[发明专利]一种薄板工件相控阵超声导波成像检测系统及其检测方法

权利要求书

1.一种薄板工件相控阵超声导波成像检测系统，包括相控阵超声检测仪、相控阵超声导波探头、位置编码器和成像软件，位置编码器安装在相控阵超声导波探头上，相控阵超声导波探头和位置编码器均与相控阵超声检测仪电连接，成像软件安装在相控阵超声检测仪中，其特征是：所述相控阵超声导波探头包括相控阵超声探头和超声导波楔块；超声导波楔块具有底面、与底面相对的斜面，以及与底面、斜面相邻的竖直侧面；竖直侧面上开设有斜向矩形槽，斜向矩形槽的两端分别延伸至底面和斜面上；相控阵超声探头包括探头本体和阵列晶片，阵列晶片包括多个条状矩形晶片；相控阵超声探头安装在超声导波楔块的斜面上，相控阵超声探头与超声导波楔块之间通过耦合剂紧密结合，相控阵超声探头中的阵列晶片沿斜向矩形槽的深度方向排列在斜面上，并且各个条状矩形晶片均处于斜向矩形槽的下方；斜向矩形槽的深度至少跨过8个条状矩形晶片的中心声束；所述成像软件包括A扫描波形图像模块、耦合监控图像模块、导波扫描图像模块、耦合监控线及缺陷测量线图像模块；相应地，成像软件在显示器上建立如下图像区域：A扫描波形图像区域、耦合监控图像区域、导波扫描图像区域、耦合监控线及缺陷测量线图像区域；A扫描波形图像模块在A扫描波形图像区域上显示耦合监控图像或导波扫描图像中的某条声束对应的A扫描波形，能够切换显示需要查看的声束波形；耦合监控图像模块在耦合监控图像区域上显示相控阵超声导波探头产生的用于耦合监控的图像；导波扫描图像模块在导波扫描图像区域上显示相控阵超声导波探头产生的用于薄板工件导波检测的图像；耦合监控线及缺陷测量线图像模块在耦合监控线及缺陷测量线图像区域上显示耦合监控线和缺陷测量线，耦合监控线根据耦合监控图像的波形情况绘制的判定探头是否耦合良好的线段，缺陷测量线根据导波扫描图像的波形情况绘制的缺陷长度测量线段，用于缺陷判定；导波扫描图像、耦合监控线及缺陷测量线的位置信息一一对应。

2.如权利要求1所述的薄板工件相控阵超声导波成像检测系统，其特征是：所述斜向矩形槽的长度方向与所述底面的夹角β为：β=90°-0.5α，其中α为超声波束在超声导波楔块内的入射角。

3.如权利要求2所述的薄板工件相控阵超声导波成像检测系统，其特征是：所述阵列晶片中条状矩形晶片的数量为64个，阵列晶片中各个条状矩形晶片之间的间距为0.6mm，超声导波楔块的斜向矩形槽的深度为5mm，斜向矩形槽的深度跨过8个条状矩形晶片的中心声束。

4.一种薄板工件相控阵超声导波成像检测方法，其特征在于采用如权利要求1所述的薄板工件相控阵超声导波成像检测系统进行检测，具体检测方法如下：

（1）相控阵超声检测仪通过相控聚焦的方式激励相控阵超声导波探头，使相控阵超声导波探头产生超声波声束；

（2）部分超声波声束直接通过超声导波楔块而形成超声导波，超声导波作为检测信号，检测信号用于判断薄板工件是否存在缺陷；部分超声波声束经过斜向矩形槽反射而形成垂直入射薄板工件的超声波，垂直入射薄板工件的超声波作为耦合监控信号，耦合监控信号用于相控阵超声探头的耦合情况监控；

（3）位置编码器随相控阵超声导波探头移动，相控阵超声检测仪采集相控阵超声导波探头返回的检测信号、耦合监控信号，以及位置编码器所记录的相控阵超声导波探头的位置信息；

（4）在相控阵超声检测仪中，通过成像软件进行处理并在显示器中显示A扫描波形图像、耦合监控图像、导波扫描图像、耦合监控线及缺陷测量线图像，实现薄板工件的快速大面积导波成像检测。