CN110231406A - 一种螺栓超声波检测系统及方法 - Google Patents

一种螺栓超声波检测系统及方法 Download PDF

Info

Publication number
CN110231406A
CN110231406A CN201910538384.5A CN201910538384A CN110231406A CN 110231406 A CN110231406 A CN 110231406A CN 201910538384 A CN201910538384 A CN 201910538384A CN 110231406 A CN110231406 A CN 110231406A
Authority
CN
China
Prior art keywords
detection
chip
ultrasonic wave
bolt
detecting system
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201910538384.5A
Other languages
English (en)
Inventor
马君鹏
姜海波
王永强
高超
李鸿泽
王成亮
刘贞瑶
杨贤彪
岳贤强
刘叙笔
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Jiangsu Fangtian Power Technology Co Ltd
Original Assignee
Jiangsu Fangtian Power Technology Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Jiangsu Fangtian Power Technology Co Ltd filed Critical Jiangsu Fangtian Power Technology Co Ltd
Priority to CN201910538384.5A priority Critical patent/CN110231406A/zh
Publication of CN110231406A publication Critical patent/CN110231406A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/04—Analysing solids
    • G01N29/06—Visualisation of the interior, e.g. acoustic microscopy
    • G01N29/0654—Imaging
    • G01N29/069—Defect imaging, localisation and sizing using, e.g. time of flight diffraction [TOFD], synthetic aperture focusing technique [SAFT], Amplituden-Laufzeit-Ortskurven [ALOK] technique
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/22—Details, e.g. general constructional or apparatus details
    • G01N29/24—Probes
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/22—Details, e.g. general constructional or apparatus details
    • G01N29/26—Arrangements for orientation or scanning by relative movement of the head and the sensor
    • G01N29/262—Arrangements for orientation or scanning by relative movement of the head and the sensor by electronic orientation or focusing, e.g. with phased arrays
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2291/00—Indexing codes associated with group G01N29/00
    • G01N2291/02—Indexing codes associated with the analysed material
    • G01N2291/023—Solids
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2291/00—Indexing codes associated with group G01N29/00
    • G01N2291/02—Indexing codes associated with the analysed material
    • G01N2291/028—Material parameters
    • G01N2291/0289—Internal structure, e.g. defects, grain size, texture
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2291/00—Indexing codes associated with group G01N29/00
    • G01N2291/10—Number of transducers
    • G01N2291/106—Number of transducers one or more transducer arrays
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2291/00—Indexing codes associated with group G01N29/00
    • G01N2291/26—Scanned objects
    • G01N2291/269—Various geometry objects
    • G01N2291/2691—Bolts, screws, heads

Abstract

本发明公开一种螺栓超声波检测系统，包括相控阵探头以及检测仪器，所述相控阵探头包括多个压电晶片，多个所述压电晶片依次连接形成环状检测面，待检测工件贴合于所述环状检测面，各所述压电晶片均与所述检测仪器电连接。本发明提供的螺栓超声波检测系统进行检测时，可以实现360度覆盖检测，不存在检测盲区，检测可靠性和准确性高。

