一種具有b掃功能的薄板超聲檢測方法
【專利摘要】一種具有B掃功能的薄板超聲檢測方法：將超聲波探頭分別連接超聲波探傷儀以及對準(zhǔn)待測薄板；判斷是選擇A或B掃方式；A掃方式調(diào)整好超聲波探頭和待測薄板的位置，進(jìn)行探傷；判斷波門是否出現(xiàn)缺陷，是繼續(xù)，否則仍探傷；保持峰值并定位，然后顯示；選擇B掃方式，超聲波探傷儀開機(jī)進(jìn)入B掃方式界面；調(diào)整好超聲波探頭和待測薄板的位置，然后移動超聲波探頭；超聲波探傷儀實時采集待測薄板每點的厚度，結(jié)合掃檢時間形成B掃圖并顯示。不僅檢測成本低，不需要增加編碼器等其他設(shè)備，檢測效率高，單人即可完成操作，在屏幕上以圖形顯示，檢測結(jié)果直觀，對工件的變化趨勢一目了然，有利于檢測人員對工件質(zhì)量的判定，并可有針對性地對可疑位置進(jìn)行詳細(xì)檢測。
【專利說明】
一種具有B掃功能的薄板超聲檢測方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種薄板超聲檢測裝置。特別是涉及一種用于化工、石油化工、醫(yī)藥、冶金等工業(yè)領(lǐng)域的具有B掃功能的薄板超聲檢測方法。
【背景技術(shù)】
[0002]金屬薄板是工業(yè)生產(chǎn)用的重要原材料，現(xiàn)今鋼結(jié)構(gòu)工程中，厚度4?8mm的薄板使用非常普遍。金屬薄板的生產(chǎn)工藝決定了其內(nèi)部最易存在的缺陷類型為平行于材料表面的分層性缺陷，嚴(yán)重影響產(chǎn)成品的質(zhì)量，市場上對8mm以內(nèi)薄板缺陷檢測的需求越來越急切。
[0003]目前，國內(nèi)外各工業(yè)部門對金屬薄板內(nèi)部質(zhì)量的無損檢測，均采用超聲蘭姆波方法或超聲橫波脈沖反射方法。超聲蘭姆波方法檢測速度快，但存在嚴(yán)重的缺陷漏檢。國外宇航工業(yè)部門對金屬薄板的無損檢測主要采用超聲橫波脈沖反射方法，由于該方法是利用材料內(nèi)部分層性缺陷前沿的超聲散射信號對缺陷進(jìn)行檢測，而金屬薄板內(nèi)部缺陷的前沿非常窄，該方法檢測時亦存在較嚴(yán)重的缺陷漏檢。
[0004]利用超聲波對薄板進(jìn)行檢測，是檢測薄板材料非常有效的技術(shù)手段，但由于超聲場的近場區(qū)的存在，在超聲波發(fā)射探頭的一段距離內(nèi)，會有由于波的干涉而出現(xiàn)的一系列聲壓極大極小值的區(qū)域。在近場區(qū)進(jìn)行超聲波探傷對定量是不利的，處于聲壓極小值處的較大缺陷回波可能較低，而處于聲壓極大值處的較小缺陷回波可能較高，影響了缺陷判定；由于薄板的母材板厚較薄，基本都處于超聲場的近場區(qū)，很容易引起誤判或漏檢。因此，對薄板母材、薄板焊縫質(zhì)量的檢測，不宜采用縱波單晶探頭方法進(jìn)行檢測。
[0005]薄板厚度小，為保證有高的檢測精度，超聲探頭脈沖重復(fù)率高，實時檢測采集信號數(shù)據(jù)量大，為保證不漏檢，信號接收必須具有很快的采集速率;為降低超聲波近場區(qū)對檢測結(jié)果的影響，可以設(shè)法將近場區(qū)限制在工件外面，以保證薄板檢測的正確性與精確性;為使儀器操作人員能及時判定與識別工件中的缺陷，檢測儀器在發(fā)現(xiàn)疑似缺陷時，自動將相應(yīng)位置在顯示屏幕上加寬顯示，清楚顯示工件中疑似缺陷的細(xì)節(jié);并保持檢測過程中的回波最大值，輔助操作人員正確判定工件、母材的安全狀態(tài)。根據(jù)實際需要，現(xiàn)場檢測人員不僅需要了解工件在某個位置的缺陷情況，有時還需要了解薄板工件在一定范圍內(nèi)的厚度情況，以判斷薄板的質(zhì)量狀況。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，提供一種檢測成本低，檢測效率高，檢測結(jié)果直觀，并可有針對性地對可疑位置進(jìn)行詳細(xì)檢測的具有B掃功能的薄板超聲檢測方法。
[0007]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:一種具有B掃功能的薄板超聲檢測方法，包括如下步驟:
[0008]I)將超聲波探頭分別連接超聲波探傷儀以及對準(zhǔn)待測薄板；
[0009]2)判斷是選擇A掃方式，還是選擇B掃方式，選擇A掃方式進(jìn)入A掃方式界面，執(zhí)行步驟3)，選擇B掃方式進(jìn)入步驟6);
[0010]3)調(diào)整好超聲波探頭和待測薄板的位置，進(jìn)行探傷；
[0011]4)判斷波門是否出現(xiàn)缺陷，是進(jìn)入步驟5)，否則返回步驟3);
[0012]5)保持峰值并定位，然后進(jìn)入步驟9);
[0013]6)超聲波探傷儀開機(jī)進(jìn)入B掃方式界面；
[0014]7)調(diào)整好超聲波探頭和待測薄板的位置，然后移動超聲波探頭；
[0015]8)超聲波探傷儀實時采集待測薄板每點的厚度，結(jié)合掃檢時間形成B掃圖；
[0016]9)顯示器顯示；
[0017]10)結(jié)束。
[0018]步驟5)是在如下系統(tǒng)中進(jìn)行:包括有分別接收由超聲波探頭采集的待測薄板的缺陷信號的第一級模擬開關(guān)和高速比較器，其中，所述第一級模擬開關(guān)的輸出依次連接積分單元、第二級模擬開關(guān)、輸出驅(qū)動單元和信號輸出端，所述的高速比較器的信號輸入端還連接峰值信號鎖存單元的信號輸出端，所述峰值信號鎖存單元的信號輸出端還連接信號輸出端，還設(shè)置有可編程邏輯控制器，所述可編程邏輯控制器的控制信號輸出端分別連接第一級模擬開關(guān)和第二級模擬開關(guān)的信號輸入端，所述可編程邏輯控制器的信號輸入、輸出端還分別連接高速比較器和峰值信號鎖存單元。
[0019]缺陷信號一路通過由可編程邏輯控制器控制的第一級模擬開關(guān)進(jìn)入積分單元進(jìn)行積分，然后由可編程邏輯控制器再控制第二級模擬開關(guān)，讓積分后的信號通過輸出驅(qū)動單元泄放出去；另一路經(jīng)過高速比較器與峰值信號鎖存單元的信號進(jìn)行比較，如果當(dāng)前位置的缺陷信號波高于峰值信號鎖存單元的信號，則更新峰值信號鎖存單元里的峰值，同時也將峰值信號送至信號輸出端輸出。
[0020]所述的超聲波探頭采用10-20MHZ雙晶探頭，具有210MHz的回波采樣頻率。
[0021]所述的超聲波探頭的接觸面與待測薄板表面之間設(shè)置有用于提高待測薄板中近表面不連續(xù)性的檢出分辨力的塑料耦合塊。
[0022]本發(fā)明的一種具有B掃功能的薄板超聲檢測方法，采用了發(fā)射區(qū)延遲塊技術(shù)，使超聲探頭的近場區(qū)被限制在工件本體以外，降低或避免了超聲近場區(qū)的影響，從而保證超聲檢測結(jié)果的正確性與準(zhǔn)確性;在高速FPGA的控制下，儀器以雙通道并發(fā)采集，信號接收部分以雙路高速分時采集方法，回波信號得以完整采集并保存，避免缺陷信號的漏檢;采用基于峰值的缺陷定位技術(shù)，檢測儀器在發(fā)現(xiàn)疑似缺陷時，自動將相應(yīng)位置在顯示屏幕上加寬顯示，清楚顯示工件中疑似缺陷的細(xì)節(jié)，并保持檢測過程中的回波最大值，有利于操作人員正確判定工件、母材的質(zhì)量狀態(tài);采用了基于時基信號的B掃技術(shù)，在檢測路徑上，檢測儀器以A掃形式定時采集檢測路徑上各點位置處的工件厚度值，并將這些數(shù)值以B掃圖形方式顯示出來。本發(fā)明的方法，不僅檢測成本低，不需要增加編碼器等其他設(shè)備，檢測效率高，單人即可完成操作，在屏幕上以圖形顯示，檢測結(jié)果直觀，對工件的變化趨勢一目了然，有利于檢測人員對工件質(zhì)量的判定，并可有針對性地對可疑位置進(jìn)行詳細(xì)檢測。
【附圖說明】
[0023]圖1是本發(fā)明一種具有B掃功能的薄板超聲檢測方法的流程圖；
[0024]圖2是本發(fā)明中信號處理的系統(tǒng)框圖。
[0025]圖中
[0026]1:缺陷信號2:第一級模擬開關(guān)
[0027]3:積分單元4:第二級模擬開關(guān)
[0028]5:輸出驅(qū)動單元6:高速比較器
[0029]7:可編程邏輯控制器8:峰值信號鎖存單元
