用于測定機械部件中存在的缺陷的方位的方法和裝置制造方法及圖紙

本發明專利技術涉及用于測定機械部件（B）中存在的缺陷的方位的方法和裝置，具有至少一個超聲波頭（2），其從不同的測量點（MP）出發為機械部件（B）施加超聲波信號，其中由相同的或另一個超聲波頭（2）接收從位于部件（B）內部的待檢查的點（P）反射到測量點（MP）的回波-超聲信號；并具有數據處理單元（4），其根據在各個測量點（MP）和待檢查的點（P）之間的聲擴散方向分析所接收的回波-超聲信號以測定缺陷的方位，其中根據采集的在發送超聲波信號的時間點和接收由缺陷反射的回波-超聲信號的時間點之間的信號傳播時間針對每個測量點（MP）計算在測量點（MP）和待檢查的點（P）之間的距離（d），并且將待檢查的點（P）的時間上偏移地在不同的測量點（MP）上接收的回波-超聲信號相位正確地疊加以用于其分析。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】用于測定機械部件中存在的缺陷的方位的方法和裝置
本專利技術涉及用于借助超聲波檢驗對機械部件中存在的缺陷的方位進行測定的方法和裝置。
技術介紹
超聲波檢驗是一種無損的材料檢驗方法，用于對由能傳導聲音的材料（例如金屬、塑料、陶瓷或混凝土）構成的部件關于內部和外部的瑕疵或缺陷以及所有類型的不均勻性（例如裂縫、夾渣、收縮孔等）進行檢查。由于簡單并且廣泛的可應用性以及不將檢驗人員暴露在輻射照射中的事實，超聲波檢驗方法是最常使用的無損的材料檢驗方法之一。借助超聲波檢驗方法，用超聲波對例如大的、在運行中要經受大負荷的鍛件（例如輪盤、軸或空心軸）也許在其制造過程之后必要時在無特定斷面形狀的（konturarm）狀態中進行檢驗。如果通過超聲波檢驗方法顯示缺陷，那么可以依據所顯示的缺陷來決定是否使用受檢查的部件。為了識別缺陷和更好地表述缺陷的特征，部分地使用所謂的SAFT方法（SynthetiqueApertureFocusingTechnique，合成孔徑聚焦技術）。在將所測的超聲波信號進行相位正確地相加的情況下，對于在待檢查的部件的體積內的每一點來說，獲得了定位了的（lokalisiert）缺陷顯示。在SAFT方法的變形（即所謂的FT-SAFT方法）中，執行信號分析以便在頻域中進行快速計算。然而，常見的SAFT方法的缺點在于，由此無法獲得關于在部件內的較小缺陷的方位或方向的任何信息，所述信息特別地對于分析是否使用部件來說可以具有重要性。依據各個部件的各自的負載和幾何結構，存在的缺陷的方位可以具有不同的重要性。如果部件例如是輪盤，那么在部件內的徑向方向的缺陷是有問題的，因為切向的拉力促使缺陷或裂縫生長。與此相對地，在該部件中切線方向的缺陷或裂紋卻是可以容忍的。
技術實現思路
本專利技術要解決的技術問題是，提供用于對機械部件內存在的缺陷的方位進行測定的方法和裝置。按照本專利技術，所述技術問題通過具有在權利要求1中描述的特征的方法來解決。本專利技術提供了一種用于對機械部件中存在的缺陷的方位進行測定的方法，其具有下述步驟：（a）從不同的測量點出發為機械部件施加超聲波信號，其中通過至少一個超聲波頭生成超聲波信號，所述超聲波頭在測量點上分別發送超聲波信號到部件上，其中時間上推遲地由該超聲波頭或另一個超聲波頭來接收由此生成的回波-超聲信號；（b）根據在各個測量點和部件的待檢查點之間的聲擴散方向來分析所接收的回波-超聲信號以便確定缺陷的方位，所述回波-超聲信號從位于部件內部的待檢查的點反射到測量點；（c）其中，根據所采集的在發送超聲波信號的時間點和接收所反射的回波-超聲信號的時間點之間的信號傳播時間，針對每個測量點計算測量點和待檢查的點之間的距離，并且對時間上偏移地在不同的測量點上接收的待檢查的點的回波-超聲信號進行相位正確地疊加以便用于其分析。在按照本專利技術的方法的一種實施方式中，在考慮超聲波頭的角度特性的情況下，對在不同的測量點上時間偏移地接收的回波-超聲信號進行相位正確地相加。在按照本專利技術的方法的一種可能的實施方式中，計算平均值或中值以便確定缺陷的方位。在按照本專利技術的方法的一種實施方式中，計算對于缺陷的方向效應的度量（Maβ）（尤其是標準偏差）。在按照本專利技術的方法的一種可能的實施方式中，將由超聲波頭在不同的測量點處所接收的不同的回波-超聲信號連同各個測量點的位置坐標一起緩存在存儲器中以便進行分析。在按照本專利技術的方法的一種優選的實施方式中，針對緩存的回波-超聲信號，測定包絡線。在按照本專利技術的方法的一種可能的實施方式中，在此對緩存的回波-超聲信號進行整流和低通濾波。在按照本專利技術的方法的一種替換的實施方式中，在此對緩存的回波-超聲信號進行希爾伯特變換并形成模。在按照本專利技術的方法的一種可能的實施方式中，依據聲擴散方向來統計學地分析整流了的回波-超聲信號的角度特征。在按照本專利技術的方法的一種可能的實施方式中，只有在相位正確地疊加了的回波-超聲信號的信號幅度超過可調節的閾值的情況下，才對所接收的回波-超聲信號進行分析。在按照本專利技術的方法的一種可能的實施方式中，對回波-超聲信號進行方向相關的相位正確的疊加，特別是通過與正弦或余弦因子的加權來進行。在按照本專利技術的方法的一種可能的實施方式中，將二維的平面方位角作為缺陷的方位進行輸出。在按照本專利技術的方法的一種替換的實施方式中，將缺陷的三維空間方位角作為缺陷的方位進行輸出。在按照本專利技術的方法的一種可能的實施方式中，依據在部件中存在的缺陷的測定的方位并且依據部件的所存儲的幾何數據，計算部件的未來的故障概率。在按照本專利技術的方法的一種可能的實施方式中，為了計算部件的故障概率，考慮在運行中作用于部件上的機械的負載力。在按照本專利技術的方法的一種可能的實施方式中，在顯示的評估中考慮所測定的方位，以便獲得正確的顯示參數。本專利技術還提供了一種用于對機械的部件內部存在的缺陷的方位進行測定的裝置，其具有-至少一個超聲波頭，其從不同的測量點出發為機械的部件施加超聲波信號，其中由同一個或不同的超聲波頭來接收回波-超聲信號，所述回波-超聲信號從位于部件內部的待檢查的點反射到測量點；以及-數據處理單元，其依據在各個測量點和待檢查的點之間的聲擴散方向對所接收的回波-超聲信號進行分析以便確定缺陷的方位，其中，依據在發送超聲波信號的時間點和接收由缺陷反射的回波-超聲信號的時間點之間的所采集的信號傳播時間，針對每個測量點計算在測量點和待檢查的點之間的距離并且將待檢查點的時間上偏移地在不同測量點上所接收的回波-超聲信號進行相位正確地疊加以用于其分析。在按照本專利技術的裝置的可能的實施方式中，通過至少一個超聲波頭來生成超聲波信號，所述超聲波頭可移動地布置在機械部件的表面上并且從測量點出發為機械部件施加超聲波信號。在按照本專利技術的裝置的一種可能的實施方式中，通過具有多個超聲波頭的陣列檢驗頭來生成超聲波信號。在按照本專利技術的裝置的一種可能的實施方式中，該裝置具有存儲器，所述存儲器對在不同的測量點所接收的不同的回波-超聲信號連同各個測量點的位置坐標一起進行緩存，以用于進一步分析。在按照本專利技術的裝置的一種可能的實施方式中，通過變換單元對在存儲器中緩存的回波-超聲信號進行希爾伯特變換并形成模。在按照本專利技術的裝置的一種替換的實施方式中，通過變換單元對在存儲器中緩存的回波-超聲信號進行整流和低通濾波。在按照本專利技術的裝置的一種可能的實施方式中，該裝置具有統計學分析角度特性的分析單元，所述角度特性描述了信號幅度依賴于聲擴散方向的依賴關系。在按照本專利技術的裝置的一種可能的實施方式中，依據在部件中存在的缺陷的測定的方位并且根據部件的所存儲的幾何數據，分析單元對部件的未來的故障概率進行計算。本專利技術還提供了一種機器，其具有用于對在機械部件中存在的缺陷的方位進行測定的裝置，所述機器具有：-至少一個超聲波頭，其從不同的測量點出發為機械部件施加超聲波信號，其中回波-超聲信號由相同的或者另一個超聲波頭來接收，所述回波-超聲信號從位于部件內部的待檢查點反射到測量點；以及-數據處理單元，其依據在各個測量點和待檢查點之間的聲擴散方向來對所接收的回波-超聲信號進行分析以便確定缺陷的方位，其中，依據所采集的在發送超聲波信號的時間點和接收由缺陷反射的回波-超聲信號的時間點之間的信號傳播時間，對于每個測量點計本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2010.09.16 DE 102010040856.51.一種用于對在機械的部件(B)內存在的缺陷的方位進行測定的方法，其具有如下步驟：(a)從不同的測量點(MP)出發為所述機械的部件(B)施加(S1)超聲波信號，其中通過至少一個超聲波頭(2)生成所述超聲波信號，所述超聲波頭在測量點(MP)上分別發送超聲波信號到所述部件(B)上，其中時間上推遲地由該超聲波頭(2)或另一個超聲波頭來接收由此生成的回波-超聲信號；(b)根據在各個測量點(MP)和待檢查的點(P)之間的聲擴散方向來計算所接收的回波-超聲信號的角度特性，其中，所述角度特性描述了信號幅度依賴于所述聲擴散方向的依賴關系；(c)其中(S3)，根據所采集的在發送超聲波信號的時間點和接收所反射的回波-超聲信號的時間點之間的信號傳播時間來針對每個測量點(MP)計算所述測量點(MP)和所述待檢查的點(P)之間的距離(d)，并且對時間上偏移地在不同的測量點(MP)上接收的待檢查的點(P)的回波-超聲信號進行相位正確地疊加以便用于其分析；(d)其中對所述角度特性進行統計學上的分析，以便確定缺陷的方位。2.按照權利要求1所述的方法，其中，在考慮超聲波頭的角度特性的情況下，對在不同的測量點上時間偏移地接收的回波-超聲信號進行相位正確地疊加。3.按照權利要求1所述的方法，其中，計算角度的平均值或中值以便確定缺陷的方位。4.按照權利要求1所述的方法，其中，計算缺陷的方向效應的度量。5.按照權利要求1所述的方法，其中，將在所述不同的測量點(MP)上由所述超聲波頭(2)所接收的不同的回波-超聲信號連同各個測量點(MP)的位置坐標一起緩存在存儲器(3)中以便進行分析。6.按照權利要求5所述的方法，其中，對于緩存的回波-超聲信號確定包絡線。7.按照權利要求6所述的方法，其中，對所述緩存的回波-超聲信號進行整流和低通濾波。8.按照權利要求6所述的方法，其中，對所述緩存的回波-超聲信號進行希爾伯特變換并形成模。9.按照權利要求1所述的方法，其中，只有在相位正確地疊加的回波-超聲信號的信號幅值超過了可調節的閾值的情況下，才對所接收的回波-超聲信號進行分析。10.按照權利要求1所述的方法，其中，特別地通過利用正弦或余弦因子的加權來對所述回波-超聲信號進行與方向有關的相位正確的疊加。11.按照權利要求1至10中任一項所述的方法，其中，將缺陷的二維的平面方位角或三維的空間方位角輸出，作為缺陷的方位。12.按照權利要...

【專利技術屬性】
技術研發人員：M·戈爾達默，W·海因里希，H·穆肖弗，
申請(專利權)人：西門子公司，
類型：
國別省市：