[发明专利]一种基于平面波超声技术的枞树型叶根高效检测装置及方法

说明书

本发明涉及基于平面波超声技术的枞树型叶根高效检测装置，包括分线器、组合型相控阵超声探头和组合型相控阵超声楔块；组合型相控阵超声探头由三个独立的并联式线阵阵列排布的子探头组成；分线器一端的接口通过电缆线连接组合型相控阵超声探头，另一端的探头与仪器接口连接相控阵超声仪器；三个子探头安装在组合型相控阵超声楔块上，组合型相控阵超声楔块由三个子楔块组成，每个子探头对应一个子楔块。本发明的有益效果是：本发明使用三个独立的并联式线阵阵列排布子探头组成组合型相控阵超声探头，避免手动检测时因为探头放置偏差以及自动检测时因为扫查器探头夹持装置的安装偏差造成的叶根缺陷漏检或检测返工。

技术领域

本发明涉及大型火电和核电机组的枞树型叶片叶根检测方法，具体涉及一种基于平面波超声技术的枞树型叶根高效检测装置及方法。

背景技术

枞树型叶根的检测一般使用常规超声探头或者线阵排布相控阵超声探头，通过多个不同探头检测叶根不同区域的方式完成整个叶根区域的检测。常规超声时使用横波探头分别从叶片内外弧面开展检测，利用纵波探头从叶片的两侧肩台区域实施检测。

枞树型叶根的传统相控阵超声检测方案使用多个线阵探头。线阵探头指探头中的晶片全部排列在一条直线上。检测时一般分为4个检测序列，序列1中将带角度楔块相控阵线阵探头放在叶片外弧面上检测叶根内弧面的缺陷，序列2中将带角度楔块相控阵线阵探头放在叶片内弧面检测叶根外弧面的缺陷。序列3中将带角度楔块相控阵线阵探头放在叶片两侧肩台靠近内弧侧位置检测叶根两端外弧面的缺陷。序列4中将无楔块相控阵线阵探头放在叶片两侧肩台靠近内弧侧位置检测叶根两端内弧面的缺陷。传统的相控阵超声检测方案各个序列都使用相控阵超声扇形扫查的成像方式。

常规超声叶根检测，因为常规超声检测的探头角度是单一且固定不变的，声束覆盖的区域有限，超声检测当声束和缺陷垂直时敏感性最高，当声束和缺陷平行时敏感性最低，因此对于常规超声，检测角度的唯一也使得常规超声检测对于一些方向性的缺陷不敏感。常规超声采用A型显示的成像方式，图像中只能显示信号波幅、声程等信息，枞树型叶根检测过程中由于叶根结构复杂，因此除了缺陷信号以外，还会有部分结构显示信号，A型扫描的局限性导致以上信号难以被快速准确地区分，这就增加了检测过程中缺陷识别的难度。常规超声探头底面为硬质结构，在叶片的曲面型叶身上移动时可能由于探头底面和叶片表面贴合不紧密造成检测时耦合不良，进而影响检测信号的质量。

传统的叶根相控阵超声检测采用扇形扫查的成像方式。因为检测过程中使用的为晶片线阵排布的相控阵超声探头，尽管借助扇型扫查的方式可以实现多个角度的检测成像，但是因为线阵相控阵超声探头仅能在一个平面成像，无法实现立体成像，因此在检测过程中如果由于扫查器的安装或者检测人员手持探头时探头倾斜造成一定程度的探头偏转，将会导致探头实际发射声束和检测方案中要求的声束方向有一定的偏移，最终可能造成缺陷的漏检。传统相控阵超声探头底面为硬质结构，在叶片的曲面型叶身上移动时可能由于探头底面和叶片表面贴合不紧密造成检测时耦合不良，进而影响检测信号的质量。另外，传统的相控阵超声扫查依然基于超声的脉冲反射检测技术，叶根检测时使用的探头晶片较小，因为叶根结构的原因，超声波在叶根中的传播距离较长且存在一定的衰减，叶根缺陷回波和叶根结构反射波距离较近，因为相控阵超声扇形扫查成像算法的局限性和仪器硬件性能的性质，导致传统叶根检测时相控阵超声扇形扫查成像的信噪比较差，影响一些叶根微小缺陷的识别。因此，现有技术存在以下问题：

1、检测速度缓慢，需要使用多个探头多个检测序列才能完成整个叶根部位的检测工作；

2、手动检测时，检测效果和检测人员的操作手法有极大关联，检测人员操作手法不够细致可能导致缺陷漏检；自动检测时，扫查器的进度也对检测结果的可靠性有极大影响；

3、叶根弧面曲率和探头表面接触不良影响检测效果；

4、受成像方法限制，检测数据的信噪比不高，影响微小缺陷的识别。

发明内容