[发明专利]变直径不可拆卸主轴原位超声成像检测方法及检测装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种超声成像检测方法及装置，尤其涉及一种用于检测变直径不可拆卸主轴的原位超声手动扫查成像检测方法及检测装置。

背景技术

轴为机械设施的核心部件，承载了设施的绝大部分重量，其质量和工作状况的好坏直接影响着整个设备的运转乃至公民的人身安全，由于长时间的工作产生疲劳性缺陷和磨损锈蚀的情况不可避免，因此对其质量进行有效、准确的检验和评定至关重要。

目前最有效的检测方法是先拆后检，即先把轴从机械设施上拆卸下来，然后再用常规的轴类检测的方法对其进行检测。然而对于大型的机械设施而言拆卸和重新安装都相当困难，需要消耗大量的人力、物力、财力、和时间。如果采用现在有人研究的小角度纵波端面入射的方法，在变直径区域附近就会产生很大的检测盲区，只有当缺陷扩展到一定程度才能有效的检出。现有的成像设备普遍采用机械扫查的方式，通过编码器来确定探头的位置，但是检测机械设施轴类工件时，机械扫查设备不易安装。

发明内容

本发明的目的在于：克服现有检测方法的不足，提供一种机械设施不可拆卸主轴的超声成像检测方法，在不拆卸轴的条件下，利用超声探头轴的变截面处的关键受力部位进行检测并实现缺陷的可视化。

为了实现上述目的，本发明提供了一种变直径不可拆卸主轴原位超声成像检测方法，其检测步骤如下：

     a、首先判断待测轴的距轴端面最近的变截面的长径比L/D值，其中L为待测轴端面与变截面之间的距离，D为变截面直径，当变截面区域的长径比L/D≤1.2时，采用斜探头检测轴的该区域，调节CCD工业摄像机使焦点落在固定有两个发光二极管的纵波探头顶面，手动扫查轴端面进行检测，此时CCD摄像机实时地记录下探头的位置信息和入射方向信息，同时超声采集卡采集接收到的超声信号，这些信息都实时地存入计算机，计算机根据超声信号、探头的位置信息、探头的入射方向信息、探头的折射角以及待测轴的结构尺寸和声速实时地画图显示，如果有缺陷，计算机会在出现缺陷的地方标示出，如标注为红色；

b、如变截面区域的长径比L/D＞1.2，则利用纵波探头进行检测，调节CCD工业摄像机4使焦点落在固定有两个发光二极管的探头顶面，手动扫查轴的端面，计算机通过数据处理实时地画图显示，此时CCD摄像机实时地记录下探头的位置信息和入射方向信息，同时超声采集卡采集接收到的超声信号，这些信息都实时地存入计算机，计算机根据超声信号、探头的位置信息、探头的入射方向信息、探头的折射角以及待测轴的结构尺寸和声速实时地画图显示，如果有缺陷，计算机会在出现缺陷的地方标示出；

 c、继续进行下一变截面的检测，当该变截面的长径比L/D≤1.2时重复步骤a，如该变截面区域的长径比L/D＞1.2，则重复步骤c，

直至检测完所有待测轴的所有变截面。

本发明方法中所采用的纵波探头的折射角为6°~25°。斜探头的折射角为40°~70°。

本发明还提供了变直径不可拆卸主轴原位超声成像检测装置，包括超声发射接收仪、超声探头、超声信号采集卡、CCD工业摄像机及计算机；超声发射接收仪的发射接收端R/F与超声探头的激励端STI相连；超声发射接收仪的射频信号输出端RF与超声采集卡的采集通道CH1相连，超声发射接收仪的同步信号端SYNC与超声信号采集卡的触发端TRIG相连；超声信号采集卡的数据端USB与计算机的第一USB接口相连，其作用是把采集到的信号输入计算机存储；CCD工业摄像机的数据端USB与计算机的第二USB接口相连，其作用是把拍摄到的视频图像输入计算机；超声探头的发光二极管的电源端口DC与计算机的第三USB接口USB3端相连，为发光电路提供电源。

本发明所述超声探头由纵波探头或斜探头及发光电路构成，发光电路由第一电阻、第二电阻、第一发光二极管、第二发光二极管构成；电阻与第一发光二极管串联支路与电阻与第二发光二极管串联支路相并联，第一发光二极管与第二发光二极管安装在探头的顶端，第一发光二极管和第二放光二极管的中点位于探头入射点所在的中轴线上。

本发明所述的超声探头为折射角为6°~25°的纵波探头或折射角为40°~70°的斜探头。

本发明的机械设施主轴的原位超声手动扫查成像检测方法采用端面入射的方式，免去了轴的拆卸工作；利用纵波小角度入射和横波斜入射相结合的方法，提高了缺陷的检测率，缩小了检测盲区；使用CCD定位方式，用手动扫查代替机械扫查，具有如下优点和效果：            

1．从轴类工件的端面入射超声波，轴无需从设备上拆卸下来，能实现现场在役检测，省时省力。