[发明专利]一种基于相控阵超声的残余应力测量装置及其测量方法

权利要求书

1.一种基于相控阵超声的残余应力测量装置，其特征在于，包括探头外壳(1)、相控阵发射探头(2)、相控阵接收探头(3)和吸附组件；

所述相控阵发射探头(2)、相控阵接收探头(3)均设置在探头外壳(1)内，相控阵发射探头(2)和相控阵接收探头(3)相对且间隔设置；所述吸附组件设置在探头外壳(1)外壁底部；

所述吸附组件包括弹簧(5)和磁性固定销(6)，探头外壳(1)外壁底部设置有探头外壳固定孔(4)，所述弹簧(5)和磁性固定销(6)设置在所述探头外壳固定孔(4)内，且弹簧(5)上端与探头外壳固定孔(4)顶部连接，弹簧(5)下端与磁性固定销(6)连接；磁性固定销(6)能够从所述探头外壳固定孔(4)底部伸入吸附待检测工件表面。

2.根据权利要求1所述的一种基于相控阵超声的残余应力测量装置，其特征在于，所述探头外壳(1)为非铁磁性材质制成。

3.根据权利要求1所述的一种基于相控阵超声的残余应力测量装置，其特征在于，所述相控阵发射探头(2)和相控阵接收探头(3)均具有用于激发出表面波和临界折射纵波的大角度横波楔块。

4.根据权利要求3所述的一种基于相控阵超声的残余应力测量装置，其特征在于，所述相控阵发射探头(2)和相控阵接收探头(3)的大角度横波楔块对称设置。

5.根据权利要求1所述的一种基于相控阵超声的残余应力测量装置，其特征在于，相控阵发射探头(2)和相控阵接收探头(3)之间的间距为恒定值。

6.根据权利要求1所述的一种基于相控阵超声的残余应力测量装置，其特征在于，所述探头外壳固定孔(4)为盲孔，盲孔开口端向下。

7.根据权利要求1所述的一种基于相控阵超声的残余应力测量装置，其特征在于，所述探头外壳固定孔(4)内部直径与磁性固定销(6)的外部直径相配合，用于对磁性固定销(6)伸出进行导向。

8.根据权利要求1所述的一种基于相控阵超声的残余应力测量装置，其特征在于，所述探头外壳固定孔(4)分布在探头外壳(1)的四个角。

9.根据权利要求1所述的一种基于相控阵超声的残余应力测量装置，其特征在于，所述相控阵发射探头(2)和相控阵接收探头(3)分别通过相控阵晶片连接线(7)连接至探头外壳(1)外部的接口(8)。

10.权利要求1至9任意一项所述的一种基于相控阵超声的残余应力测量装置的测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

将测量装置通过磁性固定销(6)吸附在待检测工件表面，使相控阵发射探头(2)和相控阵接收探头(3)进行耦合；

在残余应力测量过程中，采用相控阵超声延时处理，改变相控阵发射探头(2)的声束入射角，使折射纵波的折射角接近90°而获得临界折射纵波，临界折射纵波在工件内部传播一段距离后被相控阵接收探头(2)接收，通过测量临界折射纵波的传播时间，并与探头标定时应力-传播时间曲线对比，获得工件内部残余应力的数值；

在获得工件内部残余应力后，再次采用相控阵超声延时功能，改变相控阵发射探头(2)的声束入射角，使折射横波的折射角等于90°而获得表面波，表面波沿工件表面传播一段距离后被相控阵接收探头(2)接收，通过测量表面波的传播时间，与探头标定时应力-传播时间曲线对比，获得工件表面残余应力的数值。