CN109709206B - 基于超声相控阵技术的r角结构的缺陷的测量方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于超声相控阵技术的R角结构的缺陷的测量方法。本发明的方法，包括以下步骤：制作R角对比试块；采用超声相控阵检测技术通过弧形阵列探头对各个R角对比试块进行扫描成像；根据扫描成像的结果，绘制TCG曲线；根据扫描成像结果针对各个深度的人工缺陷选择使得二者匹配的增益门槛值；根据扫描成像结果针对每个尺寸的人工缺陷，绘制缺陷沿R角结构展向的显示尺寸与缺陷埋设深度的曲线关系图；对待测R角结构进行扫描成像。本发明能够实现对实际零件的R角结构中的缺陷的精准的尺寸定量，保证出现在R角结构中任何深度的缺陷尺寸的测定结果都有较高的准确性。
Description
技术领域
本发明涉及结构缺陷的无损检测，尤其涉及基于超声相控阵技术的R角结构的缺陷的测量方法。
背景技术
超声相控阵技术与常规超声技术都是利用超声波的特性来判断被检工件内部是否存在缺陷。与常规超声探头的单个晶片产生固定声束不同，相控阵探头是由许多独立的晶片构成，每一个晶片都是被单独激励触发的，通过相控阵的聚焦法则计算器，可以计算出每个晶片的激发时间和延时时间，进而生成不同的声场特性，使得所有晶片产生的波前在同一时间到达空间的某一点。相控阵顾名思义是通过控制发射波和接收波的相位来实现对焦点位置和聚焦方向的不同角度的调节，进而实现超声相控阵的两个重要特性----偏转和聚焦。
为了满足R角这种典型结构的检测需求，可采用弧形阵列的超声相控阵探头检测，即探头阵元排列方式为弧形排列，采用该种探头形式的优点为不需对声束进行偏转和聚焦，通过弧形探头本身结构特点，使声束自然聚焦到R角结构的几何焦点，便可使声束垂直到达R角并通过反射接收超声信号，最终实现R角结构的检测。
R角结构大量存在于飞机的各大零部件中，例如在飞机的机身壁板、机翼壁板、水平尾翼和垂直尾翼壁板上都有不同类型长桁，长桁上都有R角结构，各种梁、肋零件也都有R角结构。因此，介于其结构的特殊性和存在范围的广泛性，如何实现R角结构的全覆盖检测成像，并能准确判断缺陷的尺寸大小，是无损检测的一大难题，带来了巨大的挑战。
发明内容
本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中对于R角结构的无损检测无法准确判断其中缺陷的尺寸大小的缺陷，提出一种基于超声相控阵技术的R角结构的缺陷的测量方法。
本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：
本发明提供了一种基于超声相控阵技术的R角结构的缺陷的测量方法，其特点在于，其包括以下步骤：
步骤一、制作多个系列的R角对比试块，每个系列的R角对比试块埋设一个尺寸的人工缺陷，每个系列中的各个R角对比试块中的人工缺陷分别埋设于多个不同的深度，所有R角对比试块具有和待测R角结构相同的R角结构并由相同材料制成；
步骤二、采用超声相控阵检测技术通过弧形阵列探头对各个R角对比试块进行扫描成像，其中所述弧形阵列探头发出的声束可垂直到达所述R角对比试块的所述R角结构的整个表面；
步骤三、根据步骤二中扫描成像的结果，绘制TCG曲线；
步骤四、根据所述人工缺陷沿扫查轴方向的尺寸与所述扫描成像的结果中所述人工缺陷沿扫查轴方向的显示尺寸，针对各个深度的人工缺陷选择使得二者匹配的增益门槛值；
步骤五、根据所述人工缺陷沿所述R角结构展向的尺寸与所述扫描成像的结果中所述人工缺陷沿所述R角结构展向的显示尺寸，针对每个尺寸的人工缺陷，绘制缺陷沿所述R角结构展向的显示尺寸与缺陷埋设深度的曲线关系图；
步骤六、根据待测R角结构中的缺陷的埋设深度以及步骤四得到的针对各个深度的人工缺陷的增益门槛值设置扫描待测R角结构的特定增益门槛值，然后通过所述弧形阵列探头对待测R角结构进行扫描成像。
较佳地，步骤六中，记录扫描成像所得结果所显示的所述缺陷沿扫查轴方向的尺寸作为所述缺陷的尺寸。
较佳地，记录扫描成像所得结果所显示的所述缺陷沿待测R角结构展向的显示尺寸，并基于所述缺陷沿待测R角结构展向的显示尺寸以及待测R角结构中的缺陷的埋设深度，在步骤五得到的所述曲线关系图中寻找对应的坐标点，并基于所述坐标点确定所述缺陷沿待测R角结构展向的尺寸。
