[发明专利]一种高转速条件下高精度自匹配外形尺寸测量方法

说明书

本发明涉及无损检测技术领域，具体公开了一种高转速条件下高精度自匹配外形尺寸测量方法。该方法具体包括如下步骤：1、对被检管材采集数据进行标定；2、对采集的被检管材标定信号进行周期分析；2.1、进行信号预处理，滤除异常信号；2.2、计算获取采集数据周期的标志位；2.3、对两个探头采集数据的每个周期数据重采样；3、对两探头采集数据的周期数据进行同相位数据统计分析；4、对被检管材进行信号采集；5、计算获得被检管材的外形尺寸；本发明所述的一种高转速条件下高精度自匹配外形尺寸测量方法，其可以通过同相位角对比，最大程度地消除机械安装误差和采集系统误差的影响。

技术领域

本发明属于无损检测技术领域，具体涉及一种高转速条件下高精度自匹配外形尺寸测量方法。

背景技术

核级小管径管材是指外径在6～20mm范围内的特种精密管材，被广泛应用在核电堆芯及换热器等核心部件中。核级小管径在核电机组的建设与运营期间使用量极大，以AP1000的蒸发器为例，每台蒸发器换热管的数量多达10000多根，合计长度约为225000M。为此，核电需要在管材安装前对其进行快速的自动化测量，以保证管材的测量效率和测量精度。采用传统的双探头水浸超声自动化检测系统进行检测时，由于检测系统的机械存在偏心和数字化超声采集系统存在系统误差，导致难以达到μm级的超声测量精度。

理论上，相位角相差180°的两个直探头可用于直径测量。直径计算可用以下公式表示为D＝L-(t₁+t₂)·V/2，其中，D为被测管在某周向方位角(相位角)的直径；L为两个直探头直径的距离；t₁和t₂为两个直探头的界面波回波时间；V为水中声速；上述公式成立的充要条件有：1)两个探头的旋转中心与被检管材轴心重合；2)两个探头探头的声束轴线完全重合；3)水中声速稳定；4)两探头之间间距为定值；5)超声采集系统的采集精度绝对精准。但实际上，上述条件均无法采用物理方式进行保证，而因为不能保证充要条件带来的测量误差也各不相同。

1)探头偏心

当探头的旋转中心偏离被检管材中心δmm时，探头测得的t₁(或者t₂)最大值和最小值的差值为2δ/V，并且在各不同相位角上均不相同。偏差值与相位角的关系为：

其中，R被检管材半径

θ探头所处的相位角(假设θ＝90°时，偏差最小，为-δ/V)

由此产生的误差可以由对向的探头进行一定程度的弥补，两个探头的声程时间偏差值之和为：

2)探头轴线偏离

根据上式可知，当且仅当θ1与θ0相差180°时，偏差值最小。但是机械安装存在一定程度偏差，因此上述偏差值会被放大。假设δ＝0.01×R时，若两个探头相位角相差180°(实线)，则最大声程时间偏差值为1.0×10-4R/V；当两个探头相位角相差180.5°时(虚线)，最大声程时间偏差值为1.87×10-4R/V，是前者的1.87倍。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高转速条件下高精度自匹配外形尺寸测量方法，其可以修正机械精度不足导致的误差和数字化采集系统自身的误差。

本发明的技术方案如下：一种高转速条件下高精度自匹配外形尺寸测量方法，该方法具体包括如下步骤：

步骤1、对被检管材采集数据进行标定；

步骤2、对采集的被检管材标定信号进行周期分析；

步骤2.1、进行信号预处理，滤除异常信号；

步骤2.2、计算获取采集数据周期的标志位；