RU2639585C2 - Усовершенствованный способ контроля с помощью ультразвука - Google Patents

Усовершенствованный способ контроля с помощью ультразвука Download PDF

Info

Publication number
RU2639585C2
RU2639585C2 RU2015156228A RU2015156228A RU2639585C2 RU 2639585 C2 RU2639585 C2 RU 2639585C2 RU 2015156228 A RU2015156228 A RU 2015156228A RU 2015156228 A RU2015156228 A RU 2015156228A RU 2639585 C2 RU2639585 C2 RU 2639585C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
amplitude
gain
control
specified
ultrasonic beam
Prior art date
Application number
RU2015156228A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2015156228A (ru
Inventor
Никола БРУССЕ-КОЛЕЛЛА
Жан-Ив ШАТЕЛЬЕ
Жереми ДЮВАЛЬ
Original Assignee
Снекма
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 Снекма filed Critical Снекма
Publication of RU2015156228A publication Critical patent/RU2015156228A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2639585C2 publication Critical patent/RU2639585C2/ru

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01H—MEASUREMENT OF MECHANICAL VIBRATIONS OR ULTRASONIC, SONIC OR INFRASONIC WAVES
    • G01H1/00—Measuring characteristics of vibrations in solids by using direct conduction to the detector
    • G01H1/003—Measuring characteristics of vibrations in solids by using direct conduction to the detector of rotating machines
    • 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
    • G01N29/11—Analysing solids by measuring attenuation of acoustic waves
    • 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
    • G01N29/44—Processing the detected response signal, e.g. electronic circuits specially adapted therefor
    • 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
    • G01N29/44—Processing the detected response signal, e.g. electronic circuits specially adapted therefor
    • G01N29/4463—Signal correction, e.g. distance amplitude correction [DAC], distance gain size [DGS], noise filtering
    • 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
    • G01N2291/0231—Composite or layered materials
    • 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
    • G01N2291/04—Wave modes and trajectories
    • G01N2291/044—Internal reflections (echoes), e.g. on walls or defects
    • 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
    • G01N2291/04—Wave modes and trajectories
    • G01N2291/048—Transmission, i.e. analysed material between transmitter and receiver

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

Использование: для неразрушающего контроля объектов с помощью ультразвука. Сущность изобретения заключается в том, что сканируют ультразвуковым пучком контрольную деталь, имеющую геометрическую форму, идентичную с контролируемым объектом, и измеряют амплитуду, прошедшую через деталь, чтобы на ее основании вывести картографию, при этом ультразвуковой пучок усиливают с контрольным коэффициентом усиления, определяют поправки к коэффициенту усиления для коррекции контрольного коэффициента усиления в точках сканирования контрольной детали таким образом, чтобы получить постоянную для всех точек картографии амплитуду ультразвукового пучка, прошедшего через деталь, осуществляют сканирование и измерение амплитуды на контролируемом объекте, при этом коэффициент усиления, применяемый в различных точках сканирования, соответствует контрольному коэффициенту усиления, скорректированному с помощью указанных поправок. Технический результат: обеспечение возможности контроля объекта, позволяющего пренебречь сложностью геометрической формы контролируемого объекта, и обеспечение возможности идентифицировать дефекты в структуре контролируемого объекта независимо от толщины объекта. 5 н. и 5 з.п. ф-лы, 12 ил.

