[发明专利]基于矢量反求的球壳构件内表面纵伤随变斜入射扫查检测法

说明书

本发明公开了一种基于矢量反求的球壳构件内表面纵伤随变斜入射扫查检测法，该检测法包括以下步骤：内表面母线离散；外表面入射点位信息求解；扫查轨迹点位信息求解；对侧扫查轨迹点位信息求解；双侧随变斜入射C扫检测：采用步骤三和步骤四得到的双侧随变轨迹，对变厚球壳构件进行超声水浸扫查，得到变厚球壳构件内表面纵伤的超声C扫检测图像。上述检测法能够实现变厚球壳构件内表面、近内表面纵伤缺陷的检出，避免漏检。

技术领域

本发明涉及测控技术领域，具体涉及一种基于矢量反求的球壳构件内表面纵伤随变斜入射扫查检测法。

背景技术

变厚球壳构件在航空航天、武器弹药、能源与交通运输、等工业领域中普遍存在。在加工成型过程中产生的微小裂纹在服役过程中受各种外部载荷作用不断发展，最终导致整个变厚球壳构件失效。因此，裂纹缺陷检测始终是构件无损检测的必备环节，对保证产品质量和装备运行可靠性具有重要作用。

超声斜入射广泛应用于裂纹无损检测。变厚球壳构件形状特殊，具有变壁厚、非同心、双曲表面等特点，采用常规斜入射对其内表面纵伤检测时，超声波在曲面构件的多个表面发生多次反射与折射，路径复杂，无法获得缺陷反射回波，造成漏检。

常规斜入射检测中，入射波在裂纹法向横切面内以一定角度斜入射至工件内部，在内表面纵伤处产生端角反射，形成缺陷回波。但对于变厚球壳构件，内外表面法向横切面不在一个平面内，折射波在内表面纵伤处反射至远离原声波入射路径方向，不能形成端角反射，换能器采集不到缺陷回波，无法实现内表面、近内表面纵伤裂纹缺陷检测。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种基于矢量反求的球壳构件内表面纵伤随变斜入射扫查检测法，能够实现变厚球壳构件内表面、近内表面纵伤缺陷的检出，避免漏检。

本发明采用以下具体技术方案：

基于矢量反求的球壳构件内表面纵伤随变斜入射扫查检测法，该检测法包括以下步骤：

步骤一，内表面母线离散；

步骤二，外表面入射点位信息求解：为采用45°横伤斜入射检测，对内表面母线任一离散点法向矢量，在纵伤法向横切面内旋转45°获得折射声束矢量，求解折射声束矢量与外表面轮廓表达式，得到交点的坐标与法向矢量，即外表面声束入射点位信息；

步骤三，扫查轨迹点位信息求解：由步骤二得到的折射声束矢量与外表面声束入射点法向矢量求得其夹角，即折射角；根据斯奈尔(Snell)定律，求得入射角；在折射声束矢量与外表面声束入射点法向矢量构成的平面内，对外表面声束入射点法向矢量以入射角旋转，得到入射声束矢量；根据外表面入射点坐标、入射声束矢量与检测水程，求得声束出射点的坐标；出射点坐标和入射声束矢量构成一侧扫查轨迹点位信息；

步骤四，对侧扫查轨迹点位信息求解：在步骤二内对内表面母线任一离散点法向矢量在纵伤法向横切面内旋转-45°的情况下，重复步骤二、三，求得对侧扫查轨迹点位信息；

步骤五，双侧随变斜入射C扫检测：采用步骤三和步骤四得到的双侧随变轨迹，对变厚球壳构件进行超声水浸扫查，得到变厚球壳构件内表面纵伤的超声C扫检测图像。

更进一步地，步骤一的内表面母线离散具体为：根据变厚球壳构件的三维模型得到内表面母线，并进行等间距离散，获得内表面母线各离散点位信息。

更进一步地，离散点位信息包括坐标及法向矢量。

更进一步地，在步骤五中，应用超声扫查系统对变厚球壳构件进行超声水浸扫查。

有益效果：