无人船船体中裂缝扩展的超声探测器制造技术

本发明专利技术提供了一种无人船船体中裂缝扩展的超声探测器，包括探针阵列，用于向所述样品内发射超声波，提供驱动信号用超声波并且接收由探针阵列产生相应的接收信号的收发器以及用来显示接收到的信号的显示系统；所述收发器包括计算机，延时控制器，脉冲器，接收器以及数据采集系统，将来自所述脉冲器的驱动信号发送到所述探针阵列，而相应的由所述接收器处理所述探针阵列输出的所述接收信号，其中所述计算机控制所述延时控制器，所述脉冲器，所述接收器以及所述数据采集系统从而使得元件正常运行；所述数据采集系统处理来自所述接收器的接收信号并且将处理结果送到显示系统。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及无人船船体裂缝扩展的检测，特别涉及采用超声的方法进行无人船船体裂缝扩展探测及相应的超声裂缝扩展探测器。
技术介绍
无人机与无人驾驶汽车在科技界呼风唤雨,风头出尽,相较之下,低调的无人船知名度稍逊一筹。在小说中,无人船始终笼罩着一丝神秘气息,著名的\幽灵船\是作家虚构航海故事的经典素材,而在现实中,无人船是各国军事领域的心头宝,是科技竞争的重要技术。目前无人船处于高速发展的时期，然而无人船在下水试航之前以及水上作业的时候，仍然面临很多技术瓶颈没有解决。无人船，顾名思义，无需人类驾驶员对其进行操控，其要独自面对严酷的海上或者其他水上条件，因此对船体的坚固性要求非常高，而无人船在下水试航之前必须对船体裂缝扩展进行严格的检查，否则遇到极端气候和水文环境下，只能抛弃无人船，经济损失非常可观。通常，无人船体的水下检测由潜水员或遥控潜水船实施，除了目视检查外，还使用闭路电视，磁粉等技术，但这些检测费用昂贵，对潜水员具有危险，检测效果很大程度上取决于季节和气候条件，常规方法不能在疲劳早期破坏阶段被及时的查处并立即进行修理和微笑，并且无人船钢材腐蚀疲劳裂缝扩展通常会随着时间扩展，因此本专利技术提供了一种采用超声波形式进行监测的技术构思。
技术实现思路
因此本专利技术的目的一方面在于提供一种无人船船体中裂缝扩展的超声探测方法，包括如下步骤：(1)收集样品作为检测物体，建立探针阵列，向样品内发射超声波，设置收发器以及用来显示接收到的信号的显示系统；(2)将所述探针阵列放置在样品的一个缺陷探测近表面并产生响应于收发器所提供的驱动信号的超声波，探针阵列发出的超声波透过样品传播，探针阵列检测反射波；(3)根据所检测到的反射波回声，由探针阵列产生相应的接收信号，接收信号被输入到收发器；(4)收发器包括计算机，延时控制器，脉冲器，接收器以及数据采集系统，将来自脉冲器的驱动信号发送到探针阵列，而相应的由接收器处理探针阵列输出的接收信号，其中计算机控制延时控制器，脉冲器，接收器以及数据采集系统从而使得元件正常运行；(5)数据采集系统处理来自接收器的接收信号并且将处理结果送到显示系统；其中当获得作为缺陷指示的回声后处理接收信号的过程如下：(5-1)首先，采用普通角度缺陷检测技术检查指示的存在与否，成角度的轴向波缺陷检测技术中的角度设定为大约45度，或者调整超声波传感器或探针的位置以形成成角度的纵向波技术的指示结果会在区域A的附近被显示出来，其中区域A范围定义为：将远端表面的深度乘以1/cos45获得45度回声的传播距离，同时，多次回声的传播时间近似为相应远端表面的1.5倍；(5-2)然后，检查区域B中的回声是否出现从而确定由ID蠕变波导致的回声是否出现，其中区域B范围定义为：采用ID蠕变波进行缺陷存在与否的判断中，假设用于成角度的轴向波缺陷探测的探针阵列位于角度大约为45度的位置处；(5-3)最后，检查区域C中的回声是否出现从而确定波型转换波导致的回声是否出现，其中区域C范围定义为：使用波型转换波判断缺陷是否存在中，成角度的纵向波缺陷检测使用的探针阵列假定放在大约为45度的位置处；(5-4)当步骤(5-1)-(5-3)中任意一个步骤发现信号，指示认为是裂缝缺陷导致的。2、优选的，延时控制器控制脉冲器输出驱动信号的时间并控制接收器(102D)发出的接收信号的输入时间，这样可以根据相控阵技术获得探针阵列的操作。优选的，其中回声的次数，由超声波裂缝扩展探测用的探针阵列所引起的多底部回声的次数直接获得或者通过使用沿垂直方向能发出超声波的额外的探针测量多底部回声的次数并使用所测量的次数获得，或者在样品内的轴向/剪切波速以及样品的壁厚已知的情况下，通过将壁厚除以轴向/剪切波速的计算方式获得。优选的，使用具有最优截面母线的探针阵列，即获得纵向波和剪切波两者主束的传输以及刺耳声音突起的减少，相应于纵向波的壁厚总和情况下的往返传播时间以及剪切波壁厚情况下往返传播时间的时间范围内的接收信号在屏幕上显示。