Description

Область техники
Изобретение относится к области неразрушающего контроля объектов с помощью ультразвука для выявления в них внутренних аномалий, таких как пористость, расслоение, трещины…, присутствующих в объеме контролируемого объекта, или дефектов склеивания, если контролируемый объект представляет собой соединение нескольких деталей.
Изобретение находит свое применение, в частности, для контроля деталей сложной геометрической формы, таких как лопатки и картеры лопаточных колес газотурбинных двигателей.
Уровень техники
Известны различные технологии неразрушающего контроля при помощи ультразвука. Известной технологией является контроль отражения, во время которого производят сканирование контролируемого объекта ультразвуковым пучком с определенным коэффициентом усиления и измеряют амплитуду пучка, отраженного объектом, для обнаружения возможных изменений во внутренней структуре объекта.
Однако способ контроля отражения не адаптирован для объектов, изготовленных из материала, сильно поглощающего ультразвук, например, такого как композиционные материалы. В настоящее время композиционные материалы используют для изготовления элементов газотурбинных двигателей, например лопаток или картеров лопаточных колес.
В этом случае наиболее подходящим способом контроля является ультразвуковой контроль с использованием представления типа "C-Scan". Это предполагает наличие доступа к двум противоположным сторонам контролируемой детали. При этом приемник располагают напротив излучателя, и он принимает энергию, которая прошла через деталь. Отражатели, такие как границы раздела или аномалии, обнаруживают по уменьшению этой энергии, однако локализовать их в толще детали невозможно.
На основании этого измерения амплитуды выполняют картографию, представляющую собой проекцию контролируемого объекта в направлении ультразвукового пучка, каждую точку которой окрашивают в зависимости от амплитуды. Такая картография, реализованная на уровне передней кромки лопатки газотурбинного двигателя, показана на фиг. 4а. Более темные зоны соответствуют зонам, в которых амплитуда ультразвукового пучка является слабой, то есть где ослабление является большим.
Однако уменьшение амплитуды ультразвукового пучка зависит одновременно от толщины материала, через который он проходит, и от дефектов, которые в нем могут встречаться; например, если в контролируемом объекте на пути ультразвукового пучка находится полость, ультразвуковой пучок через эту полость не проходит, и амплитуда при прохождении на уровне этой полости значительно уменьшается по сравнению с амплитудой первоначального излучения.
В случае, когда контролируемый объект имеет сложную геометрическую форму, например, как у лопаток газотурбинных двигателей или у картеров лопаточных колес, способ контроля прохождения ультразвука не позволяет отличить зону, содержащую дефект, от зоны, где материал имеет большую толщину, или от нарушения совмещения зондов, связанного с геометрией детали.
Например, на фиг. 5а левая часть фигуры соответствует ножке лопатки, а правая часть соответствует вершине лопатки, которая показана на фиг. 1. Левый конец картографии на фиг. 5а, соответствующий ножке лопатки, имеет темную окраску, указывающую на сильное поглощение ультразвука на этом уровне лопатки. Однако это сильное поглощение может быть связано с дефектом в ножке или происходить из-за толщины лопатки на этом уровне, и это невозможно определить при помощи этой картографии.
Поэтому существует потребность в способе контроля объекта, позволяющем пренебречь сложностью геометрической формы контролируемого объекта и идентифицировать дефекты в структуре контролируемого объекта независимо от толщины объекта.
Для этого способ может состоять в многократном сканировании одной и той же детали при помощи ультразвуковых пучков, имеющих при каждом сканировании и при каждом шаге разный коэффициент усиления. Однако, поскольку необходимо проверять все детали перед их использованием, этот способ характеризуется слишком большой потерей времени.
Сущность изобретения
Изобретение призвано предложить способ контроля объекта, позволяющий сразу идентифицировать дефекты, присутствующие в структуре объекта.
Другим техническим результатом изобретения является возможность применения при любой геометрической форме контролируемого объекта.
В связи с этим объектом изобретения является способ контроля объекта при помощи ультразвука, в котором осуществляют сканирование указанного объекта ультразвуковым пучком и измерение амплитуды ультразвукового пучка, проходящего через указанный объект, при этом указанное измерение включает в себя преобразование ультразвукового пучка в электрический сигнал, применение коэффициента усиления к указанному сигналу и измерение амплитуды указанного сигнала, чтобы на ее основании вывести картографию, в которой каждая точка поверхности проекции указанного объекта в направлении экспозиции связана с амплитудой ультразвукового пучка, проходящего к указанной точке через указанный объект, при этом способ характеризуется тем, что содержит следующие этапы:
- осуществляют указанное сканирование и указанное измерение амплитуды на контрольной детали, имеющей геометрическую форму, идентичную с контролируемым объектом, чтобы на ее основании вывести картографию указанной детали, при этом коэффициент усиления, применяемый для измерения амплитуды, является заранее определенным контрольным коэффициентом усиления,
- для множества точек картографии контрольной детали определяют поправки коэффициента усиления для коррекции контрольного коэффициента усиления в соответствующих точках сканирования, чтобы получить постоянную для всех точек картографии амплитуду ультразвукового пучка, проходящего через контрольную деталь,
- осуществляют указанное сканирование и указанное измерение амплитуды на контролируемом объекте, применяя к различным точках сканирования коэффициент усиления, соответствующий контрольному коэффициенту усиления, скорректированному при помощи ранее определенных поправок коэффициента усиления.
Предпочтительно, но факультативно заявленный способ дополнительно имеет по меньшей мере один из следующих признаков:
- на основании указанного измерения амплитуды на контролируемом объекте выводят картографию объекта и анализируют полученную таким образом картографию, чтобы обнаружить возможную аномалию относительно амплитуды, проходящей через объект;
