[发明专利]检测回转结合面接触特性的超声反射率提取系统与方法

权利要求书

1.一种检测回转结合面接触特性的超声反射率提取系统，该系统主要包括装卡装置(1)，超声波探头及其角度调整装置(2)，移动平台，控制模块，信号采集模块，数据处理模块以及显示模块，其特征在于：超声波探头及其角度调整装置(2)夹持有探头，同时与移动平台的z轴平移装置(5)相连并作竖直方向的运动；装卡装置(1)竖直连接工件，同时与移动平台的x轴平移装置(3)和y轴平移装置(4)相连；移动平台与控制模块相连，在控制模块的控制下实现各轴的移动；信号采集模块与超声波探头连接，采集扫描过程中的超声波信号；数据处理模块与信号采集模块连接，处理采集到的数据；显示模块与数据处理模块连接，将处理后的数据显示在屏幕上。

2.一种回转体结合面超声波反射率提取方法，其特征在于，具体步骤如下：

1)确定超声波扫描结合面间距，扫描间距须小于超声波焦点圆斑直径d，圆斑直径根据下式计算，式中，F为已知的超声波在耦合剂中的焦距，c为轴套材料中的声速，f为超声波频率，D为探头压电片直径：

df(-6dB)=1.028FcfD---(1)]]>

2)对轴套进行密封处理并竖直放置在装卡装置的聚四氟乙烯管(11)上，注入蒸馏水作为耦合剂，逐次调整移动平台的x轴平移装置3以及探头夹持装置的两个旋转装置(12和15)，使所获取的内表面处反射波信号幅值都为最大值，此时超声波垂直入射于并聚焦在内表面上；

3)驱动超声波探头扫描轴套内表面一条母线，得到参考信号矩阵H₀，测量完成后将耦合剂放掉，针对不同形状的轴套，分为以下三种情况：

(1)当轴套的内外表面均为圆柱面时，通过z轴平移装置(5)驱动超声波探头(14)沿着竖直方向运动；

(2)当轴套的内外表面均为圆锥面且锥度相同时，通过z轴平移装置(5)驱动超声波探头(14)沿着竖直方向以速度V₁运动，同时通过x轴平移装置(3)驱动轴套以速度V₂移动，且满足

(3)当轴套的内表面为圆锥面且外表面为圆柱面时，通过z轴平移装置(5)驱动超声波探头(14)沿着竖直方向以速度V₁运动，同时通过x轴平移装置(3)驱动轴套以速度V₂移动，同时需满足其中θ₁和θ₂分别为超声波从蒸馏水进入轴套时的入射角和折射角，且满足以及式中C₁和C₂分别是超声波在蒸馏水和轴套中的传递速度；

4)拆除轴套，清洗轴套和轴，并进行安装，将装配体的下端插入聚四氟乙烯管(11)中，利用顶尖(9)将工件上端固定；

5)调整装配体结合面与超声波探头(14)相互位置，具体的调整方法与步骤(2)相同，此时聚焦超声波垂直入射于并聚焦在工件结合面上；

6)注入蒸馏水作为超声波探头(14)与被测工件间的耦合剂，驱动超声波探头对整个回转体结合面进行扫描，扫描各条母线的方法与步骤3相同，而旋转工件时，根据公式(1)确定旋转轴的旋转间隔a₁，同时探头14移动的间距与测量参考信号时相同，最后保存结合面处超声回波信号，得到矩阵H_i；

7)利用下面公式计算结合面反射率幅值：

R=HiH0---(2)]]>