[发明专利]一种铸铁材料缺陷的声学检测系统

说明书

技术领域

本发明涉及无损检测技术领域，特别是涉及一种铸铁材料缺陷的声学检测系统。

背景技术

铸铁材料，由于其具有优良的铸造性、耐磨性和吸震性以及良品率高、成本低的特点，在城市燃气管道、造纸烘缸、汽车等设备或构件上均得到了广泛应用。然而，铸铁材料的固有特征加上铸造工艺的特殊性，使得铸铁类构件和设备中难免存在缺陷，常见的缺陷有：气孔、夹渣、冷隔、缩孔和疏松、裂纹等。目前，铸铁材料内部缺陷的无损检测技术主要有射线检测法和脉冲反射超声波检测法。射线检测法可以检测出气孔、疏松、冷隔和缩孔等制造缺陷，由于需全覆盖射线照射，以及铸铁内部结构的不均匀和灰度上的差别，其检测效率较低，成本高。因受到铸铁材料晶粒粗大的影响，脉冲反射超声波检测法仅能够检测出铸铁材料在制造过程中产生的疏松、夹渣和缩孔缺陷。对于投入使用后的铸铁设备或构件，在运行状态下容易出现的疲劳裂纹缺陷，射线检测法检测灵敏度低、效率低、检测成本高，没有得到应用；而脉冲反射超声波检测法灵敏度较低，目前还没有较成熟的仪器和方法，而且其检测时需要在停产状态下进行大面积的逐点连续扫查，检测效率低、检测时间长，导致用户产生较大的经济损失。

现有技术对于金属材料缺陷的超声探测方法包扩反射式探测和透射式探测。其中，反射式探测需要逐点扫查，费时费力；而透射式扫查扫查探头和激励探头分别处于待检面的两侧，两者之间对准困难。

更重要的是，现有的声学检测系统对金属进行缺陷检测时，多采用手推检测尺来确定探头的预移动位置，这就使得探头位置确定不准确；而且需要在扫查过程中在待测板上不断标记已检区域，操作费时费力；并且现有的检测系统不能在检测中实时地确定所检位置是否存在缺陷，往往需要根据后期的数据处理才能得到。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是如何同时实现铸铁材料裂纹缺陷的快速、直观、准确在线检测。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供一种铸铁材料缺陷的声学检测系统，其包括：激励模块，设置在待测铸铁板上方，用于向所述待测铸铁板发射超声激励脉冲信号；接收模块，设置在所述待测铸铁板上方，用于接收所述激励模块发出的超声激励脉冲信号经过所述待测铸铁板传播衰减后在不同位置处的信号；定标模块，包括至少三个能够固设于所述待测铸铁板表面上的定标单元，以在所述待测铸铁板表面建立坐标系，确定出所述激励模块和接收模块在所述坐标系中的位置；计算模块，与所述接收模块和定标模块相连，用于记录所述接收模块所在位置处的信号幅度，将该信号幅度与标准衰减幅度进行比较，判断所述待测铸铁板是否存在缺陷；其中，所述标准衰减幅度为在无缺陷的同种材料的铸铁板上设置与上述相同的超声激励信号且经过相同的路径到达接收模块时所获得的信号幅度。

其中，所述激励模块包括激励探头和与其相连的脉冲信号发生器，所述脉冲信号发生器产生脉冲信号提供给所述激励探头，所述激励探头可拆卸地固定在待测铸铁板上，用于向所述待测铸铁板发射超声激励脉冲信号。

其中，所述接收模块包括顺次相连的扫查探头、信号放大器和信号预处理器，所述扫查探头可移动地设置在所述待测铸铁板上，接收所述超声激励脉冲信号经过所述待测铸铁板传播衰减后在不同位置处的信号，接收到的信号经过所述信号放大器放大后输出到所述信号预处理器转换为数字信号，然后输送至所述计算模块的信号采集端。

其中，还包括：显示模块，与所述定标模块和计算模块相连，用于显示所述定标模块确定的坐标系，以及所述待测铸铁板所在的表面、激励探头和扫查探头在所述坐标系中的实时位置；并显示所述接收模块所在位置处的信号幅度和系统判断所述待测铸铁板是否存在缺陷时所需的阈值。

其中，还包括：存储模块，与所述计算模块相连，用于将各个定标单元的坐标、所述激励探头以及所述扫查探头的各个实时坐标、扫查完成区域、缺陷存在区域以及所述各个扫查位置的信号幅度和标准衰减幅度存储下来。

其中，所述各个定标单元、激励探头和扫查探头上分别设置有射频识别标签。

其中，还包括与所述扫查探头相连接的移动控制模块，所述移动控制模块用于控制所述扫查探头在待测铸铁板上的移动。

(三)有益效果

上述技术方案所提供的铸铁材料缺陷的声学检测系统，适用于铸铁设备或构件裂纹缺陷的快速检测，可在设备或构件正常运行或短暂停止运行过程中进行在线检测，避免了长时间停产检测带来的经济损失；并且能够完成待测、未测区域以及缺陷区域的标定，同时实现直观、快速、准确地获得检测结果。