Description

一种螺栓超声波检测系统及方法
技术领域
本发明涉及超声波检测技术领域，具体涉及一种螺栓超声波检测系统及方法。
背景技术
现有的超声波检测仪进行超声波检测时，通常存在检测盲区。尤其是在对柱面工件，例如螺栓，进行检测时，存在检测盲区，无法实现圆周方向360度的检测覆盖，导致检测结果可靠性不高。
发明内容
本发明的目的在于克服上述技术不足，提供一种螺栓超声波检测系统及方法，解决现有技术中超声波检测时存在检测盲区的技术问题。
为达到上述技术目的，本发明的技术方案提供一种螺栓超声波检测系统，包括相控阵探头以及检测仪器，所述相控阵探头包括多个压电晶片，多个所述压电晶片依次连接形成环状检测面，待检测工件贴合于所述环状检测面，各所述压电晶片均与所述检测仪器电连接。
本发明还提供一种螺栓超声波检测方法，采用所述螺栓超声波检测系统实现，包括以下步骤：
步骤S1、选定检测方向，选定一所述压电晶片作为首位晶片，以所述首位晶片作为第一次检测的起点晶片；
步骤S2、以所述起点晶片作为检测起点，沿所述检测方向依次选取设定数量的所述压电晶片作为检测组，激发所述检测组发射超声波进行超声波检测；
步骤S3、沿所述检测方向，以本次检测的起点晶片的下一个压电晶片作为下一次检测的起点晶片；判断是否接收到停止信号，如果是则停止检测，否则转步骤S2进行下一次检测。
本发明还提供一种计算机存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现所述螺栓超声波检测方法。
与现有技术相比，本发明的有益效果包括：将压电晶片连接形成环状，在进行超声波检测时，可实现待检测工件圆周方向360度的无死角覆盖检测，消除了检测盲区，提高了检测准确度。
附图说明
图1是本发明提供的螺栓超声波检测系统的压电晶片一实施方式的结构示意图；
图2是本发明提供的螺栓超声波检测系统一实施方式的结构示意图；
图3是本发明提供的螺栓超声波检测系统的支撑外壳一实施方式的安装示意图；
图4是本发明提供的螺栓超声波检测系统的封装外壳一实施方式的安装示意图；
图5是本发明提供的螺栓超声波检测方法一实施方式的流程图。
附图标记：
1、相控阵探头，11、压电晶片，12、支撑外壳，121、筒体，122、底座， 13、封装外壳，131、容纳空间，132、电缆出线孔，14、螺丝，2、检测仪器， 100、螺栓。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
如图1、图2所示，本发明的实施例1提供了一种螺栓超声波检测系统，包括相控阵探头1以及检测仪器2，所述相控阵探头1包括多个压电晶片11，多个所述压电晶片11依次连接形成环状检测面，待检测工件贴合于所述环状检测面，各所述压电晶片11均与所述检测仪器2电连接。
本发明实施例提供的螺栓超声波检测系统，设置环状的相控阵探头1，在检测时，可以激发任意多个连续相邻的压电晶片11，从而实现360度覆盖检测，不存在检测盲区，检测可靠性和准确性都更高。尤其适用于圆柱状工件，例如螺栓100，图2中示出的柱面工件即为螺栓100。
优选的，所述检测仪器2用于驱动所述相控阵探头1发射导波信号；
所述相控阵探头1用于采集缺陷回波信号；
所述检测仪器2还用于根据所述缺陷回波信号获取A扫图像以及B扫图像，并显示所述A扫图像以及所述B扫图像。
相控阵探头1在柱面工件内部产生导波信号进行成像检测，柱面导波信号在传播过程中若遇到内部缺陷则会产生缺陷回波，被相控阵探头1接收到缺陷回波信号，就会传输给检测仪器2，检测仪器2形成A扫图像及B扫图像，并显示。A扫图像以及B扫图像的获取通过现有技术实现即可，本发明不涉及对此的改进，在此不再赘述。
优选的，如图3所示，所述相控阵探头还包括支撑外壳12，所述支撑外壳 12包括筒体121以及底座122，各所述压电晶片11分别与所述筒体121的一端粘接，所述筒体121的另一端与所述底座122连接。
支撑外壳12用于粘贴压电晶片11，支撑固定压电晶片11，底座122与压电晶片11分别设置在筒体121两端，起到平衡作用。底座122与压电晶片11 优选设置成同样规格尺寸。
优选的，如图3所示，所述筒体121为空心筒体121。
筒体121中间空心，减轻相控阵探头整体重量，便于携带拿取。
优选的，如图4所示，所述相控阵探头还包括封装外壳13，所述支撑外壳 12以及所述压电晶片11安装于所述封装外壳13内，所述封装外壳13与所述筒体121之间形成放置电缆的容纳空间131，所述封装外壳13上开设有电缆出线孔132。
封装外壳13用于封装，使得相控阵探头整体结构完整，起防水、防油、便于人手拿起的作用。具体的，封装外壳13通过螺丝14与支撑外壳12连接，从而紧固压电晶片11。压电晶片11与检测仪器2通过电缆实现电连接，电缆存放于封装外壳13与支撑外壳12的环形容纳空间131内，电缆一头电连接压电晶片11，另一头绞成一股从电缆出线孔132伸出与检测仪器2电连接。
优选的，所述检测仪器2为计算机。
实施例2
如图5所示，本发明的实施例2提供了一种螺栓超声波检测方法，以下简称检测方法，采用螺栓超声波检测系统实现，包括以下步骤：
步骤S1、选定检测方向，选定一所述压电晶片作为首位晶片，以所述首位晶片作为第一次检测的起点晶片；
步骤S2、以所述起点晶片作为检测起点，沿所述检测方向依次选取设定数量的所述压电晶片作为检测组，激发所述检测组发射超声波进行超声波检测；
步骤S3、沿所述检测方向，以本次检测的起点晶片的下一个压电晶片作为下一次检测的起点晶片；判断是否接收到停止信号，如果是则停止检测，否则转步骤S2进行下一次检测。
具体的，以64片压电晶片组成的环形相控阵探头为例进行对比分析。将相控阵探头的64个压电晶片依次编号为NO.1-NO.64号，子孔径阵元数为8个。
下面进行对比分析：
