專(zhuān)利名稱(chēng):超聲探傷的方法及其儀器的制作方法
這是一項(xiàng)關(guān)于無(wú)損超聲探傷的方法及其儀器的發(fā)明。適于探測(cè)由于時(shí)間的原因在固體件中，例如離心鑄造法制成的鋼管中產(chǎn)生的裂紋。
加熱奧氏體鋼管，如HK-40(含碳0.4%，鉻25%，鈮20%)。使氣體易于和水蒸氣接觸，形成抗熱鑄造管。奧氏體鋼管用離心鑄造法制造，以提高其耐腐蝕性，抗熱性和耐壓性能。許多這樣的鑄造鋼管焊到一起，達(dá)到規(guī)定的管長(zhǎng)。使用時(shí)，蒸氣和氣體原料壓入放有催化劑的鋼管中，由外加熱器加熱到高溫。因管子處于高溫高壓下，大約三年后，因加熱的管子外表面和冷的內(nèi)表面間的溫度差即因這一溫度差引起內(nèi)表面的缺陷，可能產(chǎn)生與時(shí)間有關(guān)的裂紋。以無(wú)損方式檢驗(yàn)裂紋，準(zhǔn)確掌握管子的剩余使用壽命，對(duì)鋼管的穩(wěn)定運(yùn)行和安全是非常重要的。
離心鑄造管裂紋的無(wú)損檢驗(yàn)方法有X線照相和超聲探測(cè)。
X射線照相檢驗(yàn)法對(duì)檢測(cè)在射線傳播方向上有一定線度的裂紋是有效的。如果這些裂紋的厚度等于或大于被測(cè)物體厚度的1%，且沿垂直于射線的傳播方向伸展，那么能夠有效地被檢出。而其他缺陷，比如劃痕，則不能為X照相法檢出，因此，X射線照相法在檢測(cè)精度上是很低的。
對(duì)相對(duì)均勻的鋼材，例如普通鍛鋼和鑄碳鋼，用超聲探傷檢查內(nèi)部裂紋是很有效的。我們已知道有各種超聲探傷方法。例如反射法透射法和共振法。有些超聲探傷法用一個(gè)或兩個(gè)超聲波探頭，垂直于被測(cè)物體或斜向被測(cè)物體發(fā)射超聲波，可以根據(jù)物體的形狀，裂紋的類(lèi)型和其它因素選擇不同的探測(cè)方法。
可是，對(duì)離心鑄造的奧氏體抗熱鋼管，在探測(cè)裂紋中一直有在一個(gè)困難。即管的材料使超聲波能量到被測(cè)點(diǎn)時(shí)衰減很大，且粗大的晶粒界面產(chǎn)生的反射使顯示圖象被許多回聲脈沖搞得很復(fù)雜。還有一個(gè)問(wèn)題是由于外管表面的鑄造表面的影響，使得透過(guò)鋼管達(dá)到須要的超聲波能量很困難。因此，用超聲探測(cè)奧氏體鑄造抗熱管的缺陷探出率不高，故未獲得人們足夠的信賴(lài)。
日本未審查的專(zhuān)利申請(qǐng)No.Sho58-47252披露了探測(cè)鋼管環(huán)形焊接部位裂紋的技術(shù)。在相對(duì)部位靠近焊縫，測(cè)量透射過(guò)焊縫的超聲波能量，按照求解方程，加上或減去三次的測(cè)量值，確定是否存在缺陷。但是，測(cè)量點(diǎn)的材料性質(zhì)不同，而材料性質(zhì)的差別又影響噪聲水平。再測(cè)，選擇的三個(gè)測(cè)量點(diǎn)并不總是具有好的精度。所以這種裂紋探傷技術(shù)的精度仍是較低的。
日本未審查專(zhuān)利申請(qǐng)No.Sho.59-99251中采用三個(gè)超聲探頭同樣遇到了上述問(wèn)題。
審請(qǐng)人已就補(bǔ)償材料衰減系數(shù)差的方法登記了日本專(zhuān)利申請(qǐng)No、59-146488，這種方法能解決由于各探頭發(fā)射和接收系數(shù)不同，超聲波波譜不同(離散譜)及未經(jīng)上材料性質(zhì)的差別而產(chǎn)生的超聲波能量的離散問(wèn)題。