较佳地，所述扫描成像均为超声C扫描成像。
在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本发明各较佳实例。
本发明的积极进步效果在于：
本发明的基于超声相控阵技术的R角结构的缺陷的测量方法，采用超声相控阵检测技术并运用弧形阵列探头可实现对R角结构的全覆盖检测，只需对R角扫查一次便可完成整个R角区域的检测和C扫描成像，提高了检测效率且实现了成像记录，并且根据对R角对比试块的扫查形成的缺陷展向显示尺寸vs.缺陷埋深的曲线关系图，便可实现对实际零件R角中的缺陷的精准的尺寸定量，保证出现在R角任何深度的缺陷尺寸的测定结果都有较高的准确性。
附图说明
图1为本发明一较佳实施例的基于曲率生成气动部件外形的方法的流程图。
图2是超声相控阵弧形阵列探头对R角结构进行扫描成像的状态示意图。
图3是超声相控阵弧形阵列探头对R角结构进行扫描成像的状态示意图。
图4是根据本发明一较佳实施例的方法得到的缺陷沿所述R角结构展向的显示尺寸与缺陷埋设深度的曲线关系图。
具体实施方式
下面结合说明书附图，进一步对本发明的优选实施例进行详细描述，以下的描述为示例性的，并非对本发明的限制，任何的其他类似情形也都落入本发明的保护范围之中。
在以下的具体描述中，方向性的术语，例如“左”、“右”、“上”、“下”、“前”、“后”、等，参考附图中描述的方向使用。本发明的实施例的部件可被置于多种不同的方向，方向性的术语是用于示例的目的而非限制性的。
参考图1所示，根据本发明一较佳实施例的一种基于超声相控阵技术的R角结构的缺陷的测量方法，其中可采用C扫描成像，测量方法包括以下步骤：
步骤一、制作多个系列的R角对比试块，每个系列的R角对比试块埋设一个尺寸的人工缺陷，每个系列中的各个R角对比试块中的人工缺陷分别埋设于多个不同的深度，所有R角对比试块具有和待测R角结构相同的R角结构并由相同材料制成；
步骤二、参考图2-3所示，采用超声相控阵检测技术通过弧形阵列探头1对各个R角对比试块进行扫描成像，其中所述弧形阵列探头1发出的声束可垂直到达所述R角对比试块的所述R角结构2的整个表面；
步骤三、根据步骤二中扫描成像的结果，绘制TCG曲线(即，深度补偿曲线)；
步骤四、根据所述人工缺陷沿扫查轴方向的尺寸与所述扫描成像的结果中所述人工缺陷沿扫查轴方向的显示尺寸，针对各个深度的人工缺陷选择使得二者匹配的增益门槛值，其中沿扫查轴方向即图2-3中垂直纸面方向；
步骤五、根据所述人工缺陷沿所述R角结构展向的尺寸与所述扫描成像的结果中所述人工缺陷沿所述R角结构展向的显示尺寸，针对每个尺寸的人工缺陷，绘制缺陷沿所述R角结构展向的显示尺寸与缺陷埋设深度的曲线关系图，其中沿所述R角结构展向即图2-3中如S1和S2所示的圆弧方向；
步骤六、根据待测R角结构中的缺陷的埋设深度以及步骤四得到的针对各个深度的人工缺陷的增益门槛值设置扫描待测R角结构的特定增益门槛值，然后通过所述弧形阵列探头对待测R角结构进行扫描成像。
步骤一中，根据实际需求的不同，诸如待测R角结构部件中的缺陷可能的尺寸和深度范围的不同、以及缺陷尺寸的定量精度的要求不同，可将多种不同尺寸的人工缺陷分别埋在试块R角的不同深度。其中，每个系列的对比试块对应于相同尺寸的人工缺陷。容易理解的，如果待测R角结构部件中的缺陷可能的尺寸范围较大，或者对缺陷尺寸的定量精度的要求较高，则需要更多个系列的对比试块，反之亦然。如果待测R角结构部件中的缺陷可能的深度范围较大，则每个系列中需要制作更多数量的对比试块，反之亦然。
步骤二中，需将弧形阵列探头对准R角区域，使探头几何焦点与R角几何焦点重合，保证声束可处处垂直到达R角区域表面。为此，可以例如在弧形阵列探头上镶嵌与之匹配的R角楔块，使R角楔块另一端贴合R角对比试块的R角处，以便实现两焦点重合。参考图2-3所示，其中R为所述R角结构的半径，S1为图3中示出的靠近近表的一个缺陷示例的展向尺寸，S1’为示意性地示出的S1对应的成像显示尺寸，S2为图3中示出的靠近远表的一个缺陷示例的展向尺寸，S2’为示意性地示出的S2对应的成像显示尺寸。
