[发明专利]基于超声相控阵技术的变曲率构件接触式检测用耦合系统

说明书

技术领域

本发明涉及变曲率构件超声相控阵检测技术领域，特别涉及一种基于超声相控阵技术的变曲率构件接触式检测用耦合系统。

背景技术

超声检测法是指超声波探头发出的超声波通过声耦合介质传入受检构件，最后通过观察显示在超声检测仪上的有关超声波在受检构件中发生的传播变化信号来反应受检构件连续性、完整性和其他特性的一种无损检测方法。在工业检测中，超声检测法因其检测范围大、灵敏度高、速度快等优点而得到广泛应用。

超声接触式检测是指超声波探头与受检构件接触并通过声耦合介质传入受检构件中的一种超声检测法，在工业检测中应用尤其广泛。在超声接触式检测中，受检工件表面粗糙度、平整度对检测声耦合影响大，这种情况下声波的良好耦合尤为重要。

超声波相控阵是指按照一定的规则和时序激发一组探头晶片，通过调整激发晶片的序列、数量、时间来控制波束的形状、轴线偏转角度及聚焦位置等参数的超声波电子扫查方式，高速、高效、适合复杂结构构件以及实时成像等优点使其广泛应用于检测当中。

变曲率构件是工业检测中常见的检测对象，构件具有受检面曲率在任意方向均为无规律不断变化的特点，水轮机转轮叶片作为变曲率构件的典型代表，其表面曲率在与焊缝成任意夹角方向均为无规律不断变化，针对此类构件超声相控阵检测装置需多姿态运行。

在超声接触式检测中，较常规探头，超声相控阵探头因其晶片数量多而与受检构件接触面积大，若要实现耦合剂的自动添加则需要进一步增加探头与工件接触面积，现有的超声相控阵接触式自动耦合检测探头多在平面上使用，若在规则曲面上使用，需要将探头表面曲率加工到与受检构件一致，但当受检构件表面曲率在不断变化时探头表面曲率也需要变化，因此现有技术无法适用于变曲率构件超声相控阵接触式自动耦合检测；现有耦合剂添加装置大多依靠耦合剂自身重量在简易装置的辅助下完成手动添加，无法适用于多姿态运行环境下的自动添加。

发明内容

本发明的目的是针对上述现有超声相控阵接触式检测耦合系统无法适应变曲率构件多姿态运行的不足，设计一种基于超声相控阵技术的变曲率构件接触式检测用耦合系统。

本发明基于超声相控阵技术的变曲率构件接触式检测用耦合系统，包括耦合剂添加组件2、添加控制组件3、探头组件4和探头夹持组件5，所述耦合剂添加组件2将耦合剂添加至探头组件4处进行耦合，所述添加控制组件3用于控制、反馈和调节耦合剂添加组件2，所述探头夹持组件5用于夹持和控制探头组件4。

所述耦合剂添加组件2，包括带有箱体盖24的箱体21，箱体21通过软管26与三通管29相连，继而三通管29和探头组件4相连通；

所述箱体21内设带有耦合剂室盖23的耦合剂室212、微型水泵室213和控制板室214，耦合剂室212的输出孔242通过导管25和微型水泵室213的输入孔243相连通，箱体21侧壁上设有液位计215；

所述耦合剂室212内盛装有耦合剂并设有软管231和配重球232，软管231一端和箱体盖24上的输出孔242相连通，软管231另一端和配重球232相连，所述配重球232上开设有两个以上与软管231相连通、不同方向的孔；

所述微型水泵室213内设微型水泵22。

所述添加控制组件3包括上位机、控制板31、电源及控制线32、微型流量计33，控制板31安装在箱体21的控制板室214内；电源及控制线32从箱体21的控制线孔217引入箱体21内，对微型水泵22供电并对控制板31供电和输送上位机命令；微型流量计33设置在箱体21与软管26的连接处，上位机对控制板31发送耦合剂流量指令，控制板31通过微型流量计33测量的耦合剂输出流量来调节微型水泵的泵速，实现耦合剂流量的控制反馈调节。

所述探头组件4包括相控阵探头41、有机玻璃块42、软套43，相控阵探头41通过螺栓与有机玻璃块42相连，有机玻璃块42上开有两个耦合剂输入孔421，耦合剂输入孔421与三通管29的两出口相连；

有机玻璃块42与工件接触一面两侧开槽422，有机玻璃块42上两侧还有夹持孔423，有机玻璃块42前端有声能吸收块424；

软套43为回字型，套在有机玻璃块42两侧槽422上并与有机玻璃块42相粘接，软套43上开有四个以上与有机玻璃块42的出口孔相连通的内侧孔431，软套43两侧开槽432。