[发明专利]用于检测伸长方向的映射部件的方法和设备

说明书

本发明涉及一种用于对部件进行无损映射以确定部件在至少一个兴趣点处的细长的微观结构的伸长方向的方法，其特征在于，该方法包括至少两个连续的强度测量步骤，强度测量步骤包括以下步骤：使线性传感器旋转至多个角度位置的旋转子步骤，所述线性传感器包括多个传感器元件；在每个角度位置处发射多个初级超声波束的发射子步骤；测量由所述细长的微观结构对初级超声波束进行反向散射而导致的多个反向散射信号的测量子步骤，强度测量步骤使得能够获得沿两个旋转轴线测量的两个系列强度，并且该方法包括将测量的多个系列强度结合在一起以确定微观结构在所述至少一个兴趣点处的伸长方向的结合步骤。

技术领域

本发明涉及具有多个元件的超声传感器的一般领域。特别地，本发明适用于对包括细长的微观结构的部件进行映射和无损检查。

背景技术

现有技术特别包括由里安巴尔德(Aurélien Baelde)等人于2017年9月20日在《超声学》第82卷第379页至389页发表的文献“微观结构伸长率对反向散射场的影响：线性传感器阵列的强度测量和多重散射估计”；以及编号为EP-A1-2 594 935和JP-A-2012 247262的专利申请。

在航空学领域，检查准备安装在飞行器中的锻造部件、特别是锻造的旋转部件的完整性是重要的。这些部件由例如钛或钛合金的材料制成，该材料包括晶体结构和微观结构。根据定义，部件的晶体结构限定了该部件在十分之一纳米的量级上的结构。部件的微观结构限定了该部件在纳米与厘米之间的数值范围上的结构。

使用基于电磁波的衍射(例如，衍射或X射线)的方法来检查部件的晶体结构。使用基于声波(例如超声波)的反射、散射和/或反向散射的方法来检查部件的微观结构。

因此，存在旨在检测部件中的瑕疵的超声波检查的已知方法。瑕疵可以包括例如位于形成部件的两层之间的叠层，或者还包括所述部件的表面不连续或体积不连续。这些方法包括在待检查的部件的方向上产生超声波束，并分析由位于该部件中的瑕疵反射、散射和反向散射的信号。

但是，这些方法和这些设备无法检测位于待检查部件中的细长的微观结构。

这是因为待检查的部件可以包括一个或多个细长的微观结构。由钛或钛合金圆柱形坯料制成的部件尤其是这种情况。在这些部件的制造期间，例如在锻造期间，在这些部件中形成一个或多个细长的微观结构，该微观结构对应于多晶材料的晶粒的伸长。

然而，包括细长的微观结构的部件的缺点在于，在通过超声波束对该部件进行检查的过程中，超声波束与该细长的微观结构的反向散射会产生噪声(被称为结构噪声)。这种结构噪声会干扰由位于部件中的瑕疵对超声波束进行反射、散射和/或反向散射而产生的信号，并掩盖了在检查部件的过程中测量的信号中的一些信号。

当待检查的部件包括复杂的形状或各向异性的内部结构时，该缺点尤其明显。特别是在轴对称形状的部件或者由钛或钛合金锻造的金属材料制成的部件的情况下，该缺点尤其明显。

为了克服这些缺点，已经表明，结构噪声的幅度取决于用于检查部件的超声传感器的相对位置和相对定向，并且已知的超声传感器的几何形状不能精确地检测位于待检查的部件中的细长的微观结构的存在。

因此，提出了一种解决方案，即，使用包括多个传感器元件的线性传感器，该多个传感器元件发射多个初级超声波束并将该多个初级超声波束聚焦以在部件上形成聚焦区域。

传感器通过细长的微观结构对初级超声波束的反向散射来接收结构噪声信号。当根据线性传感器的不同位置测量的多个结构噪声中的一个结构噪声的幅度最小时，这些结构噪声信号用于确定细长的微观结构的伸长方向。

但是，该解决方案具有多个缺点。首先，对伸长方向的检测不是最佳的，因为结构噪声信号不一定容易判断，并且所寻求的最小幅度可能难以确定或不能精确地对应于伸长方向。