RU2625613C1 - Способ ультразвукового контроля профиля внутренней поверхности изделия в зоне сварного соединения с применением антенных решеток - Google Patents
Способ ультразвукового контроля профиля внутренней поверхности изделия в зоне сварного соединения с применением антенных решеток Download PDFInfo
- Publication number
- RU2625613C1 RU2625613C1 RU2016116628A RU2016116628A RU2625613C1 RU 2625613 C1 RU2625613 C1 RU 2625613C1 RU 2016116628 A RU2016116628 A RU 2016116628A RU 2016116628 A RU2016116628 A RU 2016116628A RU 2625613 C1 RU2625613 C1 RU 2625613C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- product
- profile
- prisms
- pulses
- antenna arrays
- Prior art date
Links
Images
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
Landscapes
- Length Measuring Devices Characterised By Use Of Acoustic Means (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
Использование: для ультразвукового контроля профиля внутренней поверхности изделия в зоне сварного соединения. Сущность изобретения заключается в том, что две антенные решетки размещают на поверхности контролируемого изделия на оптимальном расстоянии между собой с двух сторон от сварного соединения, регистрируют отраженные от донной поверхности ультразвуковые эхо-импульсы, восстанавливают множество парциальных изображений, получают изображение профиля донной поверхности, по которому находят таблицу значений толщины контролируемого изделия в каждой точке области восстановления. Технический результат: повышение точности определения профиля внутренней поверхности изделия. 3 ил.
Description
Изобретение относится к области ультразвукового неразрушающего контроля.
Известен способ ультразвукового контроля профиля внутренней поверхности изделия с неровными поверхностями [Пат. RU №2560754. Базулин Евгений Геннадьевич, Вопилкин Алексей Харитонович, Пронин Виталий Владимирович, Тихонов Дмитрий Сергеевич. Способ ультразвукового контроля профиля внутренней поверхности изделия с неровными поверхностями. Опубл. 20.08.2015].
Недостатком способа является отсутствие учета изменения расстояния между призмами при проведении контроля, что приводит к ошибке определения толщины контролируемого изделия.
Наиболее близким, принятым за прототип, является способ ультразвукового контроля профиля внутренней поверхности изделия с неровными поверхностями [Пат. RU №2560754. Базулин Евгений Геннадьевич, Вопилкин Алексей Харитонович, Пронин Виталий Владимирович, Тихонов Дмитрий Сергеевич. Способ ультразвукового контроля профиля внутренней поверхности изделия с неровными поверхностями. Опубл. 20.08.2015].
Известный способ не позволяет уточнять расстояние между призмами при проведении контроля, что приводит к ошибке определения толщины контролируемого изделия.
Предложен способ ультразвукового контроля профиля внутренней поверхности изделия в зоне сварного соединения с применением антенных решеток, заключающийся в том, что две антенные решетки, одна из которых излучатель, а вторая - приемник, устанавливают на наклонные призмы, обращенные передними гранями друг к другу, размещают на поверхности контролируемого изделия на оптимальном расстоянии между собой с двух сторон от сварного соединения, излучают ультразвуковые импульсы в контролируемое изделие независимо и попеременно каждым из выбранных активных элементов излучающей решетки, регистрируют отраженные от донной поверхности ультразвуковые эхо-импульсы заданными активными элементами регистрирующей решетки, восстанавливают множество парциальных изображений путем умножения матрицы принятых эхо-импульсов и матрицы сигналов, рассчитанных для каждой точки изображения для точечного отражателя с учетом трансформации типов волн при отражениях, получают изображение профиля донной поверхности, по которому находят таблицу значений толщины контролируемого изделия в каждой точке области восстановления, отличающейся тем, что с целью повышения точности определения профиля внутренней поверхности изделия в процессе проведения контроля регистрируют импульсы головных волн, сравнивают измеренные импульсы с рассчитанными в зависимости от оптимального расстояния между призмами и номинального значения скорости продольной волны в контролируемом изделии, минимизируя разницу между измеренными и рассчитанными импульсами головных волн, описываемых целевой функцией, определяют фактическое расстояние между призмами и реальное значение скорости продольной волны в объекте контроля.