- контролируемый объект и контрольная деталь являются осесимметричными, направление экспозиции ультразвукового пучка является радиальным по отношению к оси симметрии, и контрольную деталь сканируют по линии указанной детали на пересечении поверхности контрольной детали с радиальной плоскостью;
- контролируемый объект и контрольная деталь содержат композиционный материал;
- постоянная амплитуда, проходящая через контрольную деталь, превышает 60% амплитуды излучаемого ультразвукового пучка, предпочтительно составляет от 70 до 90% указанной амплитуды и предпочтительно равна 80% указанной амплитуды;
- поправку коэффициента усиления, применяемую к контрольному коэффициенту усиления в точке сканирования, определяют одновременно со сканированием соответствующей точки контрольной детали.
Объектом изобретения является также применение способа контроля для контроля лопатки, в частности лопатки, выполненной из композиционного материала и дополнительно содержащей усиление из металла, приклеенное к ее передней кромке, при этом указанный способ позволяет обнаруживать возможные аномалии склеивания, или для контроля картера лопаточного колеса.
Объектом изобретения является также система контроля объекта с помощью ультразвука для осуществления описанного выше способа контроля, содержащая:
- зонд, излучающий ультразвуковой пучок, и средства управления сканированием зонда, выполненные с возможностью осуществления сканирования указанного объекта ультразвуковым пучком, излучаемым зондом,
- приемник ультразвука, выполненный с возможностью преобразования ультразвукового пучка, проходящего через указанный объект, в электрический сигнал, и
- блок обработки, содержащий усилитель, выполненный с возможностью применения коэффициента усиления к электрическому сигналу, принимаемому приемником, и блок управления, выполненный с возможностью измерения амплитуды усиленного сигнала и с возможностью выведения на основании указанного измерения амплитуды картографии, в которой каждая точка поверхности проекции указанного объекта в направлении экспозиции связана с амплитудой, проходящей к указанной точке через указанный объект,
при этом система отличается тем, что блок управления дополнительно выполнен с возможностью определения для множества точек картографии, полученной на основании сканирования контрольной детали ультразвуковым пучком с заранее определенным коэффициентом усиления, поправок коэффициента усиления, применяемых к контрольному коэффициенту усиления в соответствующих точках сканирования для получения постоянной амплитуды (Ас), проходящей через контрольную деталь, для всех точек картографии, и с возможностью управления усилителем таким образом, чтобы во время сканирования и указанного измерения амплитуды на контролируемом объекте применять в различных точках сканирования ультразвуковым пучком коэффициент усиления, соответствующий контрольному коэффициенту усиления, скорректированному в зависимости от определенных таким образом поправок коэффициента усиления.
Предложенный способ контроля позволяет пренебречь геометрией объекта, и уменьшение энергии, отображаемое на картографии в результате контроля, связано только со структурными дефектами объекта.
Действительно, использование контрольной детали, о которой известно, что она не имеет дефектов, позволяет адаптировать коэффициент усиления сигнала принимаемого ультразвукового пучка к толщине контролируемого объекта на уровне точки экспозиции. Так, амплитуду ультразвукового пучка изменяют таким образом, чтобы казалось, что объект имеет постоянную толщину. В результате изменение проходящей амплитуды может быть связано только с дефектами контролируемого объекта, а изменения, связанные с толщиной объекта, исключаются.
Этот способ позволяет быстрее и надежнее контролировать детали, имеющие сложную геометрическую форму.
Описание фигур
Другие признаки, задачи и преимущества настоящего изобретения будут более очевидны из нижеследующего подробного описания, представленного в качестве не ограничительного примера, со ссылками на прилагаемые фигуры, на которых:
фиг. 1 (уже описана) - вид лопатки газотурбинного двигателя;
фиг. 2 - схематичный вид системы контроля при помощи ультразвука;
фиг. 3 - основные этапы способа контроля при помощи ультразвука;
фиг. 4а и 4b - картографии контрольной лопатки, полученные соответственно перед и после коррекции коэффициента усиления сигнала принимаемого ультразвука;
фиг. 5а и 5b (фиг. 5а уже описана) - картографии контролируемой лопатки, полученные соответственно перед и после коррекции коэффициента усиления сигнала принимаемого ультразвука;
фиг. 6 - осевой профиль картера лопаточного колеса газотурбинного двигателя;
фиг. 7а и 7b - картографии фланца картера лопаточного колеса, полученные соответственно перед и после коррекции коэффициента усиления сигнала принимаемого ультразвука;
фиг. 8а и 8b - картографии картера лопаточного колеса, полученные соответственно перед и после коррекции коэффициента усиления сигнала принимаемого ультразвука.
Варианты осуществления изобретения
На фиг. 2 схематично представлена система 100 контроля объекта О при помощи ультразвука, используемая для осуществления описанного ниже способа.
Эта система содержит зонд 110, который излучает ультразвуковой пучок и который перемещают по заранее определенному пути при помощи средств 120 управления сканированием указанного зонда.
С другой стороны объекта О расположен приемник 130.
Зонд 110 и приемник 130 представляют собой пьезоэлектрические преобразователи, выполненные с возможностью преобразования электрического сигнала в механическую волну и наоборот. Следовательно, зонд и приемник могут меняться ролями.
В данном случае зонд возбуждают электрически при помощи сигнала, выдаваемого генератором 141 блока 140 обработки, для излучения ультразвуковых волн, и приемник 130 преобразует ультразвуковые волны, прошедшие через контролируемый объект, в электрический сигнал.
Амплитуду ультразвукового пучка, прошедшего через объект, измеряют следующим образом. Преобразованный приемником электрический сигнал поступает в блок 140 обработки, который содержит усилитель 142 для усиления электрического сигнала при помощи необходимого коэффициента усиления, при этом указанный коэффициент усиления соответствует коэффициенту усиления по амплитуде ультразвукового пучка, прошедшего через объект О. Блок обработки дополнительно содержит блок 143 управления, который предпочтительно может быть процессором и который измеряет затем амплитуду усиленного таким образом электрического сигнала, при этом указанная амплитуда соответствует амплитуде ультразвукового пучка.
