[发明专利]基于超声相控阵技术的R角结构的缺陷的测量方法

说明书

本发明公开了一种基于超声相控阵技术的R角结构的缺陷的测量方法。本发明的方法，包括以下步骤：制作R角对比试块；采用超声相控阵检测技术通过弧形阵列探头对各个R角对比试块进行扫描成像；根据扫描成像的结果，绘制TCG曲线；根据扫描成像结果针对各个深度的人工缺陷选择使得二者匹配的增益门槛值；根据扫描成像结果针对每个尺寸的人工缺陷，绘制缺陷沿R角结构展向的显示尺寸与缺陷埋设深度的曲线关系图；对待测R角结构进行扫描成像。本发明能够实现对实际零件的R角结构中的缺陷的精准的尺寸定量，保证出现在R角结构中任何深度的缺陷尺寸的测定结果都有较高的准确性。

技术领域

本发明涉及结构缺陷的无损检测，尤其涉及基于超声相控阵技术的R角结构的缺陷的测量方法。

背景技术

超声相控阵技术与常规超声技术都是利用超声波的特性来判断被检工件内部是否存在缺陷。与常规超声探头的单个晶片产生固定声束不同，相控阵探头是由许多独立的晶片构成，每一个晶片都是被单独激励触发的，通过相控阵的聚焦法则计算器，可以计算出每个晶片的激发时间和延时时间，进而生成不同的声场特性，使得所有晶片产生的波前在同一时间到达空间的某一点。相控阵顾名思义是通过控制发射波和接收波的相位来实现对焦点位置和聚焦方向的不同角度的调节，进而实现超声相控阵的两个重要特性----偏转和聚焦。

为了满足R角这种典型结构的检测需求，可采用弧形阵列的超声相控阵探头检测，即探头阵元排列方式为弧形排列，采用该种探头形式的优点为不需对声束进行偏转和聚焦，通过弧形探头本身结构特点，使声束自然聚焦到R角结构的几何焦点，便可使声束垂直到达R角并通过反射接收超声信号，最终实现R角结构的检测。

R角结构大量存在于飞机的各大零部件中，例如在飞机的机身壁板、机翼壁板、水平尾翼和垂直尾翼壁板上都有不同类型长桁，长桁上都有R角结构，各种梁、肋零件也都有R角结构。因此，介于其结构的特殊性和存在范围的广泛性，如何实现R角结构的全覆盖检测成像，并能准确判断缺陷的尺寸大小，是无损检测的一大难题，带来了巨大的挑战。

发明内容

本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中对于R角结构的无损检测无法准确判断其中缺陷的尺寸大小的缺陷，提出一种基于超声相控阵技术的R角结构的缺陷的测量方法。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：

本发明提供了一种基于超声相控阵技术的R角结构的缺陷的测量方法，其特点在于，其包括以下步骤：

步骤一、制作多个系列的R角对比试块，每个系列的R角对比试块埋设一个尺寸的人工缺陷，每个系列中的各个R角对比试块中的人工缺陷分别埋设于多个不同的深度，所有R角对比试块具有和待测R角结构相同的R角结构并由相同材料制成；

步骤二、采用超声相控阵检测技术通过弧形阵列探头对各个R角对比试块进行扫描成像，其中所述弧形阵列探头发出的声束可垂直到达所述R角对比试块的所述R角结构的整个表面；

步骤三、根据步骤二中扫描成像的结果，绘制TCG曲线；

步骤四、根据所述人工缺陷沿扫查轴方向的尺寸与所述扫描成像的结果中所述人工缺陷沿扫查轴方向的显示尺寸，针对各个深度的人工缺陷选择使得二者匹配的增益门槛值；

步骤五、根据所述人工缺陷沿所述R角结构展向的尺寸与所述扫描成像的结果中所述人工缺陷沿所述R角结构展向的显示尺寸，针对每个尺寸的人工缺陷，绘制缺陷沿所述R角结构展向的显示尺寸与缺陷埋设深度的曲线关系图；

步骤六、根据待测R角结构中的缺陷的埋设深度以及步骤四得到的针对各个深度的人工缺陷的增益门槛值设置扫描待测R角结构的特定增益门槛值，然后通过所述弧形阵列探头对待测R角结构进行扫描成像。

较佳地，步骤六中，记录扫描成像所得结果所显示的所述缺陷沿扫查轴方向的尺寸作为所述缺陷的尺寸。