[发明专利]金属与非金属粘接的超声扫描检测方法

说明书

本发明属于无损检测技术领域，具体涉及到一种金属与非金属粘接的粘接状态检测及依据粘接状态进行粘接强度分类预报的在线检测方法。

在金属与非金属粘接的粘接状态检测的各种方法中，超声检测仍然是最基本的有效方法。

下面参考图1说明现有的超声检测法。

图1是现有的两种超声检测法。一种是采用直探头11（发射，接收探头合一），将其耦合在粘接区金属件12的表面上，利用纵波检测探头下方的粘接状态。当此部位出现脱粘部位15时，如图1（a）探头发射的纵波在金属件12与脱粘部位15的空气隙界面形成全反射，于是接收到的的反射回波衰减很慢，如图1（e）所示的波形;当该部位处于粘合时，如图1（b），由于一部分纵波通过金属12与非金属13的界面进入非金属13，并为非金属13所吸收，于是接收的反射回波衰减很快，如图1（f）所示的波形。根据反射回波衰减情况可确定该部位的粘接状态。另一种是采用斜探头14耦合在金属件12的表面，斜探头14发射的纵波进入金属件12内部之后转换为横波，当探头下面的粘接区为脱粘部位15时，如图1（c）。由于横波不可能在脱粘区15的空气隙传播而在金属与空气界面上全反射后为接收探头16所接收，故接收到的回波衰减也很慢，类似图1（e）所示波形;反之当该部件粘合时，如图1（d），将有部分横波通过粘合界面进入非金属件13，使接收探头16接收到的回波衰减很快，类似图1（f）所示的波形，由于横波对脱粘界面反应十分敏感，即使金属与非金属处于良好的压合，也能可靠的检测出未粘合，故此横波检测法优越。上述两种方法，当在粘接区依次移动探头时，便可检测到粘接区的粘接状态。显然，此类检测方法，由于一次仅能检测探头下方一小块面积，而使检测速度难以适应在线大面积快速检测的要求，况且当有些粘接件或粘接的部分部位不能放置探头时，此检测法更难以实现。

本发明的目的是提供一种即使在一些粘接区域不能放置探头时，也能够在线快速检测出金属和非金属的粘接状态的超声横波多次扫描检测法;并依据粘接状态特征量对粘接强度进行分类预报提供一种贝叶斯分类判别法。

按照上述发明目的，本发明的具体解决技术方案是，斜探头产生的超声纵波进入金属后转换为横波，超声横波在金属和非金属粘接面上以“W”型传播方式对探头与金属件端面或两斜探头之间一段粘接面进行多次反射扫描，一次检测可获得横波扫描区的粘合信息，测取超声横波在粘接面上的反射扫描回波积分值，由反射扫描回波积分值的对数衰减量得到扫描区的总粘合面积。依次移动探头，便可检测到不同扫描区的粘合面积和沿探头移动方向上粘合面积的分布以及粘接状态检测结果。

粘接强度的贝叶斯分类预报方法，采用了多元统计数学上的贝叶斯分析判别法。当粘接件粘接工艺一定时，通过上述方法检测得到的粘接状态特征量进行分类预报。在对粘接状态或回波积分值特征量提取时，采用有效粘合面积或有效回波积分值的概念，即当检测点的粘合面积大于有效粘合面积或小于有效回波积分值时，取有效粘合面积或有效积分值提取粘接状态特征量。

下面结合附图详细阐述本发明。

图2是本发明的两种检测方式。

图2（a）为单探头检测方式，适合于检测板材或管材平面或曲面搭接或嵌入式粘接。纵波斜探头21通过耦合液置于金属件22的未粘接区（靠近粘接区）上表面，声波传播方向垂直于金属件22的端面。斜探头21产生的超声纵波进入金属件后转换为横波，在金属件22的上、下表面以“W”型路径向前传播到达端面后为端面所反射又以“W”型路径返回探头21，为探头21所接收，同时又为探头21所反射，于是探头21发射的声波在金属件22端面与探头21之间来回反射的过程中，实现了对粘接面上W×e的粘接区多次扫描。在扫描中，当某一部位24脱粘时，便在金属22与非金属23界面之间形成空气隙，由于横波不可能穿过空气隙进入非金属，只能在金属与空气界面上形成全反射再次进入金属件22，故探头21接收到的回波衰减仅为金属件对其衰减;当在扫描区内的另一部位26处于粘合时，则入射到粘合界面的横被一部分为界面所发射，另一部分则通过界面粘合层进入非金属材料22，并为其所吸收，这样探头21接收到的回波衰减便携带了声束扫描区粘合面积大小的信息。

图2（b）为双探头检测方式，适合于检测板材或管材的大面积粘接、局部粘接和在曲面上的粘接。它是发射探头21发射出的纵波进入金属件22转换为横波后，在发射探头21和接收探头25之间的金属件22内往返反射，从而实现了对图2（b）上W×e大小的粘接面进行多次扫描，同样接收探头25接收到的回波衰减携带了扫描区粘合面积的信息。