[发明专利]利用超声电磁原理评估金属裂纹走向与深度的装置及方法

权利要求书

1.利用超声电磁原理评估金属裂纹走向与深度的装置，其特征在于：采用一个涡流检测点探头和两个超声检测斜探头制作组合探头扫查机构，所述两个超声检测斜探头的入射角、频率、材料、形状相同，入射角为固定值，两个超声检测斜探头镜像对称固定，以使两个超声检测斜探头发射的超声波镜像对称、相交；所述涡流检测点探头，置于两个超声检测斜探头的正中间。

2.根据权利要求1所述的利用超声电磁原理评估金属裂纹走向与深度的装置，其特征在于：进一步的，采用阵列涡流检测探头替代所述组合探头扫查机构中的涡流检测点探头。

3.利用超声电磁原理评估金属裂纹走向与深度的方法，采用权利要求1所述的装置，其特征在于：采用超声与涡流组合检测方法，先用涡流方法定位金属材料表面裂纹开口位置及评估裂纹深度当量，而后用超声方法评估裂纹深度方向走向，所述方法包括如下步骤，

a. 采用加工有不同深度和不同倾斜角度的标准人工裂纹的对比试块对组合探头扫查机构中的涡流检测点探头和超声检测斜探头进行裂纹深度方向走向和裂纹深度当量标定，得到涡流检测点探头的裂纹涡流感应信号幅度、相位与裂纹深度标定关系函数，得到两个超声检测斜探头发射的超声波遇到裂纹的回波信号时间值与裂纹倾斜角度标定关系函数；所述对比试块的材质、结构与被检金属材料相同；

b. 将组合探头扫查机构置于被检金属材料检测面；两个超声检测斜探头连接超声检测仪，涡流检测点探头连接涡流检测仪；

c. 以恒定速度移动组合探头扫查机构，当涡流检测点探头探测范围内的金属材料表面有裂纹时，涡流检测点探头产生裂纹涡流感应信号，裂纹涡流感应信号发送至涡流检测仪；当涡流检测点探头刚好到达裂纹开口正上方时，裂纹涡流感应信号幅度达到最大值，根据步骤a中得到的涡流检测点探头的裂纹涡流感应信号幅度、相位与裂纹深度标定关系函数计算得出相对于标准人工裂纹的裂纹深度当量；

d. 当裂纹涡流感应信号幅度达到最大值时，涡流检测仪同时发送触发信号至超声检测仪及组合探头扫查机构，组合探头扫查机构接收到触发信号的同时停止移动，超声检测仪接收到触发信号的同时激励两个超声检测斜探头发射超声波；当两个超声检测斜探头发射的超声波时间轴波形对称时，即两个超声波遇到裂纹的回波信号时间值相同时，则说明该裂纹垂直向下；当两个超声检测斜探头发射的超声波时间轴波形不对称时，即两个超声波遇到裂纹的回波信号时间值不相同时，则说明该裂纹为倾斜裂纹，根据步骤a中得到的两个超声检测斜探头发射的超声波遇到裂纹的回波信号时间值与裂纹倾斜角度标定关系函数即可计算得出倾斜裂纹的倾斜角度，评估倾斜裂纹深度方向走向。

4.根据权利要求3所述的利用超声电磁原理评估金属裂纹走向与深度的方法，采用权利要求2所述的装置，其特征在于：进一步的，在执行步骤a、步骤b后，在步骤c中，当阵列涡流检测探头刚好到达裂纹开口正上方时，裂纹涡流感应信号幅度达到最大值，根据步骤a中得到的裂纹涡流感应信号幅度、相位与裂纹深度标定关系函数计算得出相对于标准人工裂纹的裂纹深度当量；在步骤d中，进一步的，采用阵列涡流检测探头判定被检金属材料裂纹的表面走向，当被检金属材料裂纹的表面走向与组合探头扫查机构的扫查方向不垂直时，以阵列涡流检测探头中裂纹涡流感应信号最大的阵元为圆心，旋转组合探头扫查机构，使组合探头扫查机构扫查方向与被检金属材料裂纹的表面走向垂直，以获得两个超声检测斜探头的最大超声波裂纹回波信号。

5.根据权利要求3所述的利用超声电磁原理评估金属裂纹走向与深度的方法，其特征在于：进一步的，在执行步骤a、步骤b、步骤c后，在步骤d中，根据超声检测斜探头的频率和晶片面积计算得出超声检测斜探头的扩散角，再结合步骤a中得到的两个超声检测斜探头发射的超声波遇到裂纹的回波信号时间值与裂纹倾斜角度标定关系函数计算得出相对精确的裂纹的倾斜角度。