上加宽显示，清楚显示工件中疑似缺陷的细节；并保持检测过程中的回波最大值，辅助操作人员正确判定工件、母材的安全状态。根据实际需要，现场检测人员不仅需要了解工件在某个位置的缺陷情况，有时还需要了解薄板工件在一定范围内的厚度情况，以判断薄板的质量状况。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种检测成本低，检测效率高，检测结果直观，并可有针对性地对可疑位置进行详细检测的具有B扫功能的薄板超声检测方法。

本发明所采用的技术方案是：一种具有B扫功能的薄板超声检测方法，包括如下步骤：

1)将超声波探头分别连接超声波探伤仪以及对准待测薄板；

2)判断是选择A扫方式，还是选择B扫方式，选择A扫方式进入A扫方式界面，执行步骤3)，选择B扫方式进入步骤6)；

3)调整好超声波探头和待测薄板的位置，进行探伤；

4)判断波门是否出现缺陷，是进入步骤5)，否则返回步骤3)；

5)保持峰值并定位，然后进入步骤9)；

6)超声波探伤仪开机进入B扫方式界面；

7)调整好超声波探头和待测薄板的位置，然后移动超声波探头；

8)超声波探伤仪实时采集待测薄板每点的厚度，结合扫检时间形成B扫图；

9)显示器显示；

10)结束。

步骤5)是在如下系统中进行：包括有分别接收由超声波探头采集的待测薄板的缺陷信号的第一级模拟开关和高速比较器，其中，所述第一级模拟开关的输出依次连接积分单元、第二级模拟开关、输出驱动单元和信号输出端，所述的高速比较器的信号输入端还连接峰值信号锁存单元的信号输出端，所述峰值信号锁存单元的信号输出端还连接信号输出端，还设置有可编程逻辑控制器，所述可编程逻辑控制器的控制信号输出端分别连接第一级模拟开关和第二级模拟开关的信号输入端，所述可编程逻辑控制器的信号输入、输出端还分别连接高速比较器和峰值信号锁存单元。

缺陷信号一路通过由可编程逻辑控制器控制的第一级模拟开关进入积分单元进行积分，然后由可编程逻辑控制器再控制第二级模拟开关，让积分后的信号通过输出驱动单元泄放出去；另一路经过高速比较器与峰值信号锁存单元的信号进行比较，如果当前位置的缺陷信号波高于峰值信号锁存单元的信号，则更新峰值信号锁存单元里的峰值，同时也将峰值信号送至信号输出端输出。

所述的超声波探头采用10-20MHz双晶探头，具有210MHz的回波采样频率。

所述的超声波探头的接触面与待测薄板表面之间设置有用于提高待测薄板中近表面不连续性的检出分辨力的塑料耦合块。

本发明的一种具有B扫功能的薄板超声检测方法，采用了发射区延迟块技术，使超声探头的近场区被限制在工件本体以外，降低或避免了超声近场区的影响，从而保证超声检测结果的正确性与准确性；在高速FPGA的控制下，仪器以双通道并发采集，信号接收部分以双路高速分时采集方法，回波信号得以完整采集并保存，避免缺陷信号的漏检；采用基于峰值的缺陷定位技术，检测仪器在发现疑似缺陷时，自动将相应位置在显示屏幕上加宽显示，清楚显示工件中疑似缺陷的细节，并保持检测过程中的回波最大值，有利于操作人员正确判定工件、母材的质量状态；采用了基于时基信号的B扫技术，在检测路径上，检测仪器以A扫形式定时采集检测路径上各点位置处的工件厚度值，并将这些数值以B扫图形方式显示出来。本发明的方法，不仅检测成本低，不需要增加编码器等其他设备，检测效率高，单人即可完成操作，在屏幕上以图形显示，检测结果直观，对工件的变化趋势一目了然，有利于检测人员对工件质量的判定，并可有针对性地对可疑位置进行详细检测。

附图说明

图1是本发明一种具有B扫功能的薄板超声检测方法的流程图；

图2是本发明中信号处理的系统框图。

图中

1：缺陷信号 2：第一级模拟开关

3：积分单元 4：第二级模拟开关

5：输出驱动单元 6：高速比较器

7：可编程逻辑控制器 8：峰值信号锁存单元

9：信号输出端

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明的一种具有B扫功能的薄板超声检测方法做出详细说明。

如图1所示，本发明的一种具有B扫功能的薄板超声检测方法，包括如下步骤：

1)将超声波探头分别连接超声波探伤仪以及对准待测薄板；

2)判断是选择A扫方式，还是选择B扫方式，选择A扫方式进入A扫方式界面，执行步骤3)，选择B扫方式进入步骤6)；

3)调整好超声波探头和待测薄板的位置，进行探伤；

4)判断波门是否出现缺陷，是进入步骤5)，否则返回步骤3)；

5)保持峰值并定位，然后进入步骤9)；

6)超声波探伤仪开机进入B扫方式界面；

7)调整好超声波探头和待测薄板的位置，然后移动超声波探头；

8)超声波探伤仪实时采集待测薄板每点的厚度，结合扫检时间形成B扫图；

9)显示器显示；

10)结束。

为了保障高采样频率，又不牺牲采样精度，本发明的一种具有B扫功能的薄板超声检测方法中的步骤5)对信号的处理是在如图2所示的系统中进行，前端模拟接收电路将超声波信号经过滤波处理之后，同时送达采样芯片的两个通道，通过FPGA严格的控制逻辑，将第二个通道经过几小的时延后打开，这样就实现了双通道并发采集。处理系统具体：包括有分别接收由超声波探头采集的待测薄板的缺陷信号1的第一级模拟开关2和高速比较器6，其中，所述第一级模拟开关2的输出依次连接积分单元3、第二级模拟开关4、输出驱动单元5和信号输出端9，所述的高速比较器6的信号输入端还连接峰值信号锁存单元8的信号输出端，所述峰值信号锁存单元8的信号输出端还连接信号输出端9，还设置有可编程逻辑控制器7，所述可编程逻辑控制器7的控制信号输出端分别连接第一级模拟开关2和第二级模拟开关4的信号输入端，所述可编程逻辑控制器7的信号输入、输出端还分别连接高速比较器6和峰值信号锁存单元8。

