[发明专利]万向节表面铸造缺陷的在线无损检测方法

摘要

本发明提出一种万向节表面铸造缺陷的在线无损检测方法。该方法的检测系统主要包括微波矢量网络分析仪、多路复用器、矩形波导探头和固定万向节与矩形波导探头的夹具。该方法主要利用矩形波导探头对标准样件进行微波扫频测量，采集微波线性扫频信号，确定微波检测万向节的判废标准；对待测万向节进行微波扫频测量，采集微波线性扫频信号并进行傅里叶变换，得到倒频谱及光深度，以此修正微波线性扫频信号，消除矩形波导探头与万向节表面间距微小变动造成的检测误差；利用修正后的频谱以及标定的万向节判废标准，确定万向节是否存在表面铸造缺陷。该方法能够快速精准的检测万向节表面铸造缺陷、分检出质量未达标的万向节，具有重要的工程应用价值。

主权项

1.万向节表面铸造缺陷的在线无损检测方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤(1)：万向节表面铸造缺陷微波无损检测的标定，具体方法如下：制作一个万向节标准样件，该标准样件的三个面A面(12)、B面(13)和C面(14)均无表面铸造缺陷，D面(15)上加工有达到万向节判废标准的深度为h的临界裂纹；将标准样件放置于四个矩形波导探头即第一矩形波导探头(4)、第二矩形波导探头(5)、第三矩形波导探头(6)和第四矩形波导探头(7)所围区域中，第一矩形波导探头(4)、第二矩形波导探头(5)、第三矩形波导探头(6)和第四矩形波导探头(7)开口端分别到标准样件对应的A面(12)、B面(13)、C面(14)和D面(15)的间距均为1mm；分别测取标准样件四个面即A面(12)、B面(13)、C面(14)和D面(15)对应的矩形波导探头即第一矩形波导探头(4)、第二矩形波导探头(5)、第三矩形波导探头(6)和第四矩形波导探头(7)的微波反射系数频谱，即微波线性扫频信号；进一步处理微波线性扫频信号，获取万向节无表面铸造缺陷时的参考信号和达到万向节判废标准的临界信号；步骤(2)：获取万向节无表面铸造缺陷时的参考信号，具体方法如下：在其它矩形波导探头无激励条件下，对A面(12)对应的第一矩形波导探头(4)实施扫频驱动，扫描频段为矩形波导探头正常工作频段(f_start，f_end)，其中，f_start为矩形波导探头工作频段的起始频率，f_end为矩形波导探头工作频段的终止频率；在扫频驱动过程中，将扫频区间平分为N段，且f₀＝f_start、f_N＝f_end，测取A面(12)对应的第一矩形波导探头(4)在f₀、f₁、f₂……f_N处的微波反射系数S_0a、S_1a、S_2a……S_Na，形成A面(12)对应的第一矩形波导探头(4)的微波反射系数频谱，即A面(12)对应的微波线性扫频信号S_a；依照上述方法，分别测取B面(13)对应的微波线性扫频信号S_b和C面(14)对应的微波线性扫频信号S_c；求取S_a、S_b和S_c的平均信号，并以该信号作为万向节无表面铸造缺陷时的参考信号步骤(3)：获取达到万向节判废标准的临界信号，具体方法如下：驱动D面(15)所对应的第四矩形波导探头(7)，同时，其它矩形波导探头无激励，测取D面(15)对应的微波线性扫频信号Sd，以该信号作为万向节表面铸造缺陷的判废标准的临界信号；步骤(4)：对待测万向节的质量评定，具体方法如下：将待检测万向节放置于四个矩形波导探头即第一矩形波导探头(4)、第二矩形波导探头(5)、第三矩形波导探头(6)和第四矩形波导探头(7)所围区域中，第一矩形波导探头(4)、第二矩形波导探头(5)、第三矩形波导探头(6)和第四矩形波导探头(7)开口端分别到待测万向节对应的A_w面(12‑1)、B_w面(13‑1)、C_w面(14‑1)和D_w面(15‑1)的间距均为1mm；在其它矩形波导探头无激励条件下，对A_w面(12‑1)对应的第一矩形波导探头(4)实施扫频驱动，扫描频段为矩形波导探头正常工作频段(f_start，f_end)，其中，f_start为矩形波导探头工作频段的起始频率，f_end为矩形波导探头工作频段的终止频率；在扫频驱动过程中，将扫频区间平分为N段，且f₀＝f_start、f_N＝f_end，测取A_w面(12‑1)对应的第一矩形波导探头(4)在f₀、f₁、f₂……f_N处的微波反射系数S_0wa、S_1wa、S_2wa……S_Nwa，形成A_w面(12‑1)对应的第一矩形波导探头(4)的微波反射系数频谱，即A_w面(12‑1)对应的微波线性扫频信号S_wa；依照上述方法，分别测取B_w面(13‑1)对应的微波线性扫频信号S_wb和C_w面(14‑1)对应的微波线性扫频信号S_wc，以及D_w面(15‑1)对应的微波线性扫频信号S_wd；在线检测过程中，四个矩形波导探头开口端和对应的万向节表面间距易出现微小变动，对此加以修正，将四个面的线性扫频信号导入工控机(10)，分别进行傅里叶变换，得到相应的倒频谱，确定四个矩形波导探头光深度OD分别为h_a、h_b、h_c和h_d，其中，光深度的最小分辨率为c为光在真空中传播速度，倒频谱中峰值为第m个幅值，光深度h＝2mΔOD；根据四个光深度，确定A_w面(12‑1)、B_w面(13‑1)、C_w面(14‑1)和D_w面(15‑1)对应的修正系数K_A、K_B、K_C和K_D，其中，K_A＝1/h_a，K_B＝1/h_b，K_C＝1/h_c，K_D＝1/h_d；原微波扫频信号经过修正，得到修正微波扫频信号，分别为K_A×S_wa、K_B×S_wb、K_C×S_wc和K_D×S_wd；四个修正微波扫频信号分别与标准样件中万向节无表面铸造缺陷时的参考信号S和万向节表面铸造缺陷的判废标准的临界信号S_d比较，若min(K_A×S_wa,K_B×S_wb,K_C×S_wc,K_D×S_wd)≤S_d，判定所检万向节质量不达标；若S_d≤min(K_A×S_wa,K_B×S_wb,K_C×S_wc,K_D×S_wd)≤S，判定所检万向节质量合格。