Блок 143 управления связывает также с каждой точкой сканирования контролируемого объекта амплитуду ультразвукового пучка, прошедшего через объект в месте указанной точки сканирования. В настоящей заявке под словом «картография» следует понимать установление соответствия между точками и соответствующей амплитудой, независимо от того, сопровождается оно или нет отображением объекта в двух измерениях, где каждая точка сканирования имеет свой цвет, зависящий от связанной с ней прошедшей амплитуды.
Предпочтительно, но факультативно система 100 контроля дополнительно содержит монитор 150 для отображения указанной картографии.
Блок 142 управления выполнен также с возможностью управления коэффициентом усиления, применяемым усилителем 142 к ультразвуковому пучку, принимаемому приемником 130, что будет описано ниже.
На фиг. 3 представлены основные этапы способа контроля объекта при помощи прохождения ультразвука, осуществляемого вышеупомянутой системой.
Этот способ включает в себя осуществление контроля объекта при помощи прохождения ультразвука типа "C-Scan", который содержит первый этап измерения, во время которого контролируемый объект сканируют ультразвуковым пучком, усиливая сигнал, полученный из ультразвука, прошедшего через объект, при помощи определенного коэффициента усиления, и второй этап интерпретации, во время которого на основании этих измерений амплитуды получают картографию объекта в двух измерениях, причем эта картография является проекцией контролируемого объекта в направлении экспозиции ультразвукового пучка. Объект показан на ней в цвете или в оттенках серого, при этом каждая точка картографии связана по своему цвету с амплитудой ультразвукового пучка, прошедшей через указанный объект.
Этот контроль сначала осуществляют на контрольной детали во время этапа инициализации 1000, чтобы на основании его вывести для этой детали поправки коэффициента усиления прошедшего сигнала для применения к коэффициенту усиления усилителя 142 таким образом, чтобы амплитуда ультразвука, проходящего через указанную деталь, была постоянной.
Затем способ содержит собственно этап контроля 2000 каждого контролируемого объекта О, включающий применение контроля типа "C-Scan" с использованием в качестве коэффициента усиления принимаемого ультразвука коэффициент усиления, скорректированный при помощи поправок, определенных во время этапа инициализации.
Далее следует подробное описание этапа инициализации 1000, применяемого для контрольной детали.
Контрольная деталь является деталью, имеющей такую же геометрию, то есть такие же размеры, что и контролируемый объект. Например, если контролируемым объектом является лопатка газотурбинного двигателя, контрольной деталью является лопатка такой же конструкции.
Кроме того, контрольную деталь выбирают и контролируют при помощи других средств, чтобы убедиться, что она не имеет дефектов.
Во время первого подэтапа 1100 контрольную деталь сканируют ультразвуковым пучком, излучаемым зондом с заранее определенной амплитудой As.
Приемник принимает ультразвуковой пучок и передает соответствующий электрический сигнал в блок обработки.
Блок 143 управления блока обработки измеряет амплитуду At ультразвука, при заранее определенном контрольном коэффициенте усиления Pref усилителя 142, прошедшего через указанную деталь, в каждой точке сканирования и на ее основании выводит в ходе подэтапа 1200 картографию, которая с каждой точкой сканирования связывает амплитуду ультразвука, прошедшего на уровне указанной точки.
При этом в ходе подэтапа 1300 блок управления определяет в каждой точке сканирования коэффициент усиления Gc принятой энергии, который необходимо выбрать таким образом, чтобы амплитуда ультразвука, проходящего через указанную деталь, была постоянной для всех точек сканирования, и на этом основании выводит список поправок для применения к контрольному коэффициенту усиления Gref в каждой точке сканирования с целью получения скорректированного коэффициента усиления Gc.
Это определение поправок коэффициента усиления можно осуществить после завершения сканирования всей детали. Альтернативно и предпочтительно определение поправок коэффициента усиления можно осуществлять в реальном времени, то есть определение и применение поправки к контрольному коэффициенту усиления Gref на уровне точки сканирования детали осуществляют в момент сканирования указанной точки при помощи блока 143 управления.
Предпочтительно постоянная амплитуда Ac ультразвука, прошедшего со скорректированным коэффициентом усиления превышает 60% амплитуды As ультразвука, излучаемого зондом, что обеспечивает затем хорошее разрешение считываемых данных. Предпочтительно амплитуда ультразвука со скорректированным коэффициентом усиления составляет от 70 до 90% амплитуды As излучаемого ультразвука и предпочтительно равна примерно 80%. Это представляет собой хороший компромисс между амплитудой и достигаемым разрешением.
Таким образом, получают таблицу, аналогичную представленной ниже таблице, в которой с каждой точкой сканирования связывают поправку коэффициента усиления в зависимости от амплитуды ультразвука, прошедшего по время контроля контрольной детали:
Figure 00000001
Получение постоянной скорректированной прошедшей амплитуды Ас для контрольной детали позволяет пренебречь изменениями толщины детали на уровне различных точек сканирования. Следовательно, при применении в дальнейшем коэффициента усиления Gc, скорректированного при помощи указанных поправок на контролируемом объекте, имеющем такую же геометрическую форму, что и контрольная деталь, изменение прошедшей амплитуды будет прямым результатом присутствия дефекта в структуре контролируемого объекта.
На фиг. 4а показана картография, полученная для контрольной детали с применением контрольного коэффициента усиления Gref ультразвука, а на фиг. 4b - с применением скорректированного коэффициента усиления Gc. На этой картографии хорошо видно, что изменения в прошедшей амплитуде, связанные с изменениями толщины детали, исключены и что прошедшая амплитуда Ac после коррекции является постоянной.