缺陷信号1一路通过由可编程逻辑控制器7控制的第一级模拟开关2进入积分单元3进行积分，然后由可编程逻辑控制器7再控制第二级模拟开关4，让积分后的信号通过输出驱动单元5泄放出去；另一路经过高速比较器6与峰值信号锁存单元8的信号进行比较，如果当前位置的缺陷信号波高于峰值信号锁存单元8的信号，则更新峰值信号锁存单元8里的峰值，同时也将峰值信号送至信号输出端9输出。这样具有B扫功能的薄板超声检测系统上就能同时显示当前位置的缺陷波形的实时信号与峰值信号。

所述的超声波探头采用10-20MHz双晶探头，具有210MHz的回波采样频率，对缺陷有很好的分辨能力，能分辨4mm厚钢板下表面宽度为0.1mm，深度为0.1mm的缺陷。

所述的超声波探头的接触面与待测薄板表面之间设置有用于提高待测薄板中近表面不连续性的检出分辨力的塑料耦合块，这种耦合块又称延迟块或缓冲块等。其功能类似于超声水浸法检测中相当的水声程距离作用。探头声场的大部分近场区域设置在延迟块内。

本发明中所述的超声波探伤仪可以采用型号为南通友联数码技术开发有限公司PXUT-330、武汉中科创新技术股份有限公司KW-4C、广东汕头超声电子股份有限公司CTS-2008仪器等。

本发明的一种具有B扫功能的薄板超声检测方法，为使超声波探伤仪在发现疑似缺陷时，能够将缺陷波信号锁定，并加宽显示，实现了峰值保持功能。将输入信号分成两路，一路通过模拟开关进入积分电路，一路经过高速比较器和逻辑电路产生控制逻辑，来控制模拟开关以便完成对输入信号的获取和积分信号的泻放，最后，通过一级放大器输出驱动后续获取电路。在检测路径上，超声波探伤仪以A扫形式定时采集检测路径上缺陷处的厚度值，并将这些数值结合时间基准，进行建模通过软件生成B扫图形。

Claims (5)

1.一种具有B扫功能的薄板超声检测方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)将超声波探头分别连接超声波探伤仪以及对准待测薄板；

2)判断是选择A扫方式，还是选择B扫方式，选择A扫方式进入A扫方式界面，执行步骤3)，选择B扫方式进入步骤6)；

3)调整好超声波探头和待测薄板的位置，进行探伤；

4)判断波门是否出现缺陷，是进入步骤5)，否则返回步骤3)；

5)保持峰值并定位，然后进入步骤9)；

6)超声波探伤仪开机进入B扫方式界面；

7)调整好超声波探头和待测薄板的位置，然后移动超声波探头；

8)超声波探伤仪实时采集待测薄板每点的厚度，结合扫检时间形成B扫图；

9)显示器显示；

10)结束。

2.根据权利要求1所述的一种具有B扫功能的薄板超声检测方法，其特征在于，步骤5)是在如下系统中进行：包括有分别接收由超声波探头采集的待测薄板的缺陷信号(1)的第一级模拟开关(2)和高速比较器(6)，其中，所述第一级模拟开关(2)的输出依次连接积分单元(3)、第二级模拟开关(4)、输出驱动单元(5)和信号输出端(9)，所述的高速比较器(6)的信号输入端还连接峰值信号锁存单元(8)的信号输出端，所述峰值信号锁存单元(8)的信号输出端还连接信号输出端(9)，还设置有可编程逻辑控制器(7)，所述可编程逻辑控制器(7)的控制信号输出端分别连接第一级模拟开关(2)和第二级模拟开关(4)的信号输入端，所述可编程逻辑控制器(7)的信号输入、输出端还分别连接高速比较器(6)和峰值信号锁存单元(8)。

3.根据权利要求2所述的一种具有B扫功能的薄板超声检测方法，其特征在于，缺陷信号(1)一路通过由可编程逻辑控制器(7)控制的第一级模拟开关(2)进入积分单元(3)进行积分，然后由可编程逻辑控制器(7)再控制第二级模拟开关(4)，让积分后的信号通过输出驱动单元(5)泄放出去；另一路经过高速比较器(6)与峰值信号锁存单元(8)的信号进行比较，如果当前位置的缺陷信号波高于峰值信号锁存单元(8)的信号，则更新峰值信号锁存单元(8)里的峰值，同时也将峰值信号送至信号输出端(9)输出。

4.根据权利要求1所述的一种具有B扫功能的薄板超声检测方法，其特征在于，所述的超声波探头采用10-20MHz双晶探头，具有210MHz的回波采样频率。

5.根据权利要求1所述的一种具有B扫功能的薄板超声检测方法，其特征在于，所述的超声波探头的接触面与待测薄板表面之间设置有用于提高待测薄板中近表面不连续性的检出分辨力的塑料耦合块。