专利名称：轴压装部位的超声tofd检测成像方法
技术领域：
本发明涉及超声波无损检测领域，具体涉及一种轴压装部位的超声TOFD检测成像方法。
背景技术：
超声波衍射时差法,简称超声TOFD (Time of Flight Diffraction)法,是一种通过精确测量缺陷的“端角”或者“端点”处的衍射波传播时间，以三角方程为理论基础，使用计算机完成缺陷尺寸和位置测量的检测技术。
对于轴压装部位(如火车车轴压装部位)的超声波检测，传统的检测方法均是采用单探头脉冲反射法手工进行检测，检测人员劳动强度大，检测效率低，而且检测结果受检测人员的经验、熟悉程度及精神状态影响很大。

发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种轴压装部位的超声TOFD检测成像方法，采用这种检测成像方法能够快速、有效、全面地对轴压装部位存在的拉伤、裂纹等缺陷进行检测，降低检测人员的劳动强度，提高检测效率。采用的技术方案如下
一种轴压装部位的超声TOFD检测成像方法，其特征在于包括下述步骤首先安装两个探头和一个用于轴定位的编码器，两个探头分别布置在轴压装部位的两侧，其中一个探头作为发射探头，另一个探头作为接收探头，发射探头和接收探头均贴在轴表面上，并且发射探头、接收探头和编码器分别与超声TOFD成像检测仪相应的端口相连接；然后启动超声TOFD成像检测仪对轴压装部位进行检测，进行检测时，发射探头和接收探头位置保持不变，轴自由旋转，超声TOFD成像检测仪记录回波信号及其位置信息，然后对回波信号进行图像化显示。本发明中，轴压装部位是指在轴类工件与压装件结合处，轴表面被压装件覆盖的区域。检测人员根据超声TOFD成像检测仪所显示的图像(即检测图像)，即可判断和测量轴压装部位的缺陷信息。进行检测时，发射探头向轴压装部位发射超声波，同时接收探头接收回波信号；编码器将轴的位置信息传送给超声TOFD成像检测仪，并发送指令给超声TOFD成像检测仪，使超声TOFD成像检测仪采集由接收探头在该位置上所获取的回波信号，这样，超声TOFD成像检测仪能够记录轴压装部位各个位置所对应的回波信号，并形成轴压装部位各个位置的检测图像，从而形成轴压装部位的检测图谱。轴旋转一周，即可完成对轴压装部位的扫查成像。上述超声TOFD成像检测仪是采用一发一收双探头工作方式的超声TOFD成像检测仪。检测图像通常采用TOFD图像与A扫波形组合同时进行显示。轴自由旋转的方向可以设定为顺时针方向或逆时针方向，相应的，超声TOFD成像检测仪具有顺时针成像及逆时针成像的功能。 上述两个探头相向布置，探头声束方向与轴的轴向方向平行且主声束聚焦于轴压装部位，并以此条件来计算两个探头的中心间距。通常，两个探头的主声束的交点落在轴压装部位的范围内。安装探头时，探头与轴表面之间需要通过耦合剂耦合。优选方案中，上述探头包括超声换能器和楔块，超声换能器通过耦合剂与楔块连接，安装探头时楔块贴在轴表面上(楔块与轴表面之间需要通过耦合剂耦合)。更优选楔块底面具有与轴的圆周曲率一样的弧度，使探头更紧密的贴在轴上，提高耦合效果。通过更换楔块，可改变探头角度，从而改变超声波声束角度，使其与轴的规格及轴压装部位的长度相匹配。·优选方案中，上述两个探头安装在扫查架上，扫查架底部可转动安装有四个磁吸轮，扫查架通过四个磁吸轮吸附在轴上，其中一个磁吸轮作为编码器轮，编码器安装于该编码器轮上。