[发明专利]一种旋转轴表面裂纹在线检测系统及检测方法

摘要

本发明涉及一种旋转轴表面裂纹在线检测系统及检测方法，所述的检测方法包括以下步骤：激光频率控制器根据轴的转速，控制激光脉冲发射的频率；将空气耦合接收探头放置在与激光超声激发源周向90度位置和轴向共线的位置，接收激光激发的周向超声波和轴向超声波；运用信号处理方法提取轴向和周向超声信号的特征值，并判断裂纹存不存在以及严重程度，当判断某一位置存在裂纹时，计算机自动存储裂纹的位置和接收的时刻，并做出轴向和周向超声信号的时间‑幅值‑位置的三维图形，可视化旋转轴该位置处的裂纹状况。本发明能够无损、非接触、远距离、在线检测旋转轴的裂纹状况，能够快速确定裂纹的横向、纵向形态和位置，检测精度高。

主权项

1.一种旋转轴表面裂纹在线检测系统，用于检测被检测轴表面裂纹，其特征在于：包括脉冲激光器、频率控制装置、激光束调制光路、激光扫描单元、轴向空气耦合接收探头、周向空气耦合接收探头、轴向位置编码器、周向位置编码器、信号处理电路及计算机；所述脉冲激光器发出的激光经所述频率控制装置、激光束调制光路、激光扫描单元调节后照射在被检测轴上，形成激光入射点，定义该点处的轴表面法线为a；所述周向空气耦合接收探头对应被检测轴上的测量点一，用于检测在同一个轴面上的平行于轴线的裂纹；所述测量点一与所述激光入射点在同一轴横截面上，且所述测量点一处的轴表面法线b⊥a，所述周向空气耦合接收探头与法线b的夹角为α，其中，式中，c_air为超声波在空气中的传播速度，c_w为超声波在轴中的传播速度；所述轴向空气耦合接收探头对应被检测轴上的测量点二，用于检测垂直于轴向的裂纹；所述测量点二与所述激光入射点在同一条平行于轴心的线上；定义测量点二处的被检测轴表面法线为c，所述轴向空气耦合接收探头与法线c的夹角也为α；所述周向位置编码器与所述周向空气耦合接收探头相连，用于确定测量点一的随时间变化的位置；所述轴向位置编码器与所述轴向空气耦合接收探头相连，用于确定测量点二的随时间变化的位置；所述激光扫描单元内设有可旋转的反光镜，用于实现所述激光入射点在被检测轴表面的移动；所述测量点一和测量点二随着所述激光入射点移动相同距离，在此过程中，所述周向空气耦合接收探头跟随测量点一移动且保持与测量点一的相对位置不变；所述轴向空气耦合接收探头跟随测量点二移动且保持与测量点二的相对位置不变。