[0030]9:信號輸出端
【具體實施方式】
[0031]下面結(jié)合實施例和附圖對本發(fā)明的一種具有B掃功能的薄板超聲檢測方法做出詳細(xì)說明。
[0032]如圖1所示，本發(fā)明的一種具有B掃功能的薄板超聲檢測方法，包括如下步驟:
[0033]I)將超聲波探頭分別連接超聲波探傷儀以及對準(zhǔn)待測薄板；
[0034]2)判斷是選擇A掃方式，還是選擇B掃方式，選擇A掃方式進(jìn)入A掃方式界面，執(zhí)行步驟3)，選擇B掃方式進(jìn)入步驟6);
[0035]3)調(diào)整好超聲波探頭和待測薄板的位置，進(jìn)行探傷；
[0036]4)判斷波門是否出現(xiàn)缺陷，是進(jìn)入步驟5)，否則返回步驟3);
[0037]5)保持峰值并定位，然后進(jìn)入步驟9);
[0038]6)超聲波探傷儀開機(jī)進(jìn)入B掃方式界面；
[0039]7)調(diào)整好超聲波探頭和待測薄板的位置，然后移動超聲波探頭；
[0040]8)超聲波探傷儀實時采集待測薄板每點的厚度，結(jié)合掃檢時間形成B掃圖；
[0041 ] 9)顯示器顯示；
[0042]10)結(jié)束。
[0043]為了保障高采樣頻率，又不犧牲采樣精度，本發(fā)明的一種具有B掃功能的薄板超聲檢測方法中的步驟5)對信號的處理是在如圖2所示的系統(tǒng)中進(jìn)行，前端模擬接收電路將超聲波信號經(jīng)過濾波處理之后，同時送達(dá)采樣芯片的兩個通道，通過FPGA嚴(yán)格的控制邏輯，將第二個通道經(jīng)過幾小的時延后打開，這樣就實現(xiàn)了雙通道并發(fā)采集。處理系統(tǒng)具體:包括有分別接收由超聲波探頭采集的待測薄板的缺陷信號I的第一級模擬開關(guān)2和高速比較器6，其中，所述第一級模擬開關(guān)2的輸出依次連接積分單元3、第二級模擬開關(guān)4、輸出驅(qū)動單元5和信號輸出端9，所述的高速比較器6的信號輸入端還連接峰值信號鎖存單元8的信號輸出端，所述峰值信號鎖存單元8的信號輸出端還連接信號輸出端9，還設(shè)置有可編程邏輯控制器7，所述可編程邏輯控制器7的控制信號輸出端分別連接第一級模擬開關(guān)2和第二級模擬開關(guān)4的信號輸入端，所述可編程邏輯控制器7的信號輸入、輸出端還分別連接高速比較器6和峰值信號鎖存單元8。
[0044]缺陷信號I一路通過由可編程邏輯控制器7控制的第一級模擬開關(guān)2進(jìn)入積分單元3進(jìn)行積分，然后由可編程邏輯控制器7再控制第二級模擬開關(guān)4，讓積分后的信號通過輸出驅(qū)動單元5泄放出去；另一路經(jīng)過高速比較器6與峰值信號鎖存單元8的信號進(jìn)行比較，如果當(dāng)前位置的缺陷信號波高于峰值信號鎖存單元8的信號，則更新峰值信號鎖存單元8里的峰值，同時也將峰值信號送至信號輸出端9輸出。這樣具有B掃功能的薄板超聲檢測系統(tǒng)上就能同時顯示當(dāng)前位置的缺陷波形的實時信號與峰值信號。
[0045]所述的超聲波探頭采用10-20MHZ雙晶探頭，具有210MHz的回波采樣頻率，對缺陷有很好的分辨能力，能分辨4mm厚鋼板下表面寬度為0.1mm，深度為0.1mm的缺陷。
[0046]所述的超聲波探頭的接觸面與待測薄板表面之間設(shè)置有用于提高待測薄板中近表面不連續(xù)性的檢出分辨力的塑料耦合塊，這種耦合塊又稱延遲塊或緩沖塊等。其功能類似于超聲水浸法檢測中相當(dāng)?shù)乃暢叹嚯x作用。探頭聲場的大部分近場區(qū)域設(shè)置在延遲塊內(nèi)。
[0047]本發(fā)明中所述的超聲波探傷儀可以采用型號為南通友聯(lián)數(shù)碼技術(shù)開發(fā)有限公司PXUT-330、武漢中科創(chuàng)新技術(shù)股份有限公司KW-4C、廣東汕頭超聲電子股份有限公司CTS-2008儀器等。
