[发明专利]薄板栅格翼结构焊缝相控阵超声检测装置及检测方法

说明书

本发明涉及一种薄板栅格翼结构焊缝相控阵超声检测装置及检测方法，涉及无损检测技术领域。本发明通过选用高频相控阵超声线阵换能器再设计与之配合的特殊形状楔块来对栅格翼结构的焊缝区域进行无损检测，无需改变探头位置即可扫描整个焊缝区域，提高无损检测的便利性；由机械臂夹持换能器进行扫描，可实现检测的智能化、高效化。解决了快速检测与检测精度相矛盾的问题，能够满足各类自动化检测试验需求。

技术领域

本发明涉及无损检测技术领域，具体涉及一种薄板栅格翼结构焊缝相控阵超声检测装置及检测方法。

背景技术

无损检测(Non-destructive Testing，NDT)是一种以不损害被检试样的形貌与使用性能的前提下，应用多种物理及化学途径，对检测物体内部的缺陷区域进行有效的检验与测试，确定典型缺陷组织大小、形状、位置和性质等信息，确保其在使用中能达到预期的使用寿命和安全性。超声检测(Ultrasonic Testing，UT)是利用超声波在被检试样内部的传播路径上存在明显的声学传播差异的界面或者区域(如缺陷区域)时，产生的反射、折射、透射、散射、衍射、谐振和衰减等现象，通过分析回波信号的能量幅值、频率、时间等信息，将缺陷组织或内部结构的相关信息以可见图像的形式表示出来。目前超声检测是工业无损检测领域应用最广泛且最有效的方法之一。

相控阵超声检测技术(PAUT)是近年来超声无损检测领域发展起来的新技术，通过控制阵列换能器中各独立压电晶片发射/接收声波的延迟时间来实现超声波束在介质中的偏转、聚焦，从而进行无损缺陷检测。相控阵超声检测分为超声波发射与接收两部分，相控阵超声发射的工作原理基于惠更斯-菲涅尔原理，使用同频率的脉冲信号激励各阵元，所产生的超声波会互相干涉，形成合成波阵面；只要改变各阵元的脉冲激励时间，按照一定规律设置延迟时间，则根据惠更斯原理，超声波将在空间中叠加形成新的波阵面，从而实现声束偏转或聚焦等特性。相控阵超声接收过程同理，当合成波阵面遇到缺陷后就会产生回波信号，到达各阵元的时间存在差异，按照回波到达各阵元的时间差对阵元信号进行延时补偿并相加合成，就能将特定方向回波信号叠加增强，而其他方向的回波信号减弱甚至抵消从而得到超声扫描图。与传统单/多通道超声检测相比具有声束灵活可控、探头小巧便携、扫查速度快、检测精度高、分辨力强等优点，可以做到少移动探头的情况下进行大面积区域电子扫查。

栅格翼是一种新型的承力稳定面和控制面，被广泛应用于军工产业。栅格翼结构的焊缝区域是应力集中区域，在制造和使用过程中容易出现裂纹、未焊合、未焊满等缺陷，为保证栅格翼的安全使用，有必要采用先进无损检测技术对其进行检测。然而栅格翼焊接区域结构复杂、被焊零件厚度薄、可探测空间小等因素造成普通无损检测方式难以施展，因此，迫切需要一种同时满足快速检测要求和全覆盖检测要求的新型无损检测方法。

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：如何设计一种对栅格翼结构焊缝区域进行超声检测的检测装置及检测方法，以同时满足快速检测要求和全覆盖检测要求。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种薄板栅格翼结构焊缝相控阵超声检测装置，用于对栅格翼工件焊缝区域进行超声检测，包括：计算机1、相控阵超声板卡2、相控阵超声线阵换能器3、楔块4、六自由度机械臂5和夹具；