现有技术中，非环形探头的激发方式为当NO.1-NO.8号的压电晶片开始激发超声波后，NO.2-NO.9号压电晶片为一组进行激发，然后是NO.3-NO.10号压电晶片为一组进行激发，依次按组顺序激发，最后一组为NO.57-NO.64号压电晶片。然后再从NO.1-NO.8号压电晶片重新顺序激发。以此类推在圆周方向上循环发射超声波信号，然而该种激发方式不可跨越NO.64号压电晶片到NO.1 号晶片，在该方向上形成了一定的检测盲区。
而本发明提供的检测方法可跨过NO.64-NO.1号压电晶片进行激发超声波束，由于压电晶片依次连接形成了环状，因此本发明提供的检测方法在现有检测方法的基础上增加了NO.58-NO.1号晶压电晶片为一组进行激发，NO.59-NO.2 号压电晶片为一组进行激发，一直到NO.64-NO.7号压电晶片为一组进行激发。 NO.64-NO.7号压电晶片激发完后，再从NO.1-NO.8号压电晶片重新顺序激发，一直循环，直至接收到停止信号。本发明的激发方式可达到圆周方向360°的覆盖，消除了检测盲区，使检测结果更加可靠。
优选的，激发所述检测组发射超声波进行超声波检测具体包括：
采用聚焦法则对所述检测组进行聚焦，形成合成声束，采用所述合成声束进行超声波检测。
对检测组中各个晶片进行聚焦，使得声波同时到达焦点，实现聚焦。
优选的，采用聚焦法则对所述检测组进行聚焦具体包括:
对所述检测组中晶片发射的超声波进行相位延时：
其中，ΔTn为检测组中第n个晶片的延时相位，Xn为第n个晶片与检测组中心之间的距离，F为焦距，c为声速；
对所述检测组中晶片发射的超声波进行角度延时：
其中，α为为检测组中第n个晶片的延时角度。
检测组中晶片相对检测中心的延时，各个晶片要有一个负延时的补偿，才能使声波同时到达焦点，实现聚焦。
实施例3
本发明的实施例3提供了一种计算机存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现所述螺栓超声波检测方法。
本发明提供的计算机存储介质，用于实现上述螺栓超声波检测方法，因此，上述螺栓超声波检测方法所具备的技术效果，计算机存储介质同样具备，在此不再赘述。
需要注意的是，本发明提供的螺栓超声波检测方法及系统，尤其适用于柱面工件的检测，但不仅仅适用于柱面工件的检测，对其他形状的工件，同样可以实现检测，只需将相控阵探头安装在待测工件的待测面上即可。
以上所述本发明的具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何根据本发明的技术构思所做出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种螺栓超声波检测系统，其特征在于，包括相控阵探头以及检测仪器，所述相控阵探头包括多个压电晶片，多个所述压电晶片依次连接形成环状检测面，待检测工件贴合于所述环状检测面，各所述压电晶片均与所述检测仪器电连接。
2.根据权利要求1所述的螺栓超声波检测系统，其特征在于，
所述检测仪器用于驱动所述相控阵探头发射导波信号；
所述相控阵探头用于采集缺陷回波信号；
所述检测仪器还用于根据所述缺陷回波信号获取A扫图像以及B扫图像，并显示所述A扫图像以及所述B扫图像。
3.根据权利要求1所述的螺栓超声波检测系统，其特征在于，所述相控阵探头还包括支撑外壳，所述支撑外壳包括筒体以及底座，各所述压电晶片分别与所述筒体的一端粘接，所述筒体的另一端与所述底座连接。
4.根据权利要求3所述的螺栓超声波检测系统，其特征在于，所述筒体为空心筒体。
5.根据权利要求3所述的螺栓超声波检测系统，其特征在于，所述相控阵探头还包括封装外壳，所述支撑外壳以及所述压电晶片安装于所述封装外壳内，所述封装外壳与所述筒体之间形成放置电缆的容纳空间，所述封装外壳上开设有电缆出线孔。
6.根据权利要求1所述的螺栓超声波检测系统，其特征在于，所述检测仪器为计算机。
7.一种螺栓超声波检测方法，其特征在于，采用如权利要求1所述螺栓超声波检测系统实现，包括以下步骤：
步骤S1、选定检测方向，选定一所述压电晶片作为首位晶片，以所述首位晶片作为第一次检测的起点晶片；
步骤S2、以所述起点晶片作为检测起点，沿所述检测方向依次选取设定数量的所述压电晶片作为检测组，激发所述检测组发射超声波进行超声波检测；
步骤S3、沿所述检测方向，以本次检测的起点晶片的下一个压电晶片作为下一次检测的起点晶片；判断是否接收到停止信号，如果是则停止检测，否则转步骤S2进行下一次检测。
8.根据权利要求7所述的螺栓超声波检测方法，其特征在于，激发所述检测组发射超声波进行超声波检测具体包括：
采用聚焦法则对所述检测组进行聚焦，形成合成声束，采用所述合成声束进行超声波检测。
9.根据权利要求8所述的螺栓超声波检测方法，其特征在于，采用聚焦法则对所述检测组进行聚焦具体包括:
对所述检测组中晶片发射的超声波进行相位延时：
其中，ΔTn为检测组中第n个晶片的延时相位，Xn为第n个晶片与检测组中心之间的距离，F为焦距，c为声速；
对所述检测组中晶片发射的超声波进行角度延时：
其中，α为为检测组中第n个晶片的延时角度。
10.一种计算机存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求7-9任一所述的螺栓超声波检测方法。
CN201910538384.5A 2019-06-20 2019-06-20 一种螺栓超声波检测系统及方法 Pending CN110231406A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910538384.5A CN110231406A (zh) 2019-06-20 2019-06-20 一种螺栓超声波检测系统及方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910538384.5A CN110231406A (zh) 2019-06-20 2019-06-20 一种螺栓超声波检测系统及方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN110231406A true CN110231406A (zh) 2019-09-13