此發(fā)明的一個(gè)內(nèi)容是提供超聲探傷方法，采用多個(gè)超聲波探頭，取一固定的值，探測(cè)不均勻的，大晶粒的奧氏體不銹鋼件的裂紋，而不受探頭發(fā)射和接收系數(shù)的不同，點(diǎn)入射和出射系數(shù)的差別，超聲波波譜的變化及未經(jīng)上材料性質(zhì)的不同的影響。
本發(fā)明的另一個(gè)內(nèi)容是提供完成上述方法的儀器。
根據(jù)這個(gè)發(fā)明，多個(gè)超聲波機(jī)能器置于被測(cè)物體的周?chē)?。其中之一受激，向被測(cè)物體區(qū)發(fā)出超聲波束，接收對(duì)應(yīng)發(fā)射超聲波束的反射和透射超聲波，然后測(cè)量反射波和透射波的聲壓，用反射波聲壓除以透射波聲壓，得到評(píng)價(jià)值。
本發(fā)明最好的一個(gè)具體裝置，四個(gè)超聲波換能器相互成一定角度置于被測(cè)物體區(qū)的周?chē)@四個(gè)換能器順序激發(fā)發(fā)出超聲波束，其中兩個(gè)，一個(gè)與發(fā)射器相鄰，一個(gè)與發(fā)射器相對(duì)，分別接收反射和透射的超聲波。
另一個(gè)具體裝置，兩個(gè)超聲換能器分別配置在被測(cè)區(qū)兩側(cè)，輪流發(fā)射超聲波束，同時(shí)啟動(dòng)，分別接收反射和透射超聲波。
第三個(gè)具體裝置，四個(gè)超聲換能器相互成一定角度分別置于區(qū)的四周，其中兩個(gè)輪流受激發(fā)射超聲波束，另兩個(gè)，一個(gè)與發(fā)射器相鄰，一個(gè)相對(duì)于換能器，分別接收反射和透射的超聲波。
第四個(gè)具體裝置，三個(gè)超聲換能器相互成一定角度分別置于區(qū)的四周，其中兩個(gè)，同時(shí)分別啟動(dòng)接收反射和透射的超聲波。
本發(fā)明的超聲探傷方法能用儀器完成。此儀器有多個(gè)換能器相對(duì)被測(cè)物體移動(dòng)。順序向被測(cè)物件區(qū)發(fā)出超聲波，并接收反射和透射波。把接收的超聲波轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，位置編碼器指明超聲波換能器與被測(cè)物體的相對(duì)位置且用來(lái)記錄位置信號(hào)以順序激發(fā)換能器及接收從換能器來(lái)的電信號(hào)。數(shù)字轉(zhuǎn)換器把收到的電信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。寄存器存貯數(shù)字信號(hào)，計(jì)算機(jī)處理從寄存器來(lái)的數(shù)字信號(hào)，用反射超聲波壓除以透射聲波壓。
上述方法，還包括一道選擇器，它順序選擇某一超聲換能器為發(fā)射器，選擇另兩個(gè)超聲換能器為接收反射和透射超聲波的接收器，超聲試驗(yàn)臺(tái)激動(dòng)既定的發(fā)射器并從即定的接收器接收電信號(hào)。
結(jié)合附圖及下面的描述，本發(fā)明的上述及其它內(nèi)容，特征及優(yōu)點(diǎn)將會(huì)更清楚，附圖中用圖例方法把發(fā)明極如地具體化。
圖一是一視圖，表示按本發(fā)明用四超聲探頭方法的結(jié)構(gòu)。
圖2a到圖Zh是一組圖，表示圍繞被測(cè)管不同園周角度，不同的探頭對(duì)之間，反射和透射超聲波能量的波形。
圖3，描述了從圖2a到圖Zh經(jīng)算術(shù)運(yùn)算得到的波形。
圖4，為發(fā)明的另一具體裝置，兩超聲探頭的結(jié)構(gòu)圖。
圖5，為用三個(gè)超聲探頭方法的具體裝置結(jié)構(gòu)圖。
圖6是更進(jìn)步的方法，用四個(gè)超聲探頭的具體結(jié)構(gòu)圖。
圖7表示圍繞被測(cè)管子的不同園周角度，一對(duì)探頭間的反射超聲波能量波形。
圖8表示圍繞被測(cè)管子的不同園周角度，一對(duì)探頭間的透射超聲能量波形。
圖9表示圍繞被測(cè)管子的不同園周角，按圖5的探頭排列測(cè)到的數(shù)據(jù)導(dǎo)出的評(píng)價(jià)值圖。
圖10，類(lèi)似圖9，表示由平均數(shù)據(jù)導(dǎo)出的評(píng)價(jià)值圖。
圖11，為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的流程方框圖。
參照?qǐng)D1闡述本發(fā)明的一個(gè)超聲波探傷方法。在圖1中，超聲波探傷方法檢查一加熱的奧氏體抗熱鑄鋼管。當(dāng)然，本發(fā)明也適于檢查那一點(diǎn)的板材缺陷，還適于由晶粒所產(chǎn)生的高燥聲材料制成的管子和板材。
如圖1所示，四個(gè)超聲波探傷探頭或換能器A、B、C、D圍繞被測(cè)管子1配置，超聲波探頭A、B、C、D安放如下產(chǎn)生的超聲波穿過(guò)鋼管1的軸線和園周，并為沿鋼管1的園周伸展的內(nèi)部缺陷O反射。更具體地說(shuō)當(dāng)探頭A受起發(fā)射超聲波束時(shí)，將探頭B接收從缺陷0反射的超聲波。而探頭C接收透射過(guò)缺陷0的超聲波束。當(dāng)其它的探頭B、C、D分別受激發(fā)射超聲波束時(shí)，探頭組A、D，或D，A或C、B同樣做為接收器接收反射和透射超聲波能。管1中的超聲波束經(jīng)由箭頭示于圖一。
四個(gè)探頭A、B、C、D順序受激做為發(fā)射器發(fā)射超聲波束時(shí)，相應(yīng)的探頭對(duì)則順序接收反射和透射超聲波。
如上超聲波順序發(fā)射和接收過(guò)程的結(jié)果，四個(gè)探頭A、B、C、D順序測(cè)量到四個(gè)超聲波反射能或聲壓，PAB、PBA、PCD、PDC和四個(gè)透射超聲波能或聲壓，PAC、PCA，PDB，PBD。
所接收的聲壓表示如下反射PAB＝PA·ζA·ξAO·δAB·ξOB·ηB。
PBA＝PB·ζB·ξBO·δBA·ξOA·ηA。
PCD＝PC·ζC·ξCO·δCD·ξOD·ηD。
PDC＝PD·ζD·ξDO·δDC·ξOC·ηC。
透射PAC＝PA·ζA·ξAO·γAC·ξOC·ηCPCA＝PC·ζC·ξCO·γCA·ξOA·ηAPDB＝PD·ζD·ξDO·γDB·ξOB·ηBPBD＝PB·ζB·ξBO·γBD·ξOD·ηD其中PAB(PBA、PCD、PDC、PAC、PCA、PDB、PBD)探頭A(B、C、D、A、C、D、B)發(fā)射的超聲波為探頭B(A、D、C、D、A、B、D)接收。
PA(PB、PC、PD)探頭A(B、C、D)發(fā)射的聲壓。
ζA(ζB、ζC、ζD)探頭A(B、C、D)的發(fā)射系數(shù)。包括管表面的入射系數(shù)。
ξAO(ξBO、ξCO、ξDO、ξDA、ξDB、ξDC、ξOD)各種影響因素。如基于波形和探頭A(或缺陷)(B、C、D、D，O，D，O)到缺陷(或探頭)(O，O，O，A，B，C，D)未經(jīng)上未長(zhǎng)，品格產(chǎn)生的超聲波彌散，及材料性質(zhì)的差別引起的彌散。
δAB(δBA、δCD、δDC)探頭A(B、C、D)到探頭B(A、D、C)的缺陷反射系數(shù)。
γAC(γCA、γDB、γBD)未從探頭A(C、C、B)到探頭C(A、B、C)的缺陷透射系數(shù)。
ηA(ηB、ηC、ηD)探頭A(B、C、D)的接收系數(shù)(包括管表面的射出系數(shù))。
四個(gè)反射聲壓的積除以四個(gè)透射聲壓的積于是(反射聲壓的積)/(透射聲壓的積) ＝ (PAB×PBA×PCD×PDC)/(PAC×PCA×PDB×PBD)＝ (δAB×δBA×δCD×δDC)/(γAC×γCA×γDB×γBD)＝僅與缺陷形狀有關(guān)的常數(shù)＝Kc4上述數(shù)字運(yùn)算已為實(shí)驗(yàn)所驗(yàn)證，以圖1配置超聲探頭，受激產(chǎn)生1MHz頻率的超聲波對(duì)鋼管做了探測(cè)，鋼管外徑為123mm，內(nèi)徑為83.6mm在1/2管壁厚處有19.7mm厚，沿園周長(zhǎng)20mm多的缺陷。結(jié)果示于圖2a到2h。
圖2a到2h中的每一幅圖中，水平軸為圍繞鋼管的園周角，縱軸為相應(yīng)接收的聲壓。圖2a為探頭A發(fā)射超聲波，探頭B接收缺陷反射的超聲波，圖2b為探頭A發(fā)出的超聲波，透射過(guò)缺陷，探頭C接收的聲壓。圖2c為探頭B發(fā)出超聲波，被缺陷反射后，探頭A所接收的聲壓，圖2d為探頭C發(fā)出的超聲波，透射過(guò)缺陷，為探頭C接收的聲壓。圖2c為探頭C發(fā)出的超聲波，經(jīng)缺陷反射，被探頭D接收的聲壓。圖2f為探頭B發(fā)出的超聲波，透射過(guò)缺陷，為探頭D接受的聲壓。圖2g為探頭D發(fā)出的超聲波被缺陷反射，為探頭C接受的聲壓。圖2h為探頭D發(fā)出的超聲波，透射過(guò)缺陷，為探頭B接受的聲壓。實(shí)際檢測(cè)過(guò)程中，探頭ABCD在工作的同時(shí)，圍繞鋼管移動(dòng)，最后位置誤差為n個(gè)meec(ms)而考慮到未的彌散，這是可以忽略的。
圖3展示了按本發(fā)明，把測(cè)得數(shù)據(jù)經(jīng)算術(shù)運(yùn)算所得結(jié)果。在圖3中，除缺陷0之外，接收的雜亂噪聲，如未經(jīng)上晶粒邊界的散射波，經(jīng)過(guò)算術(shù)運(yùn)算而變平整了。導(dǎo)致降低了聲壓。因此用以上算術(shù)運(yùn)算，降低了噪聲，突出了缺陷信號(hào)。所以，改善了S/N44。
此發(fā)明并不僅限于探測(cè)抗熱奧氏體鑄鋼加熱管，而且可用于各種形狀和材料中裂紋的探傷。例如，各段具有不同超聲波衰減，不同晶粒尺寸及形狀的鑄塊和板材。
雖然，在上述具體裝置中，缺陷O取向?yàn)殇摴艿膱@周方向，但是用圖1相同的探頭排列也可檢測(cè)軸向缺陷。在操作中，例如探頭A為超聲波發(fā)射器時(shí)，那么，探頭O為接收器接收軸向缺陷的反射超聲波。收到的聲壓表示如下反射PAD＝PA、ζA、ξAO、δAD、ξOD、ηD、PBC＝PB、ζB、ξBO、δBC、ξOC、ηC、PCB＝PC、ζC、ξCO、δCB、ξOB、ηB、PDA＝PD、ζD、ξDO、δDA、ξOA、ηA、透射
