用于檢查方形棒的相控陣無損檢查系統及其校準方法。為了校準目的，方形棒配置有橫跨方形棒的測試面的整個范圍的平行線狀凹槽。方形棒在校準期間沿探測器的非作用方向穿過探測器。對相控陣系統進行調節和校準，以使得相控陣探測器的各檢查通道從各凹槽接收到的回波幅度基本相等。在同一測試面上制造具有預期的典型裂縫的大小和形狀的裂縫，以使用來自已知裂縫的回波信號的幅度作為基線來對系統的靈敏度進行校準。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及相控陣超聲波應用，具體涉及。
技術介紹
在用于檢查圓形棒或 方形棒的在線超聲波相控陣系統中，剪切波(橫波，shear wave)通常用于檢查位于棒表面或位于棒表面下(面下，subsurface)的區域、即所謂的壁區。對于圓形棒檢查，通常在被檢查的棒周圍集中布置若干個圓形的PA探測器；各個PA探測器各自順時針(CW)和逆時針(CCW)發射相對于棒表面成一定角度(諸如40度)的剪切波束，以檢查表面區和面下區。對于方形棒檢查，通常以與棒的各個側面平行且位于各個側面上方的方式布置扁平線狀的PA探測器；各個PA探測器各自CW和CCW地從水耦合劑向相應的表面(例如上表面)發射約40度的剪切波束，并且聲波束傳輸至兩個相鄰的表面(例如，右垂直表面和左垂直表面)。在任何檢查之前，必須利用人為制造的一個或多個裂縫、通常為面下側鉆孔(SDH) 或表面凹槽來校準剪切波束的靈敏性。在綜述圓形棒檢查的〈〈Introduction to phased array ultrasonic technology applications (相控陣超聲波應用緒論)>> (ISBN 0-9735933-0-X)的第10. 2節中可以找到關于圓形棒在線檢查的描述。由于圓形棒的旋轉對稱性和可旋轉性，不難實現對圓形棒的校準。更具體而言， 當圓形校準棒中的近壁SDH或表面凹槽隨著棒一起繞棒軸旋轉時，所有聚焦法則(focal law)均可檢測到相同的裂縫，然后獲得檢測靈敏度，并利用檢查系統的軟件對檢測靈敏度進行補償。對于方形棒的校準，由于方形棒不具有旋轉對稱性，上述校準方法不適用。在概述利用SW波檢查方形棒表面的〈〈Advances in phased array ultrasonic technology applications (相控陣超聲波技術應用發展)>> (ISBN 0-9735933-4-2)的圖 7-105中可以找到現有的方形棒在線檢查方法，該文獻中的內容通過引用而并入本文。已進行了關于方形棒的剪切波通道校準方面的專利研究，未發現任何相關文獻。與超聲波檢查方形或矩形部件中的校準實踐相類似，通過在波束平面中平移PA 探測器，可以利用在表面加工出的用以進行檢查的面下SDH或表面凹槽來校準剪切波通道的靈敏度。更具體而言，在表面上加工出一系列不同深度的裂縫或聲音路徑以進行檢查，當 PA搜索單元移動到探測器作用平面中時，波束可以垂直地跨越裂縫，從而使得能夠檢測靈敏度。然而，對于在線檢查實踐，不便于使用這種校準方法，這是因為i)為了實現均勻布置在方形棒周圍的PA探測器的平移運動，移動機制可能變得非常復雜；ii)這種機制容易因為移動的反彈而引入PA探測器定位誤差。
技術實現思路
4所公開的專利技術涉及適于對用來檢查縱長的方形棒的相控陣系統進行校準的系統和方法。縱長的校準用方形棒被設置為在方形棒的測試面的整個范圍內具有平行線狀凹槽的陣列。在校準期間，方形棒沿探測器的軸方向穿過探測器。對相控陣系統進行調節和校準，以使得相控陣探測器從各個凹槽接收到的各個檢查波束的回波幅度基本相等。在優選實施例中，一種相控陣無損檢查系統被配置為對方形棒進行剪切波檢查， 所述相控陣無損檢查系統包括至少一個相控的探測器，其具有多個開口 部，各開口部具有至少一個超聲波檢查元件并且所述探測器施加有超聲波聚焦法則以形成包括多個超聲波束的線性掃描通道，所述超聲波束各自具有包括回波幅度的回波信號，并且所述超聲波束各自與所述開口部之一相對應；縱長的校準用方形棒，其具有作為四個測試面的四個側壁， 所述側壁至少之一具有幾乎橫跨所述測試面的整個范圍且縮進的平行線狀凹槽的陣列，所述線狀凹槽的長度方向與所述校準用方形棒的軸方向大致相同，所述校準用方形棒被配置為在檢查期間以軸方向與所述探測器的作用方向垂直的方式穿過所述探測器；其中，各檢查波束穿過所述凹槽至少之一，并且所述相控陣無損檢查系統被配置為，通過調節各超聲波檢查元件以使得與各凹槽相對應的各波束的回波幅度表現為基本相等，來進行所述探測器的平衡。