利用超聲對大材料厚度的測試對象無損檢查的方法和裝置制造方法及圖紙

本發明專利技術涉及一種利用超聲對具有大材料厚度的測試對象進行無損檢查的方法和裝置。該裝置包括具有被分成多個可單獨激活的換能器段的超聲換能器的超聲測試探頭，其中該換能器段是同心圓或同心環或其部分。選擇換能器段的第一組j(j＝1、2、3...)，該選擇是以這些換能器段的并行激活得到超聲換能器(22)的圓形活性表面Fj的方式進行的。采用換能器段的第一組j(j＝1、2、3...)執行該測試對象的超聲檢查，其中并行激活該換能器段的第一組j(j＝1、2、3...)。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術的主題是利用超聲對大材料厚度的測試對象無損檢查的方法、用于執行該方法的本身已知的測試探頭的用途、特別適合于執行該方法的超聲測試探頭、用于利用超聲對大材料厚度的測試對象無損檢查的超聲測試探頭的控制單元(尤其是其可以配置用于執行該方法)、以及利用超聲對大材料厚度的測試對象無損檢查的裝置。
技術介紹
在材料測試領域中，已知多種利用超聲對測試對象無損檢查的方法。在脈沖回聲法中，用作發送器的超聲換能器所生成的短超聲脈沖適當地聲穿透進測試對象，以便其在該測試對象中傳播。如果脈沖碰撞到該測試對象中的缺陷，例如作為接收器操作或幾何結構的不連續處，該脈沖被至少部分地反射。利用超聲換能器檢測反射脈沖。超聲換能器經常被既用作發送器又用作接收器。可以從脈沖聲透射進該測試對象和反射脈沖到達接收器之間的行進時間來推斷出測試對象中不連續處的位置。反射脈沖的幅度可用于獲得關于不連續處的尺寸的信息。在標準化手動超聲測試中，已經全球性地建立了用于評估不連續處尺寸的兩種方法，即參考體法(也簡稱作DAC法,來自于“距離-幅度校正(distance-amplitudecorrection) ”)和 DGS 法(來自于“距離-增益-(缺陷)尺寸(distance-gain-(flaw)size) ”)。當考慮到應用時，兩種方法是不同的，但是關于它們所基于的聲音傳播和聲音反射的基本物理性質是相同的。在兩種方法中，檢驗員確定模型反射體(DAC法中的圓柱形反射體，DGS法中的圓盤)的尺寸(直徑)。在原理上，由此確定的尺寸不同于實際缺陷尺寸；因此其被稱為等效圓盤或跨孔(cross hole)直徑。在使用圓盤反射體的情況下，已經建立了更短的術語“等效反射體尺寸(equivalent reflector size) ”(ERS)。由于由固有缺陷所反射的部分聲音還受該缺陷的形狀、取向和表面性質影響的事實，所以實際缺陷尺寸并不對應于等效反射體尺寸。由于在這方面進一步的檢驗是困難的并且在手動超聲測試中不十分可行，因此在用于超聲測試的大多數規范和方針中，用于記錄缺陷的準則依賴于某一等效反射體尺寸。這意味著檢驗員實際上確定的是所檢測的缺陷是否到達或超過作為文檔中的閾值(記錄閾值)所規定的等效反射體尺寸。除此之外，他一般將需要執行另外的檢查，例如關于記錄長度、回聲動力學等，然而，這將不在此論述。聲音在物質中的傳播的定律很早以前就已在理論上已知并且實踐中通過許多實驗得到驗證。現代評估方法的發展存在以下方式在DAC法中，在超聲測試之前利用對參考體的校準測量來確定每種情況下的聲場特性；與此相反，DGS法使用以所謂的DGS圖的形式提供給測試探頭的理論。DGS圖示出作為距離的函數的不同直徑的圓盤反射體和大的平坦反射體(背面)的回聲幅度。為了執行DAC法，必須為檢查提供具有一個或多個對應于測試對象的參考反射體的參考體。利用存在于參考體中的鉆孔來通過試驗確定回聲幅度對距離的依賴性，并且作為曲線轉移到測試裝置的顯示器上。此曲線自動包含測試探頭(聲場)和材料的所有影響。此時可以采用超聲測試探頭來掃描該測試對象。如果回聲到達或超過DAC曲線，則給出可記錄指示。執行DGS法的要求是必須為要用于該檢查任務的超聲測試探頭提供對應的超聲測試探頭具體的DGS圖。對于檢測到的缺陷指示的最大回聲，從DGS圖確定等效反射體尺寸。因此有可能評估該指示是否是可記錄的。微處理器控制的超聲設備的使用在兩種評估方法中得到相當大的簡化，其引起時間節省和更高的測試可靠性。尤其是，通過在裝置中存儲標準測試探頭的DGS圖，從而在現代超聲裝置中簡化了 DGS評估。優選地，可以選擇平坦底孔(圓盤)、跨孔或背面作為參考反射體。可以為檢測到的缺陷指示的立即評估提供評價程序。在該過程中，記錄閾值超過數，即缺陷指示超過預定記錄曲線的分貝(dB)值，可以直接顯示在顯示裝置(例如集成屏幕)上。此評價形式對應于大多數測試標準的實踐。這些標準包括，例如眾所周知的DINEN 583-2、DIN54 125和SEL 072，而且還包括將平坦底孔規定為參考反射體的所有其它規范。即使多年來上面提到的脈沖回聲法在材料測試領域已經是為良好建立的方法，但將它們應用于具有大材料厚度的測試對象(例如在厚壁壓力或具有大壁厚的安全箱的情況下)的檢查，現今仍需大量努力。在DGS法的情況下，此情況的原因在于超聲換能器生成通常具有若干位于聲軸上的局部聲壓最大值的聲場。在這種情況下，聲軸上的持續聲壓最大值的位置被稱為“近場長度N”。對于具有直徑D的圓形活性表面(active surface)的超聲換能器(以下簡稱為“圓形超聲換能器”)，由下式給出該近場長度N:本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種利用超聲對具有大材料厚度的測試對象(10)進行無損檢查的方法，包括以下方法步驟：a.提供具有被分成多個可單獨激活的換能器段(24)的超聲換能器(22)的超聲測試探頭(20)，其中所述換能器段(24)是同心圓或同心環，或者同心圓或同心環的部分，b.選擇換能器段(24)的第一組j(j＝1、2、3...)，所述選擇是以這些換能器段(24)的并行激活得到超聲換能器(22)的圓形活性表面Fj的方式進行的，以及c.采用所述換能器段(24)的第一組j(j＝1、2、3...)執行所述測試對象(10)的超聲檢查，其中并行所述激活換能器段(24)的第一組j(j＝1、2、3...)。

【技術特征摘要】
2011.09.26 DE 102011053942.51.一種利用超聲對具有大材料厚度的測試對象(10)進行無損檢查的方法，包括以下方法步驟:a.提供具有被分成多個可單獨激活的換能器段(24)的超聲換能器(22)的超聲測試探頭(20)，其中所述換能器段(24)是同心圓或同心環，或者同心圓或同心環的部分，b.選擇換能器段(24)的第一組j(j= 1、2、3...)，所述選擇是以這些換能器段(24)的并行激活得到超聲換能器(22)的圓形活性表面Fj的方式進行的，以及c.采用所述換能器段(24)的第一組j(j = 1、2、3...)執行所述測試對象(10)的超聲檢查，其中并行所述激活換能器段(24)的第一組j(j = 1、2、3...)。2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，當執行所述方法時，必須滿足取決于由所述超聲換能器(22)的活性表面Fj所生成的超聲場的預定準則K，包括以下另外的方法步驟:a.以所述超聲換能器(22)的活性表面Fj所生成的超聲場滿足所述準則K的方式選擇并行激活的所述換能器段的第一組j (j = 1、2、3...)。3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于以下另外的方法步驟:a.選擇所述測試對象(10)的要檢查的部分Rj，b.以由所述超聲換能器(22)的活性表面Fj在部分Rj中所生成的超聲場滿足所述準則K的方式選擇并行激活的所述換能器段的第一組j (j = 1、2、3...)。4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，根據DGS法來執行所述超聲檢查。5.根據權利要求 3所述的方法，其特征在于，如果適用dj 彡 0.7XNj,則滿足所述準則K，其中dj是從沿著所述測試對象(10)中的聲音路徑進入所述測試對象的超聲耦合位置(14)與要檢查的部分Rj的最小距離，以及Nj是由所述換能器段(24)的第一組j (j = 1、2、3...)所形成的所述超聲換能器(22)的活性表面Fj的近場長度。6.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，根據DAC法來執行所述超聲檢查。7.根據權利要求3所述的方法，其特征在于以下另外的方法步驟:a.預設所述測試對象(10)的要檢查的材料厚度S，b.將所述測試對象(10)的要檢查的材料厚度S分為在所述測試對象(10)中在超聲傳播方向上一個接一個地放置的多個部分Ri (i = 1、2、3...)，c.從這些部分Ri中選擇要檢查的部分Rj。8.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，對于不同的部分Rj，k執行所述方法。9.根據權利要求8所述的方法,其特征在于,部分Rj，k在聲音傳播方向上具有大體上相同的廣度。10.根據權利要求8所述的方法，其特征在于，使用電子屏幕來采集所述測試對象(10)的...

【專利技術屬性】
技術研發人員：Y·奧伯德爾菲，
申請(專利權)人：GE傳感與檢測技術有限公司，
類型：發明
國別省市：