[发明专利]用于围绕轴可旋转的火车轮的感兴趣区域中的缺陷的超声检测的方法及其装置

说明书

本发明涉及一种用于通过超声波无损测试火车轮(101)的方法。该方法基于通过在声学上耦合到火车轮(101)的个别可控超声发射换能器(110)的阵列(102)来生成待测试的火车轮(101)中的脉动超声场。为此，超声发射换能器(110)各采用特定模拟瞬态激励信号来控制，每个模拟瞬态激励信号基于超声发射换能器特定的所存储的数字瞬态激励函数来生成。优选地，来自待测试的火车轮(101)的所得到的回波信号通过个别可控超声接收换能器(110)的阵列(102)来记录。每个超声接收换能器(110)能够提供模拟时间分辨回波信号。所接收的模拟时间分辨回波信号能够按照换能器特定方式来数字化，并且采取回波信号集合的形式暂时存储。多个不同接收处理规则然后能够应用于后者。此外，本发明涉及用于执行该方法的装置。

背景技术

本发明涉及一种用于通过超声波无损测试火车轮的方法，具体来说涉及一种用于检测围绕旋转轴可旋转的火车轮的感兴趣区域中的缺陷、例如裂纹的方法。本发明的另外主题是一种用于检测火车轮的感兴趣区域中的缺陷、例如裂纹的测试装置。

用于通过超声波无损测试测试对象、例如火车轮的体积的多种装置和方法按照现有技术是已知的。具体来说，因为引入所谓的相控阵技术(其基于多个独立可控超声换能器的使用，并且其准许通过发射换能器元件的透射孔径和相对相位位置的变化来具体控制测试对象中的所生成的超声场的声穿透角和焦点位置)，直接在火车轮的例如生产过程中的基于大自动化超声波的材料测试是可能的。一般来说，在这里使用脉动超声场，其具有数百至数千赫兹的典型重复率，并且其中所声穿透的超声脉冲具有通常1至大约10兆赫兹的中心频率。

结合通过超声波无损测试火车轮，参照EP 1101105 A1，从其中已知火车轮的测试方法和装置，其基于超声波并且使用相控阵技术。公开一种用于检测围绕旋转轴可旋转的火车轮中的裂纹的方法，其中被提供以用于声穿透第一超声波的超声换能器围绕旋转轴按照基本上圆形的方式相对于火车轮来移动，并且其中第一超声波经过运行表面（runningsurface）声穿透到火车轮中。

此外，公开另一种用于检测围绕旋转轴可旋转的火车轮中的裂纹的方法，其中被提供用于声穿透第一超声波的超声换能器围绕旋转轴按照基本上圆形的方式相对于火车轮来移动，并且其中第一超声波声穿透到火车轮的毂（hub）中。此外，从这个发表物已知用于执行上述方法的装置。在这里，主要使用相控阵技术，以便枢轴转动定向声束以用于依次扫描待检查的火车轮的区域。此外，公开超声换能器的二维阵列的使用，以便能够控制在空间中在彼此垂直的两个方向上的角旋转和聚焦。

从EP 1087229 A2还已知一种用于检测具体在火车轮中的盘状或板状测试对象的方法。在测试对象中，横向并且与测试对象的平坦侧平行偏振的超声波通过超声发射器在测试对象的窄侧上生成，并且在缺陷上偏转之后通过与超声发射器间隔开的超声接收器来检测。优选地，测试对象中的超声波的声穿透角具有大于10°但小于制作火车轮的材料的折射角(其与第一临界角关联)的值。此外，超声接收器的接收的信号优选地仅在包含超声波的接收时间(其对超声发射器与超声接收器之间的间距并且对声穿透角是要预期的)的时间间隔之内来评估。该文献还公开一种用于执行该方法的装置。