Далее опять со ссылками на фиг. 3 следует описание этапа контроля 2000 объекта.
Как было указано выше, этот объект должен иметь такую же геометрическую форму и такую же структуру, что и контрольная деталь, чтобы можно было применять список поправок, составленный для точек сканирования.
Во время подэтапа 2100 объект сканируют ультразвуковым пучком, коэффициентом усиления которого в каждой точке сканирования является скорректированный коэффициент усиления Gc, то есть контрольный коэффициент усиления Gref, к которому применили ранее определенные поправки.
Приемник принимает ультразвуковой пучок, и блок управления измеряет амплитуду сигнала, усиленного при помощи скорректированного коэффициента усиления.
В ходе подэтапа 2200 блок 143 управления реализует картографию контролируемого объекта, связывая с каждой точкой сканирования амплитуду ультразвука, прошедшего через объект и принятого приемником. Предпочтительно эту картографию выводят на монитор во время этапа 2300, при этом каждая точка сканирования показана в цвете или в оттенке серого, характеризующем степень ослабления прошедшей амплитуды или саму прошедшую амплитуду.
На фиг.5а и 5b показаны картографии, полученные для лопатки газотурбинного двигателя соответственно с не скорректированным и со скорректированным коэффициентом усиления принятого ультразвука.
Эта лопатка 10 газотурбинного двигателя выполнена из композиционного материала и имеет металлическое армирование 11 на передней кромке, как показано на фиг. 1. Способ контроля применяют, в частности, для идентификации дефектов склеивания армирования с передней кромкой. Для этого дефекты склеивания были смоделированы на тестируемой лопатке, показанной на фиг. 5а и 5b, располагая вставки из поглощающего материала между передней кромкой лопатки и металлическим армированием.
На фиг. 5b показано, что вставки видны намного лучше и их форма является более четкой после применения поправок коэффициента усиления к сигналу принятого ультразвука.
Анализ полученной картографии, осуществляемый во время этапа 2400 либо оператором, либо автоматически, например, путем установления порога прошедшей амплитуды и сравнения значений, полученных в различных точках сканирования, с указанным порогом, позволяет очень легко обнаружить и визуально наблюдать на фигурах аномалии на основании амплитуды, прошедшей через деталь, которые могут соответствовать дефектам во внутренней структуре исследуемых объектов. Таким образом, этот способ позволяет выявить дефекты быстрее, чем известные до настоящего времени способы.
Кроме того, после определения поправок коэффициента усиления для данной геометрической формы эти поправки можно применять для всех деталей такой же геометрической формы. Следовательно, этап 2000 контроля можно повторять для каждого нового контролируемого объекта, не возвращаясь к этапу 1000, как показано на фиг. 3, с этапами 2000' и 2000''.
Согласно частному варианту выполнения, контрольная деталь и контролируемый объект являются осесимметричными, то есть имеют симметрию вращения вокруг оси, и их поверхность получена в результате вращения линии вокруг оси симметрии. Это относится, например, к картеру лопаточного колеса газотурбинного двигателя.
Изменение толщины такой детали в радиальном направлении вокруг оси является, таким образом, идентичным по всей окружности детали. На фиг. 6 показан пример профиля изменения толщины картера газотурбинного двигателя.
В этом случае можно упростить осуществление этапа 1000 инициализации способа, определяя список поправок коэффициента усиления только для радиального профиля детали, причем эти поправки коэффициента усиления можно транспонировать на всю окружность детали.
Следовательно, на этапе 1100 сканирования контрольной детали ультразвуковым пучком направление экспозиции ультразвукового пучка является радиальным относительно оси симметрии, и контрольную деталь сканируют по линии указанной детали на пересечении поверхности контрольной детали с радиальной плоскостью. Предпочтительно контрольную деталь сканируют только по одной линии, однако можно также повторять сканирование по нескольким линиям для проверки полученных поправок коэффициента усиления.
Затем на этапе 2000 контроля объекта весь исследуемый осесимметричный объект зондируют по линиям сканирования ультразвуковым пучком, причем эти линии идентичны линии сканирования, реализованной для получения поправок коэффициента усиления, применяя для каждой точки указанной линии сканирования соответствующую поправку.
Способ можно применять, в частности, для контроля картеров лопаточных колес газотурбинного двигателя из композиционного материала с целью обнаружения дефектов типа пористости и расслоения в материале, в том числе на уровне фланца, обеспечивающего крепление картера на различных элементах газотурбинного двигателя, причем этот фланец имеет габарит, не позволяющий осуществлять его контроль в небольшом радиусе (угол 90°) и приводящий к нарушению совмещения зондов, то есть к потере сигнала.
На фиг. 7а и 7b показана картография, полученная для фланца картера лопаточного колеса до и после применения поправок коэффициента усиления; изображение, полученное со скорректированной амплитудой, позволяет более легко локализовать и определить размеры дефектов, присутствующих в детали.
Точно так же, на фиг. 8а и 8b показана картография, полученная для картера на уровне его проточного тракта до и после применения поправок коэффициента усиления. Здесь тоже намного нагляднее просматриваются квадратные дефекты в структуре картера.
Предложенный способ контроля объектов ни в коем случае не ограничивается одним типом контролируемых объектов, и его можно применять для лопаток газотурбинных двигателей или для картеров лопаточных колес газотурбинного двигателя или для любого другого объекта, имеющего сложную геометрическую форму с многочисленными изменениями толщины.
В целом, изобретение можно применять для любого объекта, выполненного из материала с высокой степенью поглощения ультразвука, такого как композиционный материал, и, в частности, из композиционного материала, тканого 3D или 3D интерлок, то есть содержащего структуру армирования, заключенную в матрицу, например, из полимерного материала.
Таким образом, способ позволяет легко контролировать эти объекты, а также сразу визуально наблюдать дефекты, которые могут в них присутствовать.

Claims (18)

1. Способ контроля объекта (О) при помощи ультразвука, включающий сканирование указанного объекта ультразвуковым пучком и измерение амплитуды ультразвукового пучка, прошедшего через указанный объект (О), при этом указанное измерение включает в себя преобразование ультразвукового пучка в электрический сигнал, применение коэффициента усиления к указанному сигналу и измерение амплитуды указанного сигнала, с тем чтобы на основании измеренной амплитуды вывести картографию, в которой каждая точка поверхности проекции указанного объекта в направлении экспозиции связана с амплитудой ультразвукового пучка, прошедшего к указанной точке через указанный объект, отличающийся тем, что:
- осуществляют указанное сканирование и указанное измерение амплитуды (1100) на контрольной детали, имеющей геометрическую форму, идентичную с контролируемым объектом, чтобы из этого вывести (1200) картографию указанной детали, при этом коэффициент усиления, применяемый для измерения амплитуды, является заранее определенным контрольным коэффициентом усиления (Gref),
- для множества точек картографии контрольной детали определяют (1300) поправки коэффициента усиления для коррекции контрольного коэффициента усиления (Gref) в соответствующих точках сканирования таким образом, чтобы получить постоянную для всех точек картографии амплитуду (Ас) ультразвукового пучка, прошедшего через контрольную деталь,
- осуществляют указанное сканирование и указанное измерение амплитуды (2100) на контролируемом объекте (О), применяя к различным точкам сканирования коэффициент усиления (Gc), соответствующий контрольному коэффициенту усиления (Gref), скорректированному при помощи ранее определенных поправок к коэффициенту усиления.
2. Способ по п. 1, в котором на основании указанного измерения амплитуды на контролируемом объекте (О) выводят картографию объекта (2200) и анализируют (2300) полученную таким образом картографию, чтобы обнаружить возможную аномалию, касающуюся амплитуды, прошедшей через объект.
3. Способ контроля по п. 1, в котором контролируемый объект и контрольная деталь являются осесимметричными, при этом направление экспозиции ультразвукового пучка является радиальным по отношению к оси симметрии, и контрольную деталь сканируют по линии указанной детали на пересечении поверхности контрольной детали с радиальной плоскостью.
4. Способ контроля по п. 1, в котором контролируемый объект и контрольная деталь содержат композиционный материал.
5. Способ контроля по п. 1, в котором постоянная амплитуда (Ас), прошедшая через контрольную деталь, превышает 60% амплитуды (As) излучаемого ультразвукового пучка, предпочтительно составляет от 70 до 90% указанной амплитуды и предпочтительно равна 80% указанной амплитуды.
6. Способ контроля по п. 1, в котором поправку коэффициента усиления, применяемую к контрольному коэффициенту усиления (Gref) в точке сканирования, определяют одновременно со сканированием соответствующей точки контрольной детали.
7. Применение способа по любому из пп. 1-6 для контроля лопатки (10).
8. Применение способа по п. 3 для контроля картера лопаточного колеса.
9. Применение способа по любому из пп. 1-6 для контроля лопатки (10) вентилятора газотурбинного двигателя, при этом указанная лопатка выполнена из композиционного материала и дополнительно содержит армирование (11) из металла, приклеенное к ее передней кромке, при этом указанный способ позволяет обнаруживать возможные аномалии склеивания.
10. Система (100) контроля объекта с помощью ультразвука для осуществления способа по любому из пп. 1-6, содержащая:
- зонд (110), излучающий ультразвуковой пучок, и средства (120) управления сканированием зонда, выполненные с возможностью осуществления сканирования указанного объекта ультразвуковым пучком, излучаемым зондом,
- приемник (130) ультразвука, выполненный с возможностью преобразования ультразвукового пучка, прошедшего через указанный объект, в электрический сигнал, и
- блок (140) обработки, содержащий усилитель (142), выполненный с возможностью применения коэффициента усиления к электрическому сигналу, получаемому приемником (130), и блок (143) управления, выполненный с возможностью измерения амплитуды усиленного сигнала и с возможностью выведения на основании указанного измерения амплитуды картографии, в которой каждая точка поверхности проекции указанного объекта в направлении экспозиции связана с амплитудой, прошедшей к указанной точке через указанный объект,
отличающаяся тем, что блок (143) управления дополнительно выполнен с возможностью определения для множества точек картографии, реализуемой на основании сканирования контрольной детали ультразвуковым пучком с заранее определенным контрольным коэффициентом усиления (Gref), поправок к коэффициенту усиления, применяемых к контрольному коэффициенту усиления (Gref) в соответствующих точках сканирования для получения постоянной амплитуды (Ас), прошедшей через контрольную деталь, для всех точек картографии,
и с возможностью управления усилителем (142) таким образом, чтобы во время сканирования и указанного измерения амплитуды на контролируемом объекте применять в различных точках сканирования ультразвуковым пучком коэффициент усиления (Gc), соответствующий контрольному коэффициенту усиления (Gref), скорректированному в соответствии с определенными таким образом поправками к коэффициенту усиления.
RU2015156228A 2013-05-30 2014-05-22 Усовершенствованный способ контроля с помощью ультразвука RU2639585C2 (ru)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1354956 2013-05-30
FR1354956A FR3006447B1 (fr) 2013-05-30 2013-05-30 Procede d'inspection par transmission d'ultrasons ameliore
PCT/FR2014/051202 WO2014191661A1 (fr) 2013-05-30 2014-05-22 Procede d'inspection par transmission d'ultrasons ameliore

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2015156228A RU2015156228A (ru) 2017-07-06
RU2639585C2 true RU2639585C2 (ru) 2017-12-21

Family

ID=49054754

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015156228A RU2639585C2 (ru) 2013-05-30 2014-05-22 Усовершенствованный способ контроля с помощью ультразвука

Country Status (9)

Country Link
US (1) US10041828B2 (ru)
EP (1) EP3004864B1 (ru)
JP (1) JP6441321B2 (ru)
CN (1) CN105247362B (ru)
BR (1) BR112015029618B1 (ru)
CA (1) CA2912809C (ru)
FR (1) FR3006447B1 (ru)
RU (1) RU2639585C2 (ru)
WO (1) WO2014191661A1 (ru)

Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10338036B2 (en) * 2014-05-01 2019-07-02 TecScan Systems Inc. Method and apparatus for scanning a test object and correcting for gain
FR3068134B1 (fr) * 2017-06-23 2021-01-08 Vallourec Tubes France Controle non destructif pour produit tubulaire a forme complexe
CN107677730A (zh) * 2017-08-07 2018-02-09 中材科技（阜宁）风电叶片有限公司 风电叶片前缘粘接区的无损检测方法
US10473593B1 (en) 2018-05-04 2019-11-12 United Technologies Corporation System and method for damage detection by cast shadows
US11079285B2 (en) 2018-05-04 2021-08-03 Raytheon Technologies Corporation Automated analysis of thermally-sensitive coating and method therefor
US10685433B2 (en) 2018-05-04 2020-06-16 Raytheon Technologies Corporation Nondestructive coating imperfection detection system and method therefor
US10928362B2 (en) 2018-05-04 2021-02-23 Raytheon Technologies Corporation Nondestructive inspection using dual pulse-echo ultrasonics and method therefor
US11268881B2 (en) 2018-05-04 2022-03-08 Raytheon Technologies Corporation System and method for fan blade rotor disk and gear inspection
US10958843B2 (en) 2018-05-04 2021-03-23 Raytheon Technologies Corporation Multi-camera system for simultaneous registration and zoomed imagery
US10943320B2 (en) 2018-05-04 2021-03-09 Raytheon Technologies Corporation System and method for robotic inspection
US10914191B2 (en) 2018-05-04 2021-02-09 Raytheon Technologies Corporation System and method for in situ airfoil inspection
US10902664B2 (en) 2018-05-04 2021-01-26 Raytheon Technologies Corporation System and method for detecting damage using two-dimensional imagery and three-dimensional model
US10488371B1 (en) * 2018-05-04 2019-11-26 United Technologies Corporation Nondestructive inspection using thermoacoustic imagery and method therefor
CN108645915A (zh) * 2018-05-07 2018-10-12 广东工业大学 一种超声感声屏、超声检测系统及方法
JP7112726B2 (ja) * 2018-08-10 2022-08-04 ヤマハファインテック株式会社 超音波検査装置、及び超音波検査方法
CN110398503A (zh) * 2019-02-27 2019-11-01 广西壮族自治区农业科学院 一种基于几何形态透射测量的植物病虫害检验方法
CA3138634C (en) 2021-03-04 2023-09-19 TecScan Systems Inc. System and method for scanning an object using an array of ultrasonic transducers
FR3127813A1 (fr) * 2021-10-05 2023-04-07 Safran Aircraft Engines Procede de mesure par ultrasons en transmission d’une piece mecanique d’une turbomachine d’aeronef

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB571817A (en) * 1942-09-02 1945-09-11 Wingfoot Corp Apparatus for ultra-sonic testing
SU1350605A1 (ru) * 1986-07-14 1987-11-07 Всесоюзный научно-исследовательский и конструкторско-технологический институт трубной промышленности Способ ультразвукового контрол качества соединений многослойных труб
US4881177A (en) * 1984-09-12 1989-11-14 Short Brothers Plc Ultrasonic scanning system
SU1649417A1 (ru) * 1988-08-02 1991-05-15 Предприятие П/Я А-7650 Устройство дл ультразвукового контрол труб
DE10258336B3 (de) * 2002-12-12 2004-04-15 Eurocopter Deutschland Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur zerstörungsfreien Werkstoffprüfung mittels Ultraschall
RU2295124C1 (ru) * 2005-07-18 2007-03-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский институт полимерных материалов" Способ ультразвукового контроля

Family Cites Families (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4004454A (en) * 1975-05-07 1977-01-25 Trw Inc. Ultrasonic inspection method of pulse reflection defect detection using a thru-transmission automatic distance-amplitude compensation
US4462082A (en) * 1981-09-17 1984-07-24 Rockwell International Corporation Automatic calibration system for ultrasonic inspection
JPS599555A (ja) * 1982-07-08 1984-01-18 Toshiba Corp 超音波探傷装置
US4607341A (en) * 1984-03-05 1986-08-19 Canadian Patents And Development Limited Device for determining properties of materials from a measurement of ultrasonic absorption
JPS63263467A (ja) * 1987-04-22 1988-10-31 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 超音波探傷方法
JPH03205552A (ja) * 1989-10-13 1991-09-09 Fuji Electric Co Ltd 飛行機翼の自動超音波探傷装置
US5241473A (en) * 1990-10-12 1993-08-31 Ken Ishihara Ultrasonic diagnostic apparatus for displaying motion of moving portion by superposing a plurality of differential images
AU1994892A (en) * 1991-05-07 1992-12-21 Dapco Industries Real-time ultrasonic testing system
JP3093054B2 (ja) * 1992-09-22 2000-10-03 川崎重工業株式会社 超音波探傷装置の自動感度調整方法及びその装置
CN1063848C (zh) * 1996-08-23 2001-03-28 中国航天工业总公司第二研究院第二总体设计部 热钢板在线自动化电磁超声探伤系统
US6220099B1 (en) * 1998-02-17 2001-04-24 Ce Nuclear Power Llc Apparatus and method for performing non-destructive inspections of large area aircraft structures
US6394646B1 (en) * 1999-04-16 2002-05-28 General Electric Company Method and apparatus for quantitative nondestructive evaluation of metal airfoils using high resolution transient thermography
JP4102710B2 (ja) * 2003-06-04 2008-06-18 富士重工業株式会社 中空構造物の構造診断方法及びその装置
US7819805B2 (en) * 2004-09-20 2010-10-26 Mgb Investments Limited Partnership Sub-nyquist sampling of acoustic signals in ultrasound imaging
US7520172B2 (en) * 2005-09-07 2009-04-21 The Boeing Company Inspection system for inspecting a structure and associated method
CN101495043B (zh) * 2005-10-14 2012-02-22 奥林巴斯Ndt公司 利用具有4x内插器的可调数字滤波器的超声波检测测量系统
US7606445B2 (en) * 2005-11-30 2009-10-20 General Electric Company Methods and systems for ultrasound inspection
WO2008005311A2 (en) * 2006-06-30 2008-01-10 Carnegie Mellon University Methods, apparatuses, and systems for damage detection
JP4910768B2 (ja) * 2007-02-28 2012-04-04 Ｊｆｅスチール株式会社 超音波探傷の校正方法及び管体の品質管理方法及び製造方法
US7823451B2 (en) * 2008-05-06 2010-11-02 The Boeing Company Pulse echo/through transmission ultrasonic testing
US8668434B2 (en) * 2009-09-02 2014-03-11 United Technologies Corporation Robust flow parameter model for component-level dynamic turbine system control
FR2959817B1 (fr) * 2010-05-10 2012-06-22 Snecma Procede de controle par ultrasons d'une piece composite.
CN101975821B (zh) * 2010-09-03 2011-12-21 中国人民解放军装甲兵工程学院 发动机旧曲轴内部缺陷的自动化超声波检测方法及装置
US8744793B2 (en) * 2010-10-20 2014-06-03 Sonix, Inc. Method and apparatus for adjusting the level of a response signal from an ultrasound transducer
US8747321B2 (en) * 2012-08-15 2014-06-10 Scidea Research, Inc. Structured random permutation pulse compression systems and methods
US10338036B2 (en) * 2014-05-01 2019-07-02 TecScan Systems Inc. Method and apparatus for scanning a test object and correcting for gain