PAC＝PA、ζA、ξAO、γAC、ξOC、ηC、PCA＝PC、ζC、ξCO、γCA、ξOA、ηA、PDB＝PD、ζD、ξDO、γDB、ξOB、ηB、PBD＝PB、ζB、ξBO、γBD、ξOD、ηD、因此(反射聲壓積)/(透射聲壓積) ＝ (PAD×PBC×PCB×PDA)/(PAC×PBD×PCA×PDB)＝ (δAD×δBC×δCB×δDA)/(γAC×γBD×γCA×γDB)＝僅與缺陷形狀有關(guān)的常數(shù)＝KP4圖4展示本發(fā)明的另一超聲波探傷方法和具體裝置。此超聲探傷方法用于在被測(cè)物件中例如鋼管，缺陷O取固定方向。兩個(gè)探頭或換能器A、B分別置于缺陷O的兩側(cè)，缺陷夾在中間里沿法線方向。工作時(shí)，探頭A受激做為超聲發(fā)射器朝探頭B發(fā)出超聲波束。探頭B接收透射過(guò)缺陷的超聲波束。探頭A交替做為超聲波的發(fā)射器/接收器，向探頭B發(fā)射聲波束。則探頭A在束經(jīng)AA上收到缺陷O的反射波，探頭B在束經(jīng)AB上接收到透射過(guò)缺陷的超聲波。
然后，探頭B受激做為超聲波發(fā)射器朝探頭A發(fā)出超聲波束，而探頭A接收透射過(guò)缺陷O的超聲波。探頭B輪流做為超聲波的發(fā)射器/接收器，向探頭A發(fā)射超聲波。則探頭B在束經(jīng)BB上，接收缺陷O的反射波，探頭A在束經(jīng)BA上接收透射過(guò)缺陷O的超聲波。
在以上超聲波發(fā)射和接收過(guò)程中，兩個(gè)探頭A、B輪流測(cè)到兩個(gè)反射超聲波能或日聲壓PAA、PBB、及兩個(gè)透射超聲波能或日聲壓PAB、PBA。
接收的聲壓表示如下;
反射PAA＝PA、ζA、ξAO、δAA、ξOA、ηA、PBB＝PB、ζB、ξBO、δBB、ξOB、ηB、透射PAB＝PA、ζA、ξAO、γAB、ξOB、ηB、PBA＝PB、ζB、ξBO、γBA、ξOA、ηA、其中PAA(PBB、PAB、PBA)探頭A(B、A、B)發(fā)出超聲波束，探頭A(B、B、A)接收到聲壓。
PA(PB)探頭A發(fā)射的聲壓、ζA(ζB)探頭A(B)的發(fā)射系數(shù)，包括鋼管表面的入射系數(shù)。
ξAO(ξBO、ξOA、ξOB)各種影響因素，如基于波形和從探頭A(或缺陷)(B、O，O)到缺陷O(或探頭)(D，A，B)的束經(jīng)上的束長(zhǎng)，晶體引起的超聲波彌散及材料性質(zhì)差別引起的超聲波離散。
δAA(δBB)探頭A(B)到探頭A(B)缺陷上的反射系數(shù)。
γAB(γBA)探頭A(B)到探頭B(A)缺陷的透射系數(shù)。
ηA(ηB)探頭A(B)的接收系數(shù)。(包括鋼管表面的出射系數(shù))。
兩個(gè)反射聲壓之積除以兩個(gè)透射聲壓之積于是(反射聲壓之積)/(透射聲壓之積) ＝ (PAA×PBB)/(PAB×PBA)＝ (δAA×δBB)/(γAB×γBA) ＝僅與缺陷形狀有關(guān)的常數(shù)＝K2從上面算術(shù)運(yùn)算的計(jì)算結(jié)果用一不變的值，總是可以判定是否有在缺陷。
計(jì)算的值最好開(kāi)所乘項(xiàng)數(shù)次方，以得到評(píng)價(jià)值K。調(diào)節(jié)輸出水平，易于評(píng)價(jià)結(jié)果。
圖5是本發(fā)明的另一具體裝置解釋超聲波探傷方法。當(dāng)所有的影響因素，諸如因波形和束經(jīng)上的束長(zhǎng)，晶粒產(chǎn)生的超聲波彌散。材料性性質(zhì)均相同，探頭的接收系數(shù)也相同。在圖5中，超聲波探頭或換能器A、B分別置于被測(cè)物件或鋼管1中缺陷2的兩側(cè)，所以，探頭A發(fā)出的超聲波束將透射過(guò)缺陷2射向探頭B另一超聲波探頭或換能器c接收缺陷2的反射超聲波。缺陷2到探頭c的長(zhǎng)度為探頭A到探頭B的束經(jīng)長(zhǎng)的一半。探頭A、B間的束經(jīng)中心點(diǎn)為D。從探頭A到探頭B的透射超聲波束方向?yàn)榧^RB，從探頭A經(jīng)缺陷2到探頭C的反射超聲波束方向?yàn)榧^RC，參考標(biāo)志RB、RC、在下文為此方向傳播的超聲波能聲壓。
因此，圖5中的探頭B、C的作用是測(cè)量透射和反射超聲波的量。即是說(shuō)，探頭A發(fā)出的超聲波的透射和反射聲壓RB、RC分別在鋼管的既定軸向上且在整個(gè)園周表面上。測(cè)量數(shù)據(jù)處理如下
反射和透射聲壓RC、RB表示如下RC＝POKΓRe-μeRB＝POKГTe-μe其中RC反射聲壓、RB透射聲壓K與鋼管表面超聲波傳播和離散此的倒數(shù)有關(guān)的系數(shù)。
ΓR缺陷的反射系數(shù)。
ΓT缺陷的透射系數(shù)。
μ衰減系數(shù)。
l透射和反射超聲波的距離。(束經(jīng)長(zhǎng))PO探頭A發(fā)出的聲壓。
按此具體裝置，使如下的評(píng)價(jià)公式與測(cè)得數(shù)值聯(lián)系評(píng)價(jià)值＝RC/RB＝ΓR/ΓT＝僅與缺陷形狀有關(guān)的常數(shù)。
圖6示出另一具體裝置中超聲波探頭的排列。二段鋼管1a、1b、焊到一起，焊縫了的材料性質(zhì)不同，有一缺陷2、兩段鋼管1a、1b的衰減系數(shù)為μ1，μ2，除衰減系數(shù)外，被測(cè)件上的其他影響因素都是常數(shù)。探頭發(fā)出的聲壓，發(fā)射系數(shù)和接收系數(shù)均相互接近相同。兩個(gè)發(fā)射探頭A1、A2和兩接收探頭B1、B2相對(duì)于含有缺陷的被測(cè)區(qū)成對(duì)配置。接收探頭B1接受發(fā)射探頭AO發(fā)射，為缺陷2反射的超聲波R1，也接受發(fā)射探頭A2的發(fā)射，透射過(guò)缺陷2的超聲波束R4。接收探頭B2接受發(fā)射探頭A2發(fā)射，為缺陷2反射的超聲波R2也接受A1發(fā)射的，透射過(guò)缺陷2的超聲波束R2，參考標(biāo)志R1，R2，R3，R4還將表示超聲波束及反射波的接收聲壓。
接收聲壓如下
R1＝POГRke
R2＝POГRke
R3＝POГTke
R4＝POГTke
評(píng)價(jià)值＝R1×R2/R3×R4＝
＝僅與缺陷形狀有關(guān)的常數(shù)評(píng)價(jià)值對(duì)探查是否存在缺陷是有效的，它不依賴(lài)焊縫兩側(cè)材料性質(zhì)的變化及其固有特性探傷是很可靠的。
圍繞鋼管移動(dòng)探頭成功地測(cè)量數(shù)據(jù)，所測(cè)數(shù)據(jù)及相互關(guān)系如下圖η是測(cè)得反射超聲波數(shù)據(jù)圖。探頭排列如圖5，圖中水平軸表示繞鋼管的園周角?？v軸為反射聲壓強(qiáng)度。圖8是同時(shí)測(cè)到的透射超聲波數(shù)據(jù)圖，探頭排列如圖5，圖中，水平軸表示繞鋼管的園周角?？v軸為透射聲壓強(qiáng)度。試驗(yàn)鋼管的缺陷是人為的，深度為1/2的管壁厚圖7圖8中用箭頭標(biāo)明了缺陷的位置。因此把管子的材料性質(zhì)和缺陷條件簡(jiǎn)化。圖7和圖8的波形在許多反射波和透射波聲壓中清楚地顯示了缺陷。然而，9/5真用多心鑄造法制造的鋼管，在圖上鑒別缺陷還是相當(dāng)困難的。
圖9是按本發(fā)明的方法，計(jì)算評(píng)價(jià)值RC/RB的結(jié)果。縱軸為無(wú)量鋼位，它不受管子材料性質(zhì)的影響。