所述校準用方形棒優選為大小和形狀與作為測試對象的方形棒的大小和形狀基本相同；所述凹槽略微傾斜，使得所述凹槽的長度方向相對于所述校準用方形棒的軸方向形成傾角α，并且凹槽間距d、凹槽長度L和所述傾角α之間的關系定義為如下d〈L sin a。所述傾角α在3度 5度的范圍內。所述相控陣無損檢查系統優選為還包括軟件或固件模塊，所述軟件或固件模塊能夠被執行，從而通過自動調節各超聲波檢查元件的增益、以使得與各凹槽相對應的各波束的回波幅度表現為基本相等來進行所述探測器的平衡；所述校準用方形棒還配置有位于所述測試面上或附近的已知的標準反射體，其中所述標準反射體具有根據一般測試對象所預期的典型裂縫的大小和形狀，所述相控陣無損檢查系統的靈敏度是通過將來自所述標準反射體的回波信號的基線幅度調節為預定操作水平來校準的。所述基線幅度優選為根據表示來自所述標準反射體的回波的波束中幅度最大的波束所獲得的。本專利技術包括用于對相控陣無損檢查系統和探測器進行校準的方法，所述相控陣無損檢查系統用于對方形棒進行剪切波檢查，所述探測器具有多個開口部，各開口部具有至少一個超聲波檢查元件并且所述探測器施加有超聲波聚焦法則以形成包括多個超聲波束的線性掃描通道，所述超聲波束各自具有包括回波幅度的回波信號，并且所述超聲波束各自與所述開口部之一相對應，所述方法包括提供縱長的校準用方形棒，所述校準用方形棒具有作為四個測試面的四個側壁，所述側壁至少之一具有幾乎橫跨所述測試面的整個范圍且縮進的平行線狀凹槽的陣列，所述線狀凹槽的長度方向與所述校準用方形棒的軸方向大致相同，所述校準用方形棒被配置為在檢查期間以軸方向與所述探測器的作用方向垂直的方式穿過所述探測器；使所述相控陣無損檢查系統工作，以使得波束穿過所述凹槽至少之一；以及通過調節各超聲波檢查元件以使得與各凹槽相對應的各波束的回波幅度表現為基本相等，來進行所述探測器的平衡。所述校準用方形棒優選為大小和形狀與作為測試對象的方形棒的大小和形狀基本相同；所述凹槽略微傾斜，使得所述凹槽的長度方向相對于所述校準用方形棒的軸方向形成傾角α ;以及使所述校準用方形棒設置有位于所述測試面上或附近的已知的標準反射體，所述標準反射體具有根據一般測試對象所預期的典型裂縫的大小和形狀，并通過將來自所述標準反射體的回波信號的基線幅度調節為預定操作水平，來對所述相控陣無損檢查系統的靈敏度進行校準。附圖說明圖1是根據本專利技術所公開的實施例采用在檢查表面(壁)上施加有平行凹槽的校準方形棒進行方形棒的剪切波通道校準的立體圖。圖2針對進行CW剪切波檢查的PA探測器之一示出圖1所示的剪切波通道校準裝置的截面圖。圖3是示出凹槽傾角α、凹槽長度L和凹槽間距d之間的幾何關系的圖，其中，當校準棒4沿棒軸方向移動并被剪切波束組2所掃描時，結束于側壁4b的各波束端部2a穿過凹槽3至少一次。圖4a示出根據本專利技術利用被制成為與棒軸平行的近壁側鉆孔(此后稱為SDH) 10 來校準剪切波靈敏度的校準步驟。圖4b示出利用被制成為與棒軸平行的表面凹槽來校準剪切波通道靈敏度。這里， 對波束2之一進行校準就足夠了。圖5是示出校 準步驟的流程圖。本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種相控陣無損檢查系統，用于對方形棒進行剪切波檢查，所述相控陣無損檢查系統包括：至少一個相控的探測器，其具有多個開口部，各開口部具有至少一個超聲波檢查元件并且所述探測器施加有超聲波聚焦法則以形成包括多個超聲波束的線性掃描通道，所述超聲波束各自具有包括回波幅度的回波信號，并且所述超聲波束各自與所述開口部之一相對應；縱長的校準用方形棒，其具有作為四個測試面的四個側壁，所述側壁至少之一具有幾乎橫跨所述測試面的整個范圍且縮進的平行線狀凹槽的陣列，所述線狀凹槽的長度方向與所述校準用方形棒的軸方向大致相同，所述校準用方形棒被配置為在檢查期間以軸方向與所述探測器的作用方向垂直的方式穿過所述探測器，其中，各檢查波束穿過所述凹槽至少之一，并且所述相控陣無損檢查系統被配置為，通過調節各超聲波檢查元件以使得與各凹槽相對應的各波束的回波幅度表現為基本相等，來進行所述探測器的平衡。
【技術特征摘要】
...
【專利技術屬性】
技術研發人員：張金馳，
申請(專利權)人：奧林巴斯NDT公司，
類型：發明
國別省市：
還沒有人留言評論。發表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。