扫查架通过四个磁吸轮吸附在轴上之后，还需将扫查架固定在一机架上，使扫查架位置固定，从而使发射探头和接收探头位置保持不变。通常，四个磁吸轮分成两对，两对磁吸轮分别处于轴压装部位的两侧；在轴压装部位的一侧，发射探头位于这一侧的两个磁吸轮之间；在轴压装部位的另一侧，接收探头位于这一侧的两个磁吸轮之间。轴自由旋转时，编码器轮随着旋转，且编码器轮的线速度与轴的线速度大小一致，因此编码器可准确测量轴的角位移，从而准确获得轴(包括轴压装部位)的位置信息。另外，也可以采用其他方式安装编码器。上述编码器用于确定轴压装部位中缺陷所在位置。编码器通常采用增量型编码器。本发明在轴压装部位的两侧分别布置发射探头、接收探头，并设置用于轴定位的编码器，进行检测时采用探头位置保持不变而轴自由旋转的方式，能够快速、有效、全面地对轴压装部位存在的拉伤、裂纹等缺陷进行检测，自动连续地获得检测图像，降低检测人员的劳动强度，提高检测效率，有效避免漏检，且操作简单易行，对检测人员经验要求不高。本发明适合用于实心轴类工件的检测。


图I是本发明优选实施例的检测原理示意图。
具体实施例方式参考图I，本实施例中，轴压装部位的超声TOFD检测成像方法包括下述步骤
(I)首先，安装两个探头2和一个用于轴定位的编码器1(编码器I采用增量型编码器)，具体为两个探头2分别布置在轴压装部位31 (本实施例中，压装件为座4，轴压装部位31是指在轴3与座4结合处，轴3表面被座4覆盖的区域)的两侧，其中一个探头2作为发射探头2 — 1，另一个探头2作为接收探头2 — 2，两个探头2相向布置，探头2声束方向与轴3的轴向方向平行且主声束聚焦于轴压装部位31，发射探头2 - I的主声束5 - I与接收探头2 — 2的主声束5 - 2的交点落在轴压装部位31的范围内；发射探头2 - I和接收探头2 — 2均贴在轴3表面上,并且发射探头2 — I、接收探头2 — 2和编码器I分别与超声TOFD成像检测仪6 (超声TOFD成像检测仪6是采用一发一收双探头工作方式的超声TOFD成像检测仪)相应的端口相连接；
本实施例中，探头2包括超声换能器21和楔块22，超声换能器21通过耦合剂与楔块22连接，楔块22底面具有与轴3的圆周曲率一样的弧度(探头2处于轴3上方)，安装探头时楔块22贴在轴3表面上(楔块22与轴3表面之间需要通过耦合剂耦合)。本实施例中，两个探头2安装在扫查架7上，扫查架7底部可转动安装有四个磁吸轮8，扫查架7通过四个磁吸轮8吸附在轴3上，其中一个磁吸轮8作为编码器轮，编码器I安装于该编码器轮上。扫查架7通过四个磁吸轮吸8附在轴3上之后，将扫查架7固定在一机架上，使扫查架7位置固定，从而使发射探头2 - I和接收探头2 - 2位置保持不变。四个磁吸轮8分成两对，两对磁吸轮8分别处于轴压装部位31的两侧；在轴压装部位31的 一侧，发射探头2 — I位于这一侧的两个磁吸轮8之间；在轴压装部位31的另一侧，接收探头2 — 2位于这一侧的两个磁吸轮8之间。(2)然后启动超声TOFD成像检测仪6对轴压装部位31进行检测，进行检测时，发射探头2 - I和接收探头2 - 2位置保持不变，轴3自由旋转，超声TOFD成像检测仪6记录回波信号及其位置信息，然后对回波信号进行图像化显示。轴3旋转一周，即可完成对轴压装部位31的扫查成像。本实施例中，进行检测时，发射探头2 - I向轴压装部位31发射超声波，同时接收探头2 — 2接收回波信号；编码器I将轴3的位置信息传送给超声TOFD成像检测仪6，并发送指令给超声TOFD成像检测仪6，使超声TOFD成像检测仪6采集由接收探头2 — 2在该位置上所获取的回波信号，这样，超声TOFD成像检测仪6能够记录轴压装部位31各个位置所对应的回波信号。