如果采用圖6所示的超聲探頭排列，用探測(cè)數(shù)據(jù)計(jì)算評(píng)價(jià)值R1×R2/R3×R4，可以得到與圖7到圖9同樣的結(jié)果。
透射和反射超聲波受晶粒界產(chǎn)生的局部散射噪聲的影響，這些噪聲是雜亂的，隨束經(jīng)不同而變化。因任何缺陷和裂紋都有一定空間厚度。所以，從缺陷反射和透射超聲波都供被測(cè)鋼管展開(kāi)一定的角度。考慮到局部散射噪聲水平和缺陷導(dǎo)致超聲波能量水平差，在鋼管園周上和軸線上得到的數(shù)據(jù)應(yīng)取平均得到二次數(shù)據(jù)。局部散射噪聲變得相對(duì)平直。然后，二次數(shù)據(jù)按本發(fā)明處理得到評(píng)價(jià)值。此過(guò)程探測(cè)裂紋缺陷有效高的可靠性。如圖10所示。即可對(duì)原始數(shù)據(jù)取平均，處理平均數(shù)據(jù)，也可首先處理原始數(shù)據(jù)得到評(píng)價(jià)值，再對(duì)評(píng)價(jià)值取平均。
圖11以方框圖示出本發(fā)明超聲探傷的過(guò)程。
如圖11所示，通道選擇器10連接四個(gè)超聲波探頭或換能器A、B、C、D，探頭既能向被測(cè)物，如鋼管發(fā)出頻率范圍從0.1MHz-10MHz的超聲波，也能接收鋼管的反射和透射起聲波。轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。通道選擇器選定一個(gè)探頭為超聲波發(fā)射器，其他為接收器。通道選擇器順序以次選擇不同的發(fā)射器/接收器對(duì)，并將它們與超聲波試驗(yàn)臺(tái)11連在一起。試驗(yàn)臺(tái)既能向選好的超聲波發(fā)射器不斷提供高壓，使之能夠發(fā)射超聲波束，也能接收從選好的接收器來(lái)的電信號(hào)。從超聲試驗(yàn)臺(tái)11出來(lái)的電信號(hào)經(jīng)濾波器12濾波，送入認(rèn)益矯正電路13。矯正到規(guī)定值的信號(hào)再送入高速數(shù)字轉(zhuǎn)換器14A/D把電信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號(hào)。從高速數(shù)字轉(zhuǎn)換器A/D14出來(lái)的數(shù)字信號(hào)貯于寄存器15。貯存的信號(hào)經(jīng)接口16送入計(jì)算機(jī)17讀出。計(jì)算機(jī)17可以是16位Cpu，它能把超聲波探頭A、B、C、D測(cè)得的數(shù)據(jù)按本發(fā)明前面所述方法處理成評(píng)價(jià)值。
探頭A、B、C、D與轉(zhuǎn)動(dòng)編碼器18偶合，編碼器得到一信號(hào)，指出探頭相對(duì)于鋼管的園周角。角度信號(hào)從編碼器送入編碼器接口19產(chǎn)生一觸發(fā)信號(hào)。定時(shí)器20接到編碼接口19的觸發(fā)信號(hào)，向通道選擇器10和超聲試驗(yàn)臺(tái)11輸出定時(shí)信號(hào)，使試驗(yàn)臺(tái)適時(shí)接收超聲波探頭A、B、C、D的信號(hào)。編碼器接口19的觸發(fā)信號(hào)也送入角度計(jì)量器21，它記下探頭相對(duì)于管子的位置角度計(jì)量器21將信號(hào)輸入輸口16。
盡管之擇優(yōu)描述了具體裝置，但應(yīng)明白許多修改并未脫離所附權(quán)利的范圍。
權(quán)利要求