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB571817A (en) * 1942-09-02 1945-09-11 Wingfoot Corp Apparatus for ultra-sonic testing
US4881177A (en) * 1984-09-12 1989-11-14 Short Brothers Plc Ultrasonic scanning system
SU1350605A1 (ru) * 1986-07-14 1987-11-07 Всесоюзный научно-исследовательский и конструкторско-технологический институт трубной промышленности Способ ультразвукового контрол качества соединений многослойных труб
SU1649417A1 (ru) * 1988-08-02 1991-05-15 Предприятие П/Я А-7650 Устройство дл ультразвукового контрол труб
DE10258336B3 (de) * 2002-12-12 2004-04-15 Eurocopter Deutschland Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur zerstörungsfreien Werkstoffprüfung mittels Ultraschall
RU2295124C1 (ru) * 2005-07-18 2007-03-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский институт полимерных материалов" Способ ультразвукового контроля

Also Published As

Publication number Publication date
JP2016520202A (ja) 2016-07-11
EP3004864B1 (fr) 2021-01-13
CA2912809C (fr) 2021-05-25
FR3006447B1 (fr) 2015-05-29
JP6441321B2 (ja) 2018-12-19
CN105247362A (zh) 2016-01-13
FR3006447A1 (fr) 2014-12-05
CN105247362B (zh) 2017-06-13
RU2015156228A (ru) 2017-07-06
CA2912809A1 (fr) 2014-12-04
US10041828B2 (en) 2018-08-07
US20160109283A1 (en) 2016-04-21
WO2014191661A1 (fr) 2014-12-04
BR112015029618A2 (pt) 2017-07-25
BR112015029618B1 (pt) 2020-12-01
EP3004864A1 (fr) 2016-04-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2639585C2 (ru) Усовершенствованный способ контроля с помощью ультразвука
RU2349911C2 (ru) Способ и устройство для определения дефектов в лопатке турбины
JP5441121B2 (ja) 内外径形状が変化する管状車軸の自動非破壊検査方法および装置
RU2360241C2 (ru) Способ и устройство для определения дефектов конструктивного элемента турбины
Dackermann et al. In situ assessment of structural timber using stress-wave measurements
KR101833467B1 (ko) 초음파를 통해 불균일 재료 내의 결함을 검출하고 특징화하는 방법
Vössing et al. Nondestructive assessment and imaging methods for internal inspection of timber. A review.
US7010982B2 (en) Method of ultrasonically inspecting airfoils
US20110016979A1 (en) Method for the non-destructive testing of a test object by way of ultrasound and apparatus therefor
EP2703806B1 (en) Non-destructive evaluation methods for aerospace components
KR20140137457A (ko) 위상 어레이 프로브 및 거리-이득-크기 결함 사이징을 사용하는 산업용 초음파 검사용 시스템 및 방법
CN109085245B (zh) 确定待测客体中缺陷的方法和超声波探伤仪
CN105445374A (zh) 核电汽轮机枞树型叶片根部超声相控阵检测方法
US8966984B2 (en) Method and apparatus for the manual non-destructive testing of tubular axle shafts with variable internal and external radius profiles
US20180231508A1 (en) Ultrasonic inspection configuration with beam overlap verification
US20130167645A1 (en) Method and device for determining an orientation of a defect present within a mechanical component
US11733211B2 (en) Method and device for testing a component non-destructively
CN104040329A (zh) 用于检测在检查对象内部的缺陷的方法和装置
KR101919027B1 (ko) 9％ Ｎｉ강 맞대기 용접부의 초음파 탐상 검사 방법
US20210364471A1 (en) Method for Creating an Evaluation Table for an Ultrasonic Inspection and Method for Ultrasonic Inspection
CN208296786U (zh) 一种螺栓检测仪
CN203364784U (zh) 齿轮裂纹自身高度快速检测系统
Nemytova et al. Comparative classification of flaws using ultrasonic-tomography methods and evaluation of the instantaneous frequency of echo signals
Kenderian et al. NDE methods for determining the materials properties of silicon carbide plates

Legal Events

Date Code Title Description
PD4A Correction of name of patent owner