步骤三和步骤四中，利用弧形阵列探头沿着R角扫查，对不同深度的缺陷通过得到的TCG曲线进行增益补偿并C扫描成像，对C扫图中不同深度的各个人工缺陷进行尺寸度量，通过选取某一增益门槛值使所有缺陷在扫查轴方向上的尺寸与预埋缺陷的实际尺寸一致。TCG曲线用于补偿因材料深度导致的扫描信号的衰减，而进一步确定的增益门槛值，则使得扫描图像所显示出的人工缺陷沿扫查轴方向的显示尺寸与其实际尺寸相一致。
步骤五所得到的缺陷沿所述R角结构展向的显示尺寸与缺陷埋设深度的曲线关系图的一个示例如图4所示。图4中包括三条不同缺陷尺寸的缺陷沿所述R角结构展向的显示尺寸与缺陷埋设深度的曲线关系图，三条曲线中，以三角形标示的曲线对应于3mm的缺陷尺寸、以菱形标示的曲线对应于6mm的缺陷尺寸，以正方形标示的曲线对应于9mm的缺陷尺寸。
根据步骤三至步骤五依据对比试块所得到的一系列结果，即可在步骤六中高效地实现对待测零件的R角结构中存在的缺陷的尺寸测量。其中，沿扫查轴方向的尺寸即按照步骤四中选取或确定的增益门槛值进行测量即可直接得出，展向方向的尺寸需首先按照选取的增益门槛值测量该维度的显示尺寸(即图4中的纵坐标)，结合该缺陷的埋深深度或者说埋设深度(即图4中的横坐标)，然后在图4中找到该坐标点，如果此坐标点落在某条曲线上意味着缺陷展向尺寸为该条曲线代表的缺陷尺寸，如果此点落在某两条曲线之间意味着缺陷展向尺寸在这两条曲线代表的尺寸之间。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。
Claims (3)
1.一种基于超声相控阵技术的R角结构的缺陷的测量方法，其特征在于，其包括以下步骤：
步骤一、制作多个系列的R角对比试块，每个系列的R角对比试块埋设一个尺寸的人工缺陷，每个系列中的各个R角对比试块中的人工缺陷分别埋设于多个不同的深度，所有R角对比试块具有和待测R角结构相同的R角结构并由相同材料制成；
步骤二、采用超声相控阵检测技术通过弧形阵列探头对各个R角对比试块进行扫描成像，其中所述弧形阵列探头发出的声束可垂直到达所述R角对比试块的所述R角结构的整个表面；
步骤三、根据步骤二中扫描成像的结果，绘制TCG曲线；
步骤四、根据所述人工缺陷沿扫查轴方向的尺寸与所述扫描成像的结果中所述人工缺陷沿扫查轴方向的显示尺寸，针对各个深度的人工缺陷选择使得二者匹配的增益门槛值；
步骤五、根据所述人工缺陷沿所述R角结构展向的尺寸与所述扫描成像的结果中所述人工缺陷沿所述R角结构展向的显示尺寸，针对每个尺寸的人工缺陷，绘制缺陷沿所述R角结构展向的显示尺寸与缺陷埋设深度的曲线关系图；
步骤六、根据待测R角结构中的缺陷的埋设深度以及步骤四得到的针对各个深度的人工缺陷的增益门槛值设置扫描待测R角结构的特定增益门槛值，然后通过所述弧形阵列探头对待测R角结构进行扫描成像；
记录扫描成像所得结果所显示的所述缺陷沿待测R角结构展向的显示尺寸，并基于所述缺陷沿待测R角结构展向的显示尺寸以及待测R角结构中的缺陷的埋设深度，在步骤五得到的所述曲线关系图中寻找对应的坐标点，并基于所述坐标点确定所述缺陷沿待测R角结构展向的尺寸。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤六中，记录扫描成像所得结果所显示的所述缺陷沿扫查轴方向的尺寸作为所述缺陷的尺寸。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述扫描成像均为超声C扫描成像。
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Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| CN106124638A (zh) * | 2016-06-15 | 2016-11-16 | 中国航空工业集团公司北京航空材料研究院 | R角结构超声相控阵检测用曲面线阵探头的声场测量方法 |
| CN106501377A (zh) * | 2016-09-12 | 2017-03-15 | 中国航空工业集团公司北京航空材料研究院 | 一种采用超声相控阵检测r角结构缺陷尺寸的方法 |
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