Предлагаемый способ позволяет уточнять расстояние между призмами в процессе проведения контроля и корректировать номинальное значение скорости звука продольной волны в контролируемом изделии. Определяемые параметры позволяют повысить точность определения профиля внутренней поверхности.
Для пояснения описываемого способа:
На фигуре 1 приведены примеры зарегистрированных ультразвуковых эхо-импульсов, отраженных от донной поверхности объект контроля ОК, и ультразвуковых эхо-импульсов головных волн. На верхнем рисунке расстояние между призмами равно 0 мм, а на нижнем рисунке расстояние между призмами равно 40 мм.
На фигуре 2 приведена схема контроля с излучением и регистрацией эхо-импульсов головной волны элементами антенных решеток.
На фигуре 3 приведены изображения донной поверхности образца толщиной 18 мм по номинальным значениям расстояния между призмами и скорости звука в ОК (слева) и по их уточненным значениям (справа).
Предложенный способ ультразвукового контроля профиля внутренней поверхности изделия в зоне сварного соединения с применением антенных решеток осуществляется следующим образом. Две идентичные антенные решетки (АР) устанавливают на идентичные наклонные призмы и располагают на поверхности образца так, чтобы призмы были обращены передними гранями друг к другу. Оптимальное расстояние между гранями призм с АР выбирают исходя из параметров АР (рабочей частоты, количества элементов, шага, ширины элемента, активной апертуры), призм (угла наклона, скорости продольной волны в призме) и объекта контроля (номинальная толщина). Одну АР используют в качестве излучателя ультразвуковых эхо-сигналов, а вторую АР - в качестве приемника. Каждый из выбранных активных элементов излучающей АР независимо и попеременно излучает ультразвуковые сигналы в ОК. Принимающая АР заданными активными элементами регистрирует ультразвуковые эхо-импульсы, отраженные от донной поверхности ОК, и ультразвуковые эхо-импульсы головных волн (фиг. 1).
Как видно из фиг. 2, время прихода импульсов головной волны 
от излучателя, расположенного в точке rt, до приемника, расположенного в точке rr, зависит от расстояния между призмами b и скорости продольной волны в ОК 
. Уточнение расстояния между призмами и скорости продольной волны в ОК основано на достижении максимального совпадения по заданному критерию измеренных эхосигналов p(rt, rr, t) и их оценки 
при вариации уточняемых параметров. Вектор, по которому происходит вариация, имеет обозначение 
. Критерием максимального совпадения измеренных эхосигналов и их оценки является минимизация целевой функции, в качестве которой является обратная функция корреляции:
где * - операция комплексного сопряжения.
Измеренные эхосигналы и их оценка переводится в комплексный формат с применением преобразования Гильберта.
Оценка импульсов головной волны проводится по формуле:
где s(t) - форма импульса головной волны, которую определяют по измеренным эхосигналам, t и r - номера излучающего и приемного элементов АР соответственно.
Для расчета градиента целевой функции 
применяют симплексный метод Нелдера-Мида. В случае с двумя переменными b и симплексом является треугольник, а схема поиска минимума заключается в сравнении вычисленных значений функции в вершинах треугольника и перемещении симплекса с помощью итерационной процедуры в направлении минимума.
Вычисленные значения расстояния между призмами и скорости продольной волны в ОК используются для определения профиля донной поверхности по сигналам, отраженным от донной поверхности с учетом трансформации типов волн, по методу, описанному в способе ультразвукового контроля профиля внутренней поверхности изделия с неровными поверхностями. На фигуре 3 слева показано изображение дна в образце толщиной 18 мм, восстановленное при измерении базы обычной линейкой и использовании справочной скорости звука, а на рисунке справа после определения скорости звука и базы по предложенному методу. В первом случае блики дна сместились вверх на 0,8 мм, а во втором случае блик находится точно на глубине 18 мм. Кроме того, форма блика на изображении слева не соответствует ровной донной поверхности, в отличии от изображения справа.
Предлагаемый способ может найти широкое применение в ультразвуковой дефектоскопии различных металлоконструкций для контроля профиля донной поверхности сварных соединений трубопроводов с наличием валика усиления с применением автоматизированных систем сканирования.
Таким образом, предлагаемый способ позволяет уточнить расстояние между призмами в процессе проведения контроля с применением сканирующих устройств для механического перемещения по поверхности ОК, а также скорректировать номинальную скорость продольной волны в ОК. Способ применяется для контроля профиля донной поверхности сварных соединений металлоконструкций с наличием внешнего валика усиления и позволяет обнаруживать вмятины, выемки, утонения, провисания, смещение кромок и др. с измерением их геометрических параметров.
Claims (1)
- Способ ультразвукового контроля профиля внутренней поверхности изделия в зоне сварного соединения с применением антенных решеток, заключающийся в том, что две антенные решетки, одна из которых излучатель, а вторая - приемник, устанавливают на наклонные призмы, обращенные передними гранями друг к другу, размещают на поверхности контролируемого изделия на оптимальном расстоянии между собой с двух сторон от сварного соединения, излучают ультразвуковые импульсы в контролируемое изделие независимо и попеременно каждым из выбранных активных элементов излучающей решетки, регистрируют отраженные от донной поверхности ультразвуковые эхо-импульсы заданными активными элементами регистрирующей решетки, восстанавливают множество парциальных изображений путем умножения матрицы принятых эхо-импульсов и матрицы сигналов, рассчитанных для каждой точки изображения для точечного отражателя с учетом трансформации типов волн при отражениях, получают изображение профиля донной поверхности, по которому находят таблицу значений толщины контролируемого изделия в каждой точке области восстановления, отличающейся тем, что с целью повышения точности определения профиля внутренней поверхности изделия в процессе проведения контроля регистрируют импульсы головных волн, сравнивают измеренные импульсы с рассчитанными в зависимости от оптимального расстояния между призмами и номинального значения скорости продольной волны в контролируемом изделии, минимизируя разницу между измеренными и рассчитанными импульсами головных волн, описываемых целевой функцией, определяют фактическое расстояние между призмами и реальное значение скорости продольной волны в объекте контроля.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016116628A RU2625613C1 (ru) | 2016-04-22 | 2016-04-22 | Способ ультразвукового контроля профиля внутренней поверхности изделия в зоне сварного соединения с применением антенных решеток |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016116628A RU2625613C1 (ru) | 2016-04-22 | 2016-04-22 | Способ ультразвукового контроля профиля внутренней поверхности изделия в зоне сварного соединения с применением антенных решеток |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2625613C1 true RU2625613C1 (ru) | 2017-07-17 |
Family
ID=59495558
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2016116628A RU2625613C1 (ru) | 2016-04-22 | 2016-04-22 | Способ ультразвукового контроля профиля внутренней поверхности изделия в зоне сварного соединения с применением антенных решеток |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2625613C1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU178396U1 (ru) * | 2017-12-01 | 2018-04-03 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский государственный университет" (ТГУ, НИ ТГУ) | Ультразвуковой сканер формы поверхности |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1817019A1 (en) * | 1990-05-22 | 1993-05-23 | Le Elektrotekh Inst | Method of ultrasonic tomographic testing of articles |
| US20100298713A1 (en) * | 2007-10-29 | 2010-11-25 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Systems and methods for ultrasound assembly including multiple imaging transducer arrays |
| US20120150036A1 (en) * | 2010-12-10 | 2012-06-14 | General Electric Company | Ultrasound imaging system and method for ultrasound imaging a three dimensional volume |
| RU2560754C1 (ru) * | 2014-05-30 | 2015-08-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственный центр неразрушающего контроля "ЭХО+" | Способ ультразвукового контроля профиля внутренней поверхности изделия с неровными поверхностями |
-
2016
- 2016-04-22 RU RU2016116628A patent/RU2625613C1/ru active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1817019A1 (en) * | 1990-05-22 | 1993-05-23 | Le Elektrotekh Inst | Method of ultrasonic tomographic testing of articles |
| US20100298713A1 (en) * | 2007-10-29 | 2010-11-25 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Systems and methods for ultrasound assembly including multiple imaging transducer arrays |
| US20120150036A1 (en) * | 2010-12-10 | 2012-06-14 | General Electric Company | Ultrasound imaging system and method for ultrasound imaging a three dimensional volume |
| RU2560754C1 (ru) * | 2014-05-30 | 2015-08-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственный центр неразрушающего контроля "ЭХО+" | Способ ультразвукового контроля профиля внутренней поверхности изделия с неровными поверхностями |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU178396U1 (ru) * | 2017-12-01 | 2018-04-03 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский государственный университет" (ТГУ, НИ ТГУ) | Ультразвуковой сканер формы поверхности |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2381497C2 (ru) | Способ ультразвуковой дефектоскопии | |
| KR102251819B1 (ko) | 특히 현지에서 전기음향 위상망을 사용한 튜브형 제품들의 비파괴 제어를 위한 장치 및 방법 | |
| CN104535655B (zh) | 一种射线追踪式超声Lamb波缺陷层析成像方法 | |
| KR102121821B1 (ko) | 리니어 스캔 초음파 탐상 장치 및 리니어 스캔 초음파 탐상 방법 | |
| US8393218B2 (en) | Ultrasonic testing method and apparatus | |
| CN102809610A (zh) | 一种基于改进的动态深度聚焦的相控阵超声检测方法 | |
| CN108872386B (zh) | 混凝土强度超声波角测法检测的校正方法 | |
| US8150652B2 (en) | Method and system for automatic wedge identification for an ultrasonic inspection system | |
| KR101774514B1 (ko) | 불규칙들을 측정할 때 saft 분석을 개선하기 위한 방법 및 디바이스 | |
| US20190242858A1 (en) | Ultrasonic inspection apparatus and ultrasonic inspection method | |
| JP2018059800A (ja) | フレキシブル探触子の感度校正方法及び超音波探傷用対比試験片並びに超音波探傷方法 | |
| JP2013088240A (ja) | 超音波検査方法，超音波探傷方法及び超音波検査装置 | |
| RU2515957C1 (ru) | Комплекс для ультразвукового контроля изделий и оптическое измерительное устройство комплекса | |
| US10309934B2 (en) | Method and system of deducing sound velocity using time-of-flight of surface wave | |
| CN111174894B (zh) | 一种激光超声横波声速测量方法 | |
| JP5192939B2 (ja) | 超音波探傷による欠陥高さ推定方法 | |
| Ouabi et al. | A fastslam approach integrating beamforming maps for ultrasound-based robotic inspection of metal structures | |
| RU2625613C1 (ru) | Способ ультразвукового контроля профиля внутренней поверхности изделия в зоне сварного соединения с применением антенных решеток | |
| US20200088693A1 (en) | Method for Analyzing a Test Data Set from an Ultrasonic Test | |
| RU2560754C1 (ru) | Способ ультразвукового контроля профиля внутренней поверхности изделия с неровными поверхностями | |
| KR20100124238A (ko) | 위상배열 초음파 탐상을 위한 보정(대비)시험편 및 보정절차 | |
| JP6529853B2 (ja) | 残留応力評価方法 | |
| US10921293B2 (en) | Method and device for detecting and characterizing a reflecting element in an object | |
| JP2019109107A (ja) | 超音波探傷方法、超音波探傷装置、鋼材の製造設備列、鋼材の製造方法、及び鋼材の品質保証方法 | |
| JP4966105B2 (ja) | 目標角度測定装置 |