一种基于超声波的自动探伤方法及其装置与流程

本发明涉及超声波检测，特别涉及一种基于超声波的自动探伤方法及其装置。

背景技术：

1、超声检测技术是一种无损检测方法，它是基于声学原理，通过声波在物体内部的传播和反射得到受测物体的信息。超声检测技术是利用超声波的特性对构件内部的缺陷进行探测、定位和评价的一种无损检测技术。它的技术应用原理是利用超声波束入射到金属材料内部，在发现金属结构内部的各个载面间存在的缺陷后，对应零部件缺陷部位产生反射波，由探头接收后在显示屏上以脉冲波形显示出来，给技术工作人员提供判断缺陷位置、大小、范围和种类的依据，实现工件的特性测量、组织结构和力学性能变化的检测评定，最终完成对工件的整体应用性能的综合性评价。超声波探伤仪是使用一束纵波扫描被检工件,如遇到不同声阻抗介质的界面,便有声能反射回来,即缺陷信号或界面信号显示在检验装置的荧光屏上,以示其位置和当量大小。

2、铜是一种容易发生氧化反应的金属，表面会自然形成一层浅绿色或带红色的氧化膜，这种氧化层可以很好地保护铜板不被进一步氧化。在氧化层上，会附着一些油脂、尘土和细微颗粒等杂质，这些杂质通常悬浮在空气中，随着空气的流动附着到铜板表面。铜板表面的油脂和杂质含量通常极少，通常不需要考虑。

3、目前，在加工铜板带的过程中，金属铜、铜板带容易与氧气发生氧化还原发应，在铜的表面或径表面形成氧化夹杂，而氧化夹杂与气孔较为相似，且两种缺陷的出现位置也较为相似，因此这两种缺陷一同出现时不易区分。现有的超声检测技术不能准确判断这两种缺陷。‌

技术实现思路

1、本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种基于超声波的自动探伤方法及其装置，期望改善现有超声检测技术不能准确区分氧化夹杂和气孔这两种缺陷的状态和位置。

2、本发明采用的技术方案如下：一种基于超声波的自动探伤方法，所述方法用于探测被检测物体的缺陷，所述方法包括如下步骤：步骤s100：测量被检测物体的尺寸，包括长，宽，高/厚度；设定一个坐标原点并建立关于被检测物体的坐标轴；步骤s200：使用超声探伤仪对被检测物体进行扫描，获取超声波的波峰长度和超声波发射到接收的持续时间，并记录超声探伤仪的运动路线；步骤s300：根据所述步骤s200获取的参数判断是否存在缺陷，若存在缺陷则进一步判断缺陷的类型，若不存在缺陷，则继续检测下一被检测物体；步骤s400：根据超声探伤仪的运动路线数据定位缺陷的具体位置，并标记缺陷的位置，将缺陷的位置数据传输回移动设备。

3、进一步的，所述步骤s100中，根据检测物体的具体形状设定坐标原点（0,0,0），其中，被检测物体的上表面作为轴平面，即被检测物体的高度方向向轴负方向上延伸。

4、进一步的，所述步骤s200具体包括如下步骤：步骤s201：超声探伤仪向轴正方向上移动作为起始位置，超声探伤仪从出发对被检测物体进行扫描，其扫描路径为平面；步骤s202：设定超声探伤仪发射和接收到的超声波波峰高度均为，若被检测物体不存在缺陷，则超声探伤仪发射和接收到的超声波波峰高度相等，波峰均为；若被检测物体存在缺陷，则超声探伤仪发射和接收到的超声波波峰高度为；步骤s203：根据实时记录的波峰高度和波形持续时间数据找到被检测物体无缺陷时的波峰高度和超声波发射到接收的持续时间，将无缺陷时的波峰高度和波形持续时间分别设置为和，并记录超声探伤仪的实时坐标和运动路线。

5、进一步的，超声波在被检测物体中纵波的波速的计算式为：

6、

7、其中，为超声波纵波的波速，为金属铜的杨氏模量，为金属铜的密度，为激光在空气中的传播速度；

8、超声波在空气中的波速为，则超声波从平面到被检测物体表面的波长为：

9、

10、

11、其中，为无缺陷时超声波从发射到接收的时长，为超声波从平面到被检测物体表面的波长。

12、需要注意的是，所述波速计算方式为现有技术。

13、进一步的，设定缺陷的类型为氧化夹杂和气孔，设定被检测物体的超声波的波峰为，缺陷波长持续时间为；

14、则波峰高度的计算式为：

15、

16、

17、其中，为无缺陷时的波峰高度，为超声波纵波的波速，为波形持续时间，为超声波从发射处到被检测物体表面的波长;

18、所述步骤s300包括如下步骤：

19、步骤s301：设定超声探伤仪的发射频率为，当测量的波峰时，需要进一步根据波形持续时间判断是否存在缺陷；

20、步骤s302：若持续时间,则不存在缺陷；若持续时间，则存在缺陷；

21、当存在缺陷时，调整超声探伤仪的发射频率为和，并重新对缺陷位置再次进行探伤；

22、其中，和为无缺陷时的波峰高度和波形持续时间，，，为常数;

23、需要注意的是，为修正参数，根据修正参数，在不同频率下进行超声波检测，从而进一步地确定缺陷的类型；修正参数是根据单独测量气孔或氧化夹杂缺陷得出的经验参数。

24、步骤s303：在超声探伤仪的发射频率为和的条件下，测量其波峰；

25、

26、其中，为超声波纵波的波速，为波形持续时间，为超声波从发射处到被检测物体表面的波长；

27、将测量后的和进行比较：

28、

29、

30、

31、其中，为波峰与超声探伤仪发射频率的比值，为无缺陷时波峰高度与频率的比值，为有缺陷时波峰高度与频率为的比值，为有缺陷时波峰高度与频率为的比值，将和与进行比较，若且，则所述缺陷为气孔；若且，则所述缺陷为氧化夹杂。

32、进一步的，所述步骤s400包括如下步骤：

33、步骤s401：设置超声探伤仪的坐标为,则缺陷对应的坐标为；

34、步骤s402：根据超声探伤仪检测到缺陷的所有坐标，能够计算出缺陷的体积，进而能够计算出缺损率。

35、进一步的，所述步骤s203中根据超声探伤仪传送的波峰高度和超声波发射到接收的持续时间数据，无缺陷时的波峰即为超声探伤仪传送的波峰高度，无缺陷时的超声波发射到接收的持续时间即为波峰所在波一个周期的时长。

36、进一步的，判断缺陷的类型需要同时满足所述步骤s302和s303的条件，若缺陷不满足步骤s302和s303的任一一种条件，则该缺陷为其他缺陷类型。

37、进一步的，一种基于超声波的自动探伤装置，所述装置包括多通道探伤仪、探头组、检测台和操作台，所述多通道探伤仪设置在所述检测台上方，且多通道探伤仪上设有探头组，将被检测物体放置在检测台上，所述操作台上设有操控装置，由操作人员在所述操控装置上对多通道探伤仪进行操控；其中，所述检测台上设有移动装置，所述多通道探伤仪与移动装置连接，由移动装置带动多通道探伤仪移动。

38、进一步的，所述多通道探伤仪将探伤数据传输至移动设备中存储，并将波形图显示在移动设备上，所述移动设备设置在操作台上，同时所述移动设备会显示是否存在缺陷以及缺陷的类型。

39、综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

40、本发明对金属铜、铜板带存在较难区分的气孔和氧化夹杂缺陷进行判断，根据超声波探伤仪的测量数据，计算比较不同条件下的波峰高度和超声波从发射到接收的持续时间，并设置了修正参数，在不同频率下对超声波的波峰高度和超声波发射到接收时间进行测量，进而初步判断缺陷的类型；进一步地，修正了现有的数学模型，进而准确判定缺陷类型的目的，能够在一定程度上提高产品的合格率。

技术特征：

1.一种基于超声波的自动探伤方法，所述方法用于探测被检测物体的缺陷，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种基于超声波的自动探伤方法，其特征在于，所述步骤s100中，根据检测物体的具体形状设定坐标原点（0,0,0），其中，被检测物体的上表面作为轴平面，即被检测物体的高度方向向轴负方向上延伸。

3.根据权利要求1所述的一种基于超声波的自动探伤方法，其特征在于，所述步骤s200具体包括如下步骤：

4.根据权利要求3所述的一种基于超声波的自动探伤方法，其特征在于，超声波在被检测物体中纵波的波速的计算式为：

5.根据权利要求4所述的一种基于超声波的自动探伤方法，其特征在于，设定缺陷的类型为氧化夹杂和气孔，设定被检测物体的超声波的波峰为，缺陷波长持续时间为；

6.根据权利要求1所述的一种基于超声波的自动探伤方法，其特征在于，所述步骤s400包括如下步骤：

7.根据权利要求2所述的一种基于超声波的自动探伤方法，其特征在于，所述步骤s203中根据超声探伤仪传送的波峰高度和超声波发射到接收的持续时间数据，无缺陷时的波峰即为超声探伤仪传送的波峰高度，无缺陷时的超声波发射到接收的持续时间即为波峰所在波一个周期的时长。

8.根据权利要求5所述的一种基于超声波的自动探伤方法，其特征在于，判断缺陷的类型需要同时满足所述步骤s302和s303的条件，若缺陷不满足步骤s302和s303的任一一种条件，则该缺陷为其他缺陷类型。

9.一种基于超声波的自动探伤装置，使用权利要求1-8任意一项所述的一种基于超声波的自动探伤方法，其特征在于，

10.根据权利要求9所述的一种基于超声波的自动探伤装置，其特征在于，所述多通道探伤仪（3）将探伤数据传输至移动设备（7）中存储，并将波形图显示在移动设备（7）上，所述移动设备（7）设置在操作台（2）上，同时所述移动设备（7）会显示是否存在缺陷以及缺陷的类型。

技术总结
本发明公开了一种基于超声波的自动探伤方法及其装置，所述方法包括如下步骤：测量被检测物体的尺寸，包括长，宽，高/厚度；设定一个坐标原点并建立关于被检测物体的坐标轴；使用超声探伤仪对被检测物体进行扫描，获取超声波的波峰长度和超声波发射到接收的持续时间，并记录超声探伤仪的运动路线；根据所述步骤S200获取的参数判断是否存在缺陷；根据超声探伤仪的运动路线数据定位缺陷的具体位置，并标记缺陷的位置，将缺陷的位置数据传输回移动设备。根据超声波探伤仪的测量数据，计算比较不同条件下的波峰高度和超声波从发射到接收的持续时间，进而判断缺陷的类型，从而达到准确判定缺陷类型的目的。

技术研发人员：黄杰,郑巧
受保护的技术使用者：四川华芯腾科技有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5