[发明专利]钢板全覆盖超声波检测装置及方法

权利要求书

1.一种钢板全覆盖超声波检测装置，该装置包括能在钢板上自由行走的机构，所述的自由行走的机构包括轮式行走主体；所述的轮式行走主体上设置有多通道超声波探伤仪，与多通道超声波探伤仪对应连接的线阵排列的多个探头，激光移动感应器，耦合装置及水箱，上位机和电源；所述的线阵排列的多个探头的轴线与待检测的钢板平面保持垂直，所述的多通道超声波探伤仪控制线阵排列的多个探头发送/接收超声波信号、并进行模数转换传输给上位机，所述的激光移动感应器分别与线阵排列的多个探头和上位机连接，所述的上位机从激光移动感应器中获取实时二维位置信号用于后续缺陷信号分析、处理和定位，所述的耦合装置及水箱为线阵排列的多个探头供耦合剂，所述的电源为多通道超声波探伤仪、上位机和激光移动感应器供电；所述的线阵排列的多个探头大于4个；

步骤包括：

(1)利用钢板全覆盖超声波检测装置进行钢板缺陷检测；

(2)获取单个探头在水中的半扩散角，建立目标点相关的探头直径范围内的插值处理领域的数学模型；

(3)采用步骤(2)获得的探头的半扩散角和探头直径范围内的插值设置线阵排列的多个探头之间的间距和与钢板之间的垂直距离，然后采用探头在钢板表面进行扫查，扫查方式采用弓字形，线阵探头在钢板内部声束相互叠加，不存在扫描盲区；在整个扫查过程，采用激光移动感应器获取实时位置，用于后续数据插值；

(4)根据超声波检测的触发间隔g mm即超声探头移动g mm发射接收一次超声波信号，将待测钢板进行离散，分为m行n列，行与列间隔均为gmm，行与列的交点定为A波信号的采集位置；

(5)通过单次探头检测获得被测钢板的界面波和钢板底波位置，被测钢板的界面波和底波之间即为缺陷波，提取缺陷波中最高波幅值，超声波最高波为100％映射为图像灰度256，超声波高为0％映射为图像灰度0；位于0～100％之间的波高p％采用p％×256计算获得灰度；并获知缺陷波最高幅值，根据Q_R缺陷波高映射灰度值，在图像x，j位置绘制一个正方形小图元；

(6)在被测钢板弓形扫查结束后，当对含缺陷区域进行精确定量时，需要进行精扫查；扫查采用垂直与弓形扫查方向的纵扫查；将纵扫查的超声A波中缺陷最高波幅值映射为灰度绘制到对应的一个正方形小图元中；根据Q_R缺陷波高映射灰度值，在图像x，j位置绘制一个正方形小图元；将所有未知点进行插值后，即获得了被测钢板的缺陷超声波C扫描图像。

2.根据权利要求1所述的钢板全覆盖超声波检测装置，其特征在于：所述的上位机是计算机。

3.根据权利要求1所述的钢板全覆盖超声波检测装置，其特征在于：步骤(2)获取单个探头在水中的半扩散角，建立目标点相关的探头直径范围内的插值处理领域的数学模型；具体的：假设单个探头与钢板表面距离为t，将一个直径5mm-10mm的光滑金属小球固定在一支撑杆上，将该小球置于水中，采用三自由度以上运动机构使单个探头处于小球上方，保证超声探头的轴线与水平面垂直，并与小球的球心同轴，探头与小球垂直距离设置为t，此时设置超声仪器增益，将小球反射波高度调节为满幅度的80％，提高6dB后，平行移动超声探头，当小球的反射高度逐渐降低，待波高恢复到满幅度的80％时为止，移动距离为p；所以，当探头与钢板距离为t时，线阵探头组中探头之间的间距应小于p，当距离t发生变化，应重新实验获取间距p；采用局部水浸法检测一钢板对比试块，试块内部超声波探伤不得有超过Ф1中间回波，钢板对比试块内置一横通孔，通孔直径为Ф，将探头置于试块a点，并且保证探头与钢板对比试块距离为t，从该超声波探头发射一波束进入钢板内部，以某一角度扩散出去；钢板对比试块自探头测试边缘至恒通孔圆心之间的垂直距离为S；在a点时，声压最大，设置超声仪器增益，将横通孔反射波高度调节为满幅度的80％，提高6dB后，移动探头，横通孔的反射高度逐渐降低，待波高恢复到满幅度的80％时为止，记录该点位置b，设从a点移动到b点距离为e mm；按公式计算出半扩散角：

假设探头晶片直径为d，晶片中心点与目标点之间的钢中声程为l，目标点相关的探头直径范围为D，建立插值处理领域的数学模型为：