轴3自由旋转时，编码器轮随着旋转，且编码器轮的线速度与轴3的线速度大小一致，这样，编码器I可准确测量轴3的角位移。编码器I将位移转换成周期性的电信号，再把这个电信号转变成计数脉冲，用脉冲的个数表示位移的大小，同时，这些脉冲作为指令，使超声TOFD成像检测仪6采集由接收探头2 - 2所获取的回波信号。检测图像采用TOFD图像与A扫波形组合同时进行显示。检测人员根据超声TOFD成像检测仪6所显示的图像(即检测图像)，即可判断和测量轴压装部位31的缺陷信息。
权利要求
1.一种轴压装部位的超声TOFD检测成像方法，其特征在于包括下述步骤首先安装两个探头和一个用于轴定位的编码器，两个探头分别布置在轴压装部位的两侧，其中一个探头作为发射探头，另一个探头作为接收探头，发射探头和接收探头均贴在轴表面上，并且发射探头、接收探头和编码器分别与超声TOFD成像检测仪相应的端口相连接；然后启动超声TOFD成像检测仪对轴压装部位进行检测，进行检测时，发射探头和接收探头位置保持不变，轴自由旋转，超声TOFD成像检测仪记录回波信号及其位置信息，然后对回波信号进行图像化显示。
2.根据权利要求I所述的轴压装部位的超声TOFD检测成像方法，其特征是所述两个探头相向布置，探头声束方向与轴的轴向方向平行且主声束聚焦于轴压装部位，并以此条件来计算两个探头的中心间距。
3.根据权利要求2所述的轴压装部位的超声TOFD检测成像方法，其特征是所述两个探头的主声束的交点落在轴压装部位的范围内。
4.根据权利要求I所述的轴压装部位的超声TOFD检测成像方法，其特征是所述探头包括超声换能器和楔块，超声换能器通过耦合剂与楔块连接，安装探头时楔块贴在轴表面上。
5.根据权利要求4所述的轴压装部位的超声TOFD检测成像方法，其特征是所述楔块底面具有与轴的圆周曲率一样的弧度。
6.根据权利要求I所述的轴压装部位的超声TOFD检测成像方法，其特征是所述两个探头安装在扫查架上，扫查架底部可转动安装有四个磁吸轮，扫查架通过四个磁吸轮吸附在轴上，其中一个磁吸轮作为编码器轮，编码器安装于该编码器轮上。
7.根据权利要求I所述的轴压装部位的超声TOFD检测成像方法，其特征是所述编码器采用增量型编码器。
全文摘要
一种轴压装部位的超声TOFD检测成像方法，包括下述步骤首先安装两个探头和一个编码器，两个探头分别布置在轴压装部位的两侧，其中一个探头作为发射探头，另一个探头作为接收探头，发射探头和接收探头均贴在轴表面上，并且发射探头、接收探头和编码器分别与超声TOFD成像检测仪相应的端口相连接；然后启动超声TOFD成像检测仪对轴压装部位进行检测，进行检测时，发射探头和接收探头位置保持不变，轴自由旋转，超声TOFD成像检测仪记录回波信号及其位置信息，然后对回波信号进行图像化显示。本发明能够快速、有效、全面地对轴压装部位进行检测，降低劳动强度，提高检测效率，且操作简单易行，适合用于实心轴类工件的检测。
文档编号G01N29/07GK102914593SQ20121039069
公开日2013年2月6日 申请日期2012年10月16日 优先权日2012年10月16日
发明者詹红庆, 付汝龙, 郑伟和, 周少武, 陈伟, 谢宁, 徐贵喜, 蔡永新, 朱普生 申请人:广东汕头超声电子股份有限公司