[发明专利]用于测定机械部件中存在的缺陷的方位的方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及用于借助超声波检验对机械部件中存在的缺陷的方位进行测定的方法和装置。

背景技术

超声波检验是一种无损的材料检验方法，用于对由能传导声音的材料（例如金属、塑料、陶瓷或混凝土）构成的部件关于内部和外部的瑕疵或缺陷以及所有类型的不均匀性（例如裂缝、夹渣、收缩孔等）进行检查。

由于简单并且广泛的可应用性以及不将检验人员暴露在辐射照射中的事实，超声波检验方法是最常使用的无损的材料检验方法之一。

借助超声波检验方法，用超声波对例如大的、在运行中要经受大负荷的锻件（例如轮盘、轴或空心轴）也许在其制造过程之后必要时在无特定断面形状的（konturarm）状态中进行检验。如果通过超声波检验方法显示缺陷，那么可以依据所显示的缺陷来决定是否使用受检查的部件。

为了识别缺陷和更好地表述缺陷的特征，部分地使用所谓的SAFT方法（Synthetique Aperture Focusing Technique，合成孔径聚焦技术）。在将所测的超声波信号进行相位正确地相加的情况下，对于在待检查的部件的体积内的每一点来说，获得了定位了的（lokalisiert）缺陷显示。在SAFT方法的变形（即所谓的FT-SAFT方法）中，执行信号分析以便在频域中进行快速计算。

然而，常见的SAFT方法的缺点在于，由此无法获得关于在部件内的较小缺陷的方位或方向的任何信息，所述信息特别地对于分析是否使用部件来说可以具有重要性。依据各个部件的各自的负载和几何结构，存在的缺陷的方位可以具有不同的重要性。如果部件例如是轮盘，那么在部件内的径向方向的缺陷是有问题的，因为切向的拉力促使缺陷或裂缝生长。与此相对地，在该部件中切线方向的缺陷或裂纹却是可以容忍的。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，提供用于对机械部件内存在的缺陷的方位进行测定的方法和装置。

按照本发明，所述技术问题通过具有在权利要求1中描述的特征的方法来解决。

本发明提供了一种用于对机械部件中存在的缺陷的方位进行测定的方法，其具有下述步骤：

（a）从不同的测量点出发为机械部件施加超声波信号，其中通过至少一个超声波头生成超声波信号，所述超声波头在测量点上分别发送超声波信号到部件上，其中时间上推迟地由该超声波头或另一个超声波头来接收由此生成的回波-超声信号；

（b）根据在各个测量点和部件的待检查点之间的声扩散方向来分析所接收的回波-超声信号以便确定缺陷的方位，所述回波-超声信号从位于部件内部的待检查的点反射到测量点；

（c）其中，根据所采集的在发送超声波信号的时间点和接收所反射的回波-超声信号的时间点之间的信号传播时间，针对每个测量点计算测量点和待检查的点之间的距离，并且对时间上偏移地在不同的测量点上接收的待检查的点的回波-超声信号进行相位正确地叠加以便用于其分析。

在按照本发明的方法的一种实施方式中，在考虑超声波头的角度特性的情况下，对在不同的测量点上时间偏移地接收的回波-超声信号进行相位正确地相加。

在按照本发明的方法的一种可能的实施方式中，计算平均值或中值以便确定缺陷的方位。

在按照本发明的方法的一种实施方式中，计算对于缺陷的方向效应的度量（Maβ）（尤其是标准偏差）。

在按照本发明的方法的一种可能的实施方式中，将由超声波头在不同的测量点处所接收的不同的回波-超声信号连同各个测量点的位置坐标一起缓存在存储器中以便进行分析。

在按照本发明的方法的一种优选的实施方式中，针对缓存的回波-超声信号，测定包络线。

在按照本发明的方法的一种可能的实施方式中，在此对缓存的回波-超声信号进行整流和低通滤波。

在按照本发明的方法的一种替换的实施方式中，在此对缓存的回波-超声信号进行希尔伯特变换并形成模。

在按照本发明的方法的一种可能的实施方式中，依据声扩散方向来统计学地分析整流了的回波-超声信号的角度特征。

在按照本发明的方法的一种可能的实施方式中，只有在相位正确地叠加了的回波-超声信号的信号幅度超过可调节的阈值的情况下，才对所接收的回波-超声信号进行分析。

在按照本发明的方法的一种可能的实施方式中，对回波-超声信号进行方向相关的相位正确的叠加，特别是通过与正弦或余弦因子的加权来进行。

在按照本发明的方法的一种可能的实施方式中，将二维的平面方位角作为缺陷的方位进行输出。