[发明专利]游乐设施轴类超声相控阵无损检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及游乐设施轴类超声相控阵无损检测方法，属于无损检测技术。

背景技术

诸如摩天轮等游乐设施都是旋转式运动，主轴是主要的受力部件，长时间工作产生疲劳损伤和磨损等情况是不可避免的。掌握主轴表面新增的缺陷情况，对于判断游乐设施是否可以安全运行至关重要，而如果要对游乐设施进行拆卸检测主轴的费用十分高昂，所以至今为止游乐设施的主轴并没有好的方法进行检测。

目前，国内对轴类无损检测的研究主要集中在铁路行业对车轴进行的检测领域，采用的主要方法为小角度斜探头从轴的两个端面进行检测。在游乐设施轴类检测领域，也有研究人员借鉴了铁路行业的方法，采用小角度斜探头从端面进行检测。但是铁路的车轴为单一形状尺寸，也就是说通过大量试验研究，可采用固定型号的小角度纵波斜探头进行检测。而游乐设施的型号多种多样，不同设备上的主轴形状、尺寸均不相同，这就需要检测时拥有大量的不同型号的探头，并且加工各种各样的轴类试块进行对比试验，这势必大大增加人力和物力的投入。

传统超声波斜探头构造如图1所示，将晶片安放在楔块上，从而使入射角α达到某特定的值（此值不会改变，可对应于超声波探头的K值）。前沿是斜探头发射点距离探头前面的距离（每个探头的具体值不一样，由制造决定，但会控制在一定范围内）。β角为超声波进入待测物体后产生的折射角，待测物体一定时，β角由α角决定，所以在运用超声波技术进行无损检测时，需根据不同的检测内容（待测物），选择不同的探头。以轴类检测为例，探头放置在轴的端面，发射的超声波需经过折射后打到轴的侧表面，检测时每侧端面需覆盖轴件一半的长度，这就与轴的形状尺寸密切相关了：检测时为了能覆盖轴件一半的长度，对于细长的轴所使用的探头入射角度要小，而入射角度小了距端面较近的区域则无法检测，又要适当增大探头的入射角度，这就需要根据情况选择合适的探头，甚至有时需选择多个探头才能满足检测要求。另外，为保证检测结果的正确性，超声波检测仪需不定期的使用各种试块进行对比试验。

超声相控阵是近几年发展的新兴无损检测技术。其特点是探头由多个相互独立的压电晶片组成阵列，可以独立控制每个晶片的激发延时，实现声束的偏转（即入射角度可以变化），从而实现不移动探头却可以在一定角度范围内检测。扫查过程与传统超声波检测相比：超声相控阵技术超声波发射角度可以偏转，所能检测的位置对应的也是一定范围，检测时可分区域进行检测；传统超声波检测每次超声波发射角度一定，所能检测的位置也是对应的一点，检测时需不停地移动探头。对于相同面积的检测，传统超声波检测仪需检测一定的时间，而运用超声相控阵技术几下就可完成。因此，在多处检验场合相控阵技术有着独特的优势。

本发明通过超声相控阵技术，对轴类试件进行了检测实验研究，提出了适合检测轴类的相控阵探头类型和检测的方法。

发明内容

本发明目的是提供游乐设施轴类超声相控阵无损检测方法，提高检测效率，该方法简单易学，具有只使用一种探头便可检测不同轴件全部表面区域的优势。

本发明是通过下述技术方案加以实现的：

一种游乐设施轴类超声相控阵无损检测方法，其特征在于，使用OmniScan MX仪器，设置的扇形扫查角度小于等于30度，选用其中配备的频率为2MHz的小于等于256个晶片的线形探头从轴件的两个端面进行检测。

根据相控阵探头在轴件端面的位置以及扫查角的范围，可把轴件在长度方向分为对应的不同检测区域，使用所选探头逐个区域进行查扫。

根据检测结果精度需要以及检测时间要求，设置只开启32个，64个，128个晶片。

为了提高小缺陷的检测分辨力，设置的扫查角度小于等于30度，即入射角度，入射角度太大，不利于反射波的接收；入射角度范围太小，每次扫查的范围太小，效率太低。根据相控阵探头在轴件端面的位置以及扫查角的范围，可把轴件在长度方向分为对应的不同检测区域，使用所选探头逐个区域进行查扫。

OmniScan MX仪器，该设备的典型应用是焊缝检测，检测的深度方向不会太大，设置的扫查角度一般较大，其操作手册中明确OmniScan的扫查角度特征为30至70度，而本发明开发了仪器的小角度的应用，即使设备得到了充分的应用，同时解决了轴类试件的检测。将该仪器应用于轴类检测，提高小缺陷的检测分辨力。