1.超聲波探測(cè)裂紋的方法，包括的步驟。(a)圍繞被測(cè)物體區(qū)配置多個(gè)換能器，(b)激發(fā)上面所說(shuō)的超聲波換能器之一，向被測(cè)物件區(qū)發(fā)射超聲波(c)接收從物體區(qū)反射和透射的超聲波，(d)從反射波和透射波測(cè)量聲壓，(e)反射超聲波聲壓除以透射超聲壓得到評(píng)價(jià)值。
2.按照權(quán)利1，一種方法是四個(gè)超聲波換能器圍繞著被測(cè)物件區(qū)，相互間成一定空向角度，這四個(gè)換能器順序受激發(fā)出超聲波束，其中二個(gè)，一個(gè)與受激換能器相鄰，另一個(gè)與受激換能器相對(duì)角，分別選為接收反射超聲波和透射超聲波。
3.按照權(quán)利1，一種方法是兩個(gè)超聲波換能器分別置于被測(cè)物體區(qū)的兩側(cè)，它們交替受激發(fā)出超聲波束，同時(shí)啟動(dòng)分別接收反射波和透射波。
4.根據(jù)權(quán)利1，一種方法是，四個(gè)超聲波換能器，圍繞被測(cè)物件區(qū)，相互成一定空間角度配置，其中兩個(gè)輪流受激發(fā)射超聲波束，另兩個(gè)，一個(gè)與受激換能器相鄰，另一個(gè)與之相對(duì)，分別接收反射波和透射波。
5.根據(jù)權(quán)利1，一種方法是三個(gè)超聲波換能器圍繞被測(cè)物件區(qū)，相互成一定空間角度配置，除一個(gè)已提到的超聲波換能器外，另兩個(gè)同時(shí)工作，分別接收反射波和透射波。
6.超聲探傷的儀器。(a)多個(gè)超聲波換能器，它們的配置能和對(duì)于被測(cè)物移動(dòng)，順序向被測(cè)物件區(qū)發(fā)射超聲波接收從被測(cè)物件區(qū)的反射和透射波，并將其轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。(b)編碼器，它與超聲波換能器偶合，產(chǎn)生一表示換能器與被測(cè)物件相對(duì)位置的角度信號(hào)。(c)數(shù)字轉(zhuǎn)換器，它把收到的電信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。(d)貯有數(shù)字信號(hào)的寄存器和(e)計(jì)算機(jī)，它把寄存器中的數(shù)字信號(hào)取出處理成評(píng)價(jià)值。用反射超聲波聲壓除以透射超聲波聲壓。
7.依據(jù)權(quán)利6，儀器還有通道選擇器，它順序選擇一個(gè)超聲波換能器為發(fā)射器，發(fā)射超聲波，選擇另兩個(gè)換能器為接收器，接收反射和透射波。最后，儀器還包括超聲波試驗(yàn)臺(tái)它激發(fā)選好的超聲波發(fā)射器并從既定的接收器接收電信號(hào)。
專(zhuān)利摘要
多個(gè)超聲波換能器或探頭，圍繞被測(cè)物件周?chē)胖?。被測(cè)物如鋼管……。其中一個(gè)換能器受激，向被測(cè)區(qū)發(fā)射超聲波束。其它換能器接收它的反射波和透射波。然后，量度反射波和透射波的聲壓，用算術(shù)除法，即反射波聲壓除以透射波聲壓得到評(píng)價(jià)值。
文檔編號(hào)G01N29/04GK85105654SQ85105654
公開(kāi)日1987年3月4日 申請(qǐng)日期1985年7月25日
發(fā)明者森芳一 申請(qǐng)人:株式會(huì)社神戶制鋼所導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan