[发明专利]曲面零件超声全聚焦缺陷定量检测方法及系统

权利要求书

1.一种曲面零件超声全聚焦缺陷定量检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

用相同材料制作与待测曲面零件上的凸面或者凹面相同的曲面标准试块，且在同一曲面标准试块上加工n个相同的曲面和缺陷，每个缺陷与相应曲面圆心的距离根据实时精度递增；

将曲面标准试块放置于旋转平台上，使曲面标准试块中的其中一个曲面与旋转平台同圆心并绕圆心旋转，将超声相控阵探头移动至曲面标准试块中心轴线上方，使超声相控阵探头距离曲面圆弧中心点为一定水层高度，分别对曲面标准试块上的n个缺陷进行标定，得到用于缺陷当量判定的缺陷距离-幅值DAC曲线；

将待测曲面零件浸入水中，采用相同参数检测待测曲面零件的相应曲面区域，获得全矩阵数据并生成全聚焦图像，根据缺陷出现的位置在曲面极坐标系中找到在缺陷距离-幅值DAC曲线中的标定值，判定缺陷尺寸当量，若缺陷回波幅值超过缺陷距离-幅值DAC曲面高度，则判定该缺陷尺寸超过标定尺寸，记录该缺陷位置和尺寸。

2.根据权利要求1所述的曲面零件超声全聚焦缺陷定量检测方法，其特征在于，标定时，具体根据待测曲面零件材料属性和曲面曲率，选择合适的超声相控阵探头和检测参数，探头阵列宽度覆盖曲面待测区域，水层高度h满足：H为最大检测深度，c₁为水中的声速，c₂为金属零件中的声速。

3.根据权利要求2所述的曲面零件超声全聚焦缺陷定量检测方法，其特征在于，假设待测曲面零件包括多个凸面和多个凹面几何特征，凸面和凹面的圆弧段对应圆心角为标定过程包括：

利用旋转平台驱动曲面标准试块绕曲面圆心旋转，步进度数为θ₀，从最左端的旋转至右端的每旋转θ₀采集一次全矩阵数据，总共获得其中一个缺陷在相应圆弧线上不同位置的N组全矩阵数据记录该圆弧线上的一组缺陷最大幅值数据；

依次检测曲面标准试块上的n个缺陷，依次获得n个不同深度的缺陷在相应圆弧线上的最大幅值数据，完成曲面极坐标系内所有网格点位置的缺陷幅值检测；

将曲面极坐标系所有网格点的缺陷幅值进行插值运算和曲面拟合，得到在圆心角和极半径两个方向的用于缺陷当量判定的缺陷距离-幅值DAC三维曲面。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的曲面零件超声全聚焦缺陷定量检测方法，其特征在于，分别在曲面标准试块上深度为2mm到8mm，间隔1mm的位置加工缺陷，按照航空检测标准与要求，加工缺陷当量尺寸为0.8mm，缺陷数量为n＝7个。

5.根据权利要求1-3中任一项所述的曲面零件超声全聚焦缺陷定量检测方法，其特征在于，根据检测深度范围H，在间隔H/n的深度位置加工n个直径与待测曲面零件上曲面直径相同的横通孔缺陷。

6.一种水浸超声全聚焦检测系统，其特征在于，用于实现权利要求1中所述的曲面零件超声全聚焦缺陷定量检测方法，该水浸超声全聚焦检测系统包括计算机、超声相控阵检测仪、超声相控阵探头和装有耦合剂的水箱；超声相控阵检测仪通过超声相控阵探头采集全矩阵数据，传输至计算机；

该系统还包括旋转平台，其上设置有四爪卡盘，用于曲面标准试块和待测曲面零件的固定和对心，通过旋转平台驱动曲面标准试块或者待测曲面零件绕圆心旋转；其中，曲面标准试块为用相同材料制作的、具有与待测曲面零件上的凸面或者凹面相同的曲面，且在同一曲面标准试块上加工n个相同的曲面和缺陷，每个缺陷与相应曲面圆心的距离根据实时精度递增。