[0048]本發(fā)明的一種具有B掃功能的薄板超聲檢測方法，為使超聲波探傷儀在發(fā)現(xiàn)疑似缺陷時，能夠?qū)⑷毕莶ㄐ盘栨i定，并加寬顯示，實現(xiàn)了峰值保持功能。將輸入信號分成兩路，一路通過模擬開關(guān)進(jìn)入積分電路，一路經(jīng)過高速比較器和邏輯電路產(chǎn)生控制邏輯，來控制模擬開關(guān)以便完成對輸入信號的獲取和積分信號的寫放，最后，通過一級放大器輸出驅(qū)動后續(xù)獲取電路。在檢測路徑上，超聲波探傷儀以A掃形式定時采集檢測路徑上缺陷處的厚度值，并將這些數(shù)值結(jié)合時間基準(zhǔn)，進(jìn)行建模通過軟件生成B掃圖形。
【主權(quán)項】
1.一種具有B掃功能的薄板超聲檢測方法，其特征在于，包括如下步驟: 1)將超聲波探頭分別連接超聲波探傷儀以及對準(zhǔn)待測薄板； 2)判斷是選擇A掃方式，還是選擇B掃方式，選擇A掃方式進(jìn)入A掃方式界面，執(zhí)行步驟3)，選擇B掃方式進(jìn)入步驟6); 3)調(diào)整好超聲波探頭和待測薄板的位置，進(jìn)行探傷； 4)判斷波門是否出現(xiàn)缺陷，是進(jìn)入步驟5)，否則返回步驟3); 5)保持峰值并定位，然后進(jìn)入步驟9); 6)超聲波探傷儀開機(jī)進(jìn)入B掃方式界面； 7)調(diào)整好超聲波探頭和待測薄板的位置，然后移動超聲波探頭； 8)超聲波探傷儀實時采集待測薄板每點的厚度，結(jié)合掃檢時間形成B掃圖； 9)顯示器顯示； 10)結(jié)束。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有B掃功能的薄板超聲檢測方法，其特征在于，步驟5)是在如下系統(tǒng)中進(jìn)行:包括有分別接收由超聲波探頭采集的待測薄板的缺陷信號(I)的第一級模擬開關(guān)(2)和高速比較器(6)，其中，所述第一級模擬開關(guān)(2)的輸出依次連接積分單元(3)、第二級模擬開關(guān)(4)、輸出驅(qū)動單元(5)和信號輸出端(9)，所述的高速比較器(6)的信號輸入端還連接峰值信號鎖存單元(8)的信號輸出端，所述峰值信號鎖存單元(8)的信號輸出端還連接信號輸出端(9)，還設(shè)置有可編程邏輯控制器(7)，所述可編程邏輯控制器(7)的控制信號輸出端分別連接第一級模擬開關(guān)(2)和第二級模擬開關(guān)(4)的信號輸入端，所述可編程邏輯控制器(7)的信號輸入、輸出端還分別連接高速比較器(6)和峰值信號鎖存單元⑶。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種具有B掃功能的薄板超聲檢測方法，其特征在于，缺陷信號(I) 一路通過由可編程邏輯控制器(7)控制的第一級模擬開關(guān)(2)進(jìn)入積分單元(3)進(jìn)行積分，然后由可編程邏輯控制器(7)再控制第二級模擬開關(guān)(4)，讓積分后的信號通過輸出驅(qū)動單元(5)泄放出去；另一路經(jīng)過高速比較器(6)與峰值信號鎖存單元(8)的信號進(jìn)行比較，如果當(dāng)前位置的缺陷信號波高于峰值信號鎖存單元(8)的信號，則更新峰值信號鎖存單元(8)里的峰值，同時也將峰值信號送至信號輸出端(9)輸出。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有B掃功能的薄板超聲檢測方法，其特征在于，所述的超聲波探頭采用10-20MHZ雙晶探頭，具有210MHz的回波采樣頻率。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有B掃功能的薄板超聲檢測方法，其特征在于，所述的超聲波探頭的接觸面與待測薄板表面之間設(shè)置有用于提高待測薄板中近表面不連續(xù)性的檢出分辨力的塑料耦合塊。
【文檔編號】G01N29/04GK105842339SQ201610274467
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年4月28日
【發(fā)明人】蔣仕良, 張家平, 田亞團(tuán), 李 杰, 呂馳, 王智杰, 周翔, 賀颯颯, 孫昱, 張培俊
【申請人】中國石油化工股份有限公司, 南通友聯(lián)數(shù)碼技術(shù)開發(fā)有限公司