[发明专利]一种管（棒）材超声相控阵在线检测系统及检测方法

摘要

本发明提供一种管(棒)材超声相控阵在线检测系统及检测方法，通过在管材周围在垂直于管材中心线的平面以及在与管材中心线呈一定夹角的位置上设置多个凹面相控阵换能器探头，利用凹面超声相控阵换能器探头产生相控阵聚焦的电控声场，并利用高压开关阵列、多通道相控阵发射接收系统及控制系统，通过高压开关阵列电路不停地快速切换，在不同时刻控制不同的换能器阵元进行发射与接收，使相控阵聚焦声束在管材内高速旋转，从而实现动态聚焦与扫描。利用本发明，能够在不移动相控阵换能器探头位置的情况下，实现对管材360度方位的全覆盖扫描，可同时实现对纵向和横向缺陷的扫描与检测，提高检测精度的同时大大提高了检测速度。

主权项

一种管(棒)材超声相控阵在线检测系统，其特征在于，包括：多个凹面相控阵探头、高压开关阵列、多通道相控阵发射接收系统以及控制系统，通过在管材周围设置多个凹面相控阵换能器探头，利用凹面超声相控阵换能器探头产生相控阵聚焦的电控声场，同时通过高压开关阵列不停的快速切换控制所述多通道相控阵发射接收系统，在不同时刻使不同的所述凹面相控阵换能器探头阵元发射和接收声信号，使相控阵聚焦声束在管材内全覆盖高速旋转和扫描，首先，在垂直于管材中心线的平面上设置多个所述凹面相控阵换能器探头，并使该多个所述凹面相控阵换能器探头均匀地分布在管材周围，以进行管材内的纵向缺陷的扫描和检测，每个所述凹面相控阵换能器探头具有多个阵元，使所有所述凹面相控阵换能器探头的阵元形成一圈包围待测管材，其中，每个阵元单独发射和接收声信号，各个阵元发射信号的幅度和时延由所述控制系统进行计算机控制；接着，通过所述高压开关阵列不停地快速切换控制所述多通道相控阵发射接收系统，在不同时刻使不同的凹面相控阵换能器阵元发射和接收声信号，由于在每一时刻所形成的相控阵聚焦声束的方向各不相同，随着时间上的快速切换，各个凹面相控阵的聚焦声束在管材内形成快速的查扫，通过对管材周围空间的全方位查扫，从而实现对管材内的纵向缺陷进行扫描和检测；然后，相对于管材中心线倾斜地放置多个所述凹面相控阵换能器探头，每个探头所在平面与管材中心线相交α角度，以进行管材内的横向缺陷的扫描和检测，每个所述凹面相控阵换能器探头所在平面与管材中心线的夹角α处在纵波临界角和横波临界角之间，多个所述凹面相控阵换能器探头均匀地分布在管材周围，利用所述高压开关阵列不停地快速切换控制所述多通道相控阵发射接收系统，在不同时刻使不同的所述凹面相控阵换能器阵元发射和接收声信号，通过多个所述凹面相控阵探头对管材内的横向缺陷在360度的范围内进行扫描和在线检测。