Family

ID=67857222

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910538384.5A Pending CN110231406A (zh) 2019-06-20 2019-06-20 一种螺栓超声波检测系统及方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110231406A (zh)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN86100099A (zh) * 1985-01-14 1986-07-09 护料公司 超声波传感器测头
CN104771841A (zh) * 2015-04-10 2015-07-15 西安交通大学 一种双频双层功率增强的环形高强度聚焦超声换能器
KR200477791Y1 (ko) * 2015-01-15 2015-07-22 황동수 초음파 탐촉유닛
CN206497078U (zh) * 2017-02-13 2017-09-15 南阳博湘源工贸有限公司 一种超声波探伤装置
CN108931579A (zh) * 2018-05-24 2018-12-04 武汉中科创新技术股份有限公司 便携式超声导波相控阵螺栓检测系统
CN109281652A (zh) * 2017-07-19 2019-01-29 中国科学院声学研究所 一种基于柱面超声相控阵的井壁成像系统

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN86100099A (zh) * 1985-01-14 1986-07-09 护料公司 超声波传感器测头
KR200477791Y1 (ko) * 2015-01-15 2015-07-22 황동수 초음파 탐촉유닛
CN104771841A (zh) * 2015-04-10 2015-07-15 西安交通大学 一种双频双层功率增强的环形高强度聚焦超声换能器
CN206497078U (zh) * 2017-02-13 2017-09-15 南阳博湘源工贸有限公司 一种超声波探伤装置
CN109281652A (zh) * 2017-07-19 2019-01-29 中国科学院声学研究所 一种基于柱面超声相控阵的井壁成像系统
CN108931579A (zh) * 2018-05-24 2018-12-04 武汉中科创新技术股份有限公司 便携式超声导波相控阵螺栓检测系统

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
马占生等编著: "《钢轨探伤》", 西南交通大学出版社, pages: 234 - 235 *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9638671B2 (en) Systems and methods for damage detection in structures using guided wave phased arrays
RU2485388C2 (ru) Устройство и блок датчиков для контроля трубопровода с использованием ультразвуковых волн двух разных типов
CN104007180B (zh) 一种扭转模态磁致伸缩阵列传感器
US20130327148A1 (en) Systems and methods for damage detection in plate-like structures using guided wave phased arrays
EP2195611B1 (en) Acoustic thickness measurements using gas as a coupling medium
US9958417B2 (en) Non-traversing tube inspection system
CN106404911B (zh) 用于板状结构检测的真时延单模态Lamb波相控阵系统
CN108802203B (zh) 一种基于多模态技术的杆状构件内部缺陷定位方法
CN107121499A (zh) 一种单晶片和相控阵超声组合探头
EP3732437A1 (en) Methods and systems for determining a thickness of an elongate or extended structure
CN101479597B (zh) 检测和表征介质的声学方法和装置
CA3110818A1 (en) Continuous wave ultrasound or acoustic non-destructive testing
CN110231406A (zh) 一种螺栓超声波检测系统及方法
RU145759U1 (ru) Многоканальный ультразвуковой преобразователь
BR112021015095A2 (pt) Método e dispositivo para testes não destrutivos de um material de chapa
US5654937A (en) Acoustic element tester for an array of hydrophones
US11883844B2 (en) Multi-frequency wireless sensor
Sun et al. Design of multi-functional ultrasonic imaging logging tool
CN211179660U (zh) 一种螺栓超声波检测系统
CN113804134B (zh) 基于高频散超声导波的锚固件径向最大腐蚀深度检测方法及系统
Vladišauskas et al. Pulse and frequency responses of broadband low frequency ultrasonic transducers
RU196373U1 (ru) Электромагнитно-акустический преобразователь с фазированной антенной решеткой
SU1392429A1 (ru) Способ определени напр жений в образцах
RU2796813C1 (ru) Устройство ультразвуковой томографии
CN114216849B (zh) 一种自适应激光超声曲面工件无损检测装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination