專利名稱：軸壓裝部位的超聲tofd檢測成像方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及超聲波無損檢測領(lǐng)域，具體涉及一種軸壓裝部位的超聲TOFD檢測成像方法。
背景技術(shù)：
超聲波衍射時差法,簡稱超聲TOFD (Time of Flight Diffraction)法,是一種通過精確測量缺陷的“端角”或者“端點”處的衍射波傳播時間，以三角方程為理論基礎(chǔ)，使用計算機完成缺陷尺寸和位置測量的檢測技術(shù)。
對于軸壓裝部位(如火車車軸壓裝部位)的超聲波檢測，傳統(tǒng)的檢測方法均是采用單探頭脈沖反射法手工進行檢測，檢測人員勞動強度大，檢測效率低，而且檢測結(jié)果受檢測人員的經(jīng)驗、熟悉程度及精神狀態(tài)影響很大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種軸壓裝部位的超聲TOFD檢測成像方法，采用這種檢測成像方法能夠快速、有效、全面地對軸壓裝部位存在的拉傷、裂紋等缺陷進行檢測，降低檢測人員的勞動強度，提高檢測效率。采用的技術(shù)方案如下
一種軸壓裝部位的超聲TOFD檢測成像方法，其特征在于包括下述步驟首先安裝兩個探頭和一個用于軸定位的編碼器，兩個探頭分別布置在軸壓裝部位的兩側(cè)，其中一個探頭作為發(fā)射探頭，另一個探頭作為接收探頭，發(fā)射探頭和接收探頭均貼在軸表面上，并且發(fā)射探頭、接收探頭和編碼器分別與超聲TOFD成像檢測儀相應(yīng)的端口相連接；然后啟動超聲TOFD成像檢測儀對軸壓裝部位進行檢測，進行檢測時，發(fā)射探頭和接收探頭位置保持不變，軸自由旋轉(zhuǎn)，超聲TOFD成像檢測儀記錄回波信號及其位置信息，然后對回波信號進行圖像化顯示。本發(fā)明中，軸壓裝部位是指在軸類工件與壓裝件結(jié)合處，軸表面被壓裝件覆蓋的區(qū)域。檢測人員根據(jù)超聲TOFD成像檢測儀所顯示的圖像(即檢測圖像)，即可判斷和測量軸壓裝部位的缺陷信息。進行檢測時，發(fā)射探頭向軸壓裝部位發(fā)射超聲波，同時接收探頭接收回波信號；編碼器將軸的位置信息傳送給超聲TOFD成像檢測儀，并發(fā)送指令給超聲TOFD成像檢測儀，使超聲TOFD成像檢測儀采集由接收探頭在該位置上所獲取的回波信號，這樣，超聲TOFD成像檢測儀能夠記錄軸壓裝部位各個位置所對應(yīng)的回波信號，并形成軸壓裝部位各個位置的檢測圖像，從而形成軸壓裝部位的檢測圖譜。軸旋轉(zhuǎn)一周，即可完成對軸壓裝部位的掃查成像。上述超聲TOFD成像檢測儀是采用一發(fā)一收雙探頭工作方式的超聲TOFD成像檢測儀。檢測圖像通常采用TOFD圖像與A掃波形組合同時進行顯示。軸自由旋轉(zhuǎn)的方向可以設(shè)定為順時針方向或逆時針方向，相應(yīng)的，超聲TOFD成像檢測儀具有順時針成像及逆時針成像的功能。 上述兩個探頭相向布置，探頭聲束方向與軸的軸向方向平行且主聲束聚焦于軸壓裝部位，并以此條件來計算兩個探頭的中心間距。通常，兩個探頭的主聲束的交點落在軸壓裝部位的范圍內(nèi)。安裝探頭時，探頭與軸表面之間需要通過耦合劑耦合。優(yōu)選方案中，上述探頭包括超聲換能器和楔塊，超聲換能器通過耦合劑與楔塊連接，安裝探頭時楔塊貼在軸表面上(楔塊與軸表面之間需要通過耦合劑耦合)。更優(yōu)選楔塊底面具有與軸的圓周曲率一樣的弧度，使探頭更緊密的貼在軸上，提高耦合效果。通過更換楔塊，可改變探頭角度，從而改變超聲波聲束角度，使其與軸的規(guī)格及軸壓裝部位的長度相匹配?！?yōu)選方案中，上述兩個探頭安裝在掃查架上，掃查架底部可轉(zhuǎn)動安裝有四個磁吸輪，掃查架通過四個磁吸輪吸附在軸上，其中一個磁吸輪作為編碼器輪，編碼器安裝于該編碼器輪上。掃查架通過四個磁吸輪吸附在軸上之后，還需將掃查架固定在一機架上，使掃查架位置固定，從而使發(fā)射探頭和接收探頭位置保持不變。通常，四個磁吸輪分成兩對，兩對磁吸輪分別處于軸壓裝部位的兩側(cè)；在軸壓裝部位的一側(cè)，發(fā)射探頭位于這一側(cè)的兩個磁吸輪之間；在軸壓裝部位的另一側(cè)，接收探頭位于這一側(cè)的兩個磁吸輪之間。軸自由旋轉(zhuǎn)時，編碼器輪隨著旋轉(zhuǎn)，且編碼器輪的線速度與軸的線速度大小一致，因此編碼器可準(zhǔn)確測量軸的角位移，從而準(zhǔn)確獲得軸(包括軸壓裝部位)的位置信息。另外，也可以采用其他方式安裝編碼器。上述編碼器用于確定軸壓裝部位中缺陷所在位置。編碼器通常采用增量型編碼器。本發(fā)明在軸壓裝部位的兩側(cè)分別布置發(fā)射探頭、接收探頭，并設(shè)置用于軸定位的編碼器，進行檢測時采用探頭位置保持不變而軸自由旋轉(zhuǎn)的方式，能夠快速、有效、全面地對軸壓裝部位存在的拉傷、裂紋等缺陷進行檢測，自動連續(xù)地獲得檢測圖像，降低檢測人員的勞動強度，提高檢測效率，有效避免漏檢，且操作簡單易行，對檢測人員經(jīng)驗要求不高。本發(fā)明適合用于實心軸類工件的檢測。


圖I是本發(fā)明優(yōu)選實施例的檢測原理示意圖。
具體實施例方式參考圖I，本實施例中，軸壓裝部位的超聲TOFD檢測成像方法包括下述步驟
(I)首先，安裝兩個探頭2和一個用于軸定位的編碼器1(編碼器I采用增量型編碼器)，具體為兩個探頭2分別布置在軸壓裝部位31 (本實施例中，壓裝件為座4，軸壓裝部位31是指在軸3與座4結(jié)合處，軸3表面被座4覆蓋的區(qū)域)的兩側(cè)，其中一個探頭2作為發(fā)射探頭2 — 1，另一個探頭2作為接收探頭2 — 2，兩個探頭2相向布置，探頭2聲束方向與軸3的軸向方向平行且主聲束聚焦于軸壓裝部位31，發(fā)射探頭2 - I的主聲束5 - I與接收探頭2 — 2的主聲束5 - 2的交點落在軸壓裝部位31的范圍內(nèi)；發(fā)射探頭2 - I和接收探頭2 — 2均貼在軸3表面上,并且發(fā)射探頭2 — I、接收探頭2 — 2和編碼器I分別與超聲TOFD成像檢測儀6 (超聲TOFD成像檢測儀6是采用一發(fā)一收雙探頭工作方式的超聲TOFD成像檢測儀)相應(yīng)的端口相連接；
本實施例中，探頭2包括超聲換能器21和楔塊22，超聲換能器21通過耦合劑與楔塊22連接，楔塊22底面具有與軸3的圓周曲率一樣的弧度(探頭2處于軸3上方)，安裝探頭時楔塊22貼在軸3表面上(楔塊22與軸3表面之間需要通過耦合劑耦合)。本實施例中，兩個探頭2安裝在掃查架7上，掃查架7底部可轉(zhuǎn)動安裝有四個磁吸輪8，掃查架7通過四個磁吸輪8吸附在軸3上，其中一個磁吸輪8作為編碼器輪，編碼器I安裝于該編碼器輪上。掃查架7通過四個磁吸輪吸8附在軸3上之后，將掃查架7固定在一機架上，使掃查架7位置固定，從而使發(fā)射探頭2 - I和接收探頭2 - 2位置保持不變。四個磁吸輪8分成兩對，兩對磁吸輪8分別處于軸壓裝部位31的兩側(cè)；在軸壓裝部位31的 一側(cè)，發(fā)射探頭2 — I位于這一側(cè)的兩個磁吸輪8之間；在軸壓裝部位31的另一側(cè)，接收探頭2 — 2位于這一側(cè)的兩個磁吸輪8之間。(2)然后啟動超聲TOFD成像檢測儀6對軸壓裝部位31進行檢測，進行檢測時，發(fā)射探頭2 - I和接收探頭2 - 2位置保持不變，軸3自由旋轉(zhuǎn)，超聲TOFD成像檢測儀6記錄回波信號及其位置信息，然后對回波信號進行圖像化顯示。軸3旋轉(zhuǎn)一周，即可完成對軸壓裝部位31的掃查成像。本實施例中，進行檢測時，發(fā)射探頭2 - I向軸壓裝部位31發(fā)射超聲波，同時接收探頭2 — 2接收回波信號；編碼器I將軸3的位置信息傳送給超聲TOFD成像檢測儀6，并發(fā)送指令給超聲TOFD成像檢測儀6，使超聲TOFD成像檢測儀6采集由接收探頭2 — 2在該位置上所獲取的回波信號，這樣，超聲TOFD成像檢測儀6能夠記錄軸壓裝部位31各個位置所對應(yīng)的回波信號。軸3自由旋轉(zhuǎn)時，編碼器輪隨著旋轉(zhuǎn)，且編碼器輪的線速度與軸3的線速度大小一致，這樣，編碼器I可準(zhǔn)確測量軸3的角位移。編碼器I將位移轉(zhuǎn)換成周期性的電信號，再把這個電信號轉(zhuǎn)變成計數(shù)脈沖，用脈沖的個數(shù)表示位移的大小，同時，這些脈沖作為指令，使超聲TOFD成像檢測儀6采集由接收探頭2 - 2所獲取的回波信號。檢測圖像采用TOFD圖像與A掃波形組合同時進行顯示。檢測人員根據(jù)超聲TOFD成像檢測儀6所顯示的圖像(即檢測圖像)，即可判斷和測量軸壓裝部位31的缺陷信息。
權(quán)利要求
1.一種軸壓裝部位的超聲TOFD檢測成像方法，其特征在于包括下述步驟首先安裝兩個探頭和一個用于軸定位的編碼器，兩個探頭分別布置在軸壓裝部位的兩側(cè)，其中一個探頭作為發(fā)射探頭，另一個探頭作為接收探頭，發(fā)射探頭和接收探頭均貼在軸表面上，并且發(fā)射探頭、接收探頭和編碼器分別與超聲TOFD成像檢測儀相應(yīng)的端口相連接；然后啟動超聲TOFD成像檢測儀對軸壓裝部位進行檢測，進行檢測時，發(fā)射探頭和接收探頭位置保持不變，軸自由旋轉(zhuǎn)，超聲TOFD成像檢測儀記錄回波信號及其位置信息，然后對回波信號進行圖像化顯示。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的軸壓裝部位的超聲TOFD檢測成像方法，其特征是所述兩個探頭相向布置，探頭聲束方向與軸的軸向方向平行且主聲束聚焦于軸壓裝部位，并以此條件來計算兩個探頭的中心間距。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的軸壓裝部位的超聲TOFD檢測成像方法，其特征是所述兩個探頭的主聲束的交點落在軸壓裝部位的范圍內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的軸壓裝部位的超聲TOFD檢測成像方法，其特征是所述探頭包括超聲換能器和楔塊，超聲換能器通過耦合劑與楔塊連接，安裝探頭時楔塊貼在軸表面上。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的軸壓裝部位的超聲TOFD檢測成像方法，其特征是所述楔塊底面具有與軸的圓周曲率一樣的弧度。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的軸壓裝部位的超聲TOFD檢測成像方法，其特征是所述兩個探頭安裝在掃查架上，掃查架底部可轉(zhuǎn)動安裝有四個磁吸輪，掃查架通過四個磁吸輪吸附在軸上，其中一個磁吸輪作為編碼器輪，編碼器安裝于該編碼器輪上。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的軸壓裝部位的超聲TOFD檢測成像方法，其特征是所述編碼器采用增量型編碼器。
全文摘要
一種軸壓裝部位的超聲TOFD檢測成像方法，包括下述步驟首先安裝兩個探頭和一個編碼器，兩個探頭分別布置在軸壓裝部位的兩側(cè)，其中一個探頭作為發(fā)射探頭，另一個探頭作為接收探頭，發(fā)射探頭和接收探頭均貼在軸表面上，并且發(fā)射探頭、接收探頭和編碼器分別與超聲TOFD成像檢測儀相應(yīng)的端口相連接；然后啟動超聲TOFD成像檢測儀對軸壓裝部位進行檢測，進行檢測時，發(fā)射探頭和接收探頭位置保持不變，軸自由旋轉(zhuǎn)，超聲TOFD成像檢測儀記錄回波信號及其位置信息，然后對回波信號進行圖像化顯示。本發(fā)明能夠快速、有效、全面地對軸壓裝部位進行檢測，降低勞動強度，提高檢測效率，且操作簡單易行，適合用于實心軸類工件的檢測。
文檔編號G01N29/07GK102914593SQ20121039069
公開日2013年2月6日 申請日期2012年10月16日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月16日
發(fā)明者詹紅慶, 付汝龍, 鄭偉和, 周少武, 陳偉, 謝寧, 徐貴喜, 蔡永新, 朱普生 申請人:廣東汕頭超聲電子股份有限公司