优选的，其中步骤(5-2)中检测用OD蠕变波从角裂表面进行传播的总次数导致的回声是否出现进行判断。本专利技术的另一个目的在于提供一种执行无人船船体中裂缝扩展的超声探测方法的超声裂缝扩展探测器，包括探针阵列，用于向样品内发射超声波，提供驱动信号用超声波并且接收由探针阵列产生相应的接收信号的收发器以及用来显示接收到的信号的显示系统；收发器包括计算机，延时控制器，脉冲器，接收器以及数据采集系统，将来自脉冲器的驱动信号发送到探针阵列，而相应的由接收器处理探针阵列输出的接收信号，其中计算机控制延时控制器，脉冲器，接收器以及数据采集系统从而使得元件正常运行；数据采集系统处理来自接收器的接收信号并且将处理结果送到显示系统。优选的，探针阵列基本上由多个超声波传感器元件组成。优选的，超声波传感器元件为合成压电体，其包括一个PZT压电陶瓷，嵌入到聚合体材料内。根据下文结合附图对本专利技术具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本专利技术的上述以及其他目的、优点和特征。附图说明后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本专利技术的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。本专利技术的目标及特征考虑到如下结合附图的描述将更加明显，附图中：附图1为一框图，用来解释根据本专利技术的第一实施例的无人船船体超声波裂缝扩展探测方法以及超声波探测器。附图2为一框图，表示本专利技术第一实施例中使用的探针(超声波传感器)阵列的组成实例；附图3A-3C是一图表，用来解释超声波传感器产生的纵向波/剪波主束和刺耳声音突起；其中A：剪切波刺耳声音突起；B：剪切波主束；C：纵向波主束，附图3A，3B，3C绘制条件为：单元节距：1/2波长；1/3波长和1/4波长，横轴均为：样品的入射角(度)；纵轴均为：相关幅值；附图4是原理图，用于解释ID蠕变技术；附图5为原理图，用来解释波型转换技术；附图6为一表格，用来解释纵向波/剪波速度以及不同固体内的波速；附图7为一原理图，用来解释角度裂缝扩展探测技术；附图8A-8E为原理框图，表示样品内的多反射底面回波及显示图像；附图9为原理框图，表示本专利技术第一实施例中所使用的显示方法；附图10为原理图，表示本专利技术第二实施例中使用的显示方法。具体实施方式现在参考附图，根据本专利技术将给出细节的描述。每张图上用框表示出来的样品也代表管状样品沿着轴向的断面以及那个断面形状的样品。实施例1附图1为一框图，用来解释根据本专利技术的第一实施例的无人船船体的超声波裂缝扩展探测方法以及超声波探测器。附图1中表示的实施例包括样品100作为检测物体，探针阵列101，向样品100内发射超声波，收发器102以及显示系统103，用来显示接收到的信号。第一实施例中，对用来寻找通向样品100的远端表面的裂缝扩展(裂缝扩展)的裂缝扩展检测实例会进行解释。探针阵列101放置在样品100的一个裂缝扩展探测表面(近表面)并产生响应于收发器102所提供的驱动信号的超声波。探针阵列101发出的超声波透过样品101传播，探针阵列101检测反射波。根据所检测到的反射波(回声)由探针阵列101产生的接收信号被输入到收发器102。收发器102包括计算本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无人船船体中裂缝扩展的超声探测器，其特征在于：包括探针阵列(101)，用于向所述样品(100)内发射超声波，提供驱动信号用超声波并且接收由探针阵列(101)产生相应的接收信号的收发器(102)以及用来显示接收到的信号的显示系统(103)；所述收发器(102)包括计算机(102A)，延时控制器(102B)，脉冲器(102C)，接收器(102D)以及数据采集系统(102E)，将来自所述脉冲器(102C)的驱动信号发送到所述探针阵列(101)，而相应的由所述接收器(102D)处理所述探针阵列(101)输出的所述接收信号。

【技术特征摘要】
1.一种无人船船体中裂缝扩展的超声探测器，其特征在于：包括探针阵列(101)，用于向所述样品(100)内发射超声波，提供驱动信号用超声波并且接收由探针阵列(101)产生相应的接收信号的收发器(102)以及用来显示接收到的信号的显示系统(103)；所述收发器(102)包括计算机(102A)，延时控制器(102B)，脉冲器(102C)，接收器(102D)以及数据采集系统(102E)，将来自所述脉冲器(102C)的驱动信号发送到所述探针阵列(101)，而相应的由所述接收器(102D)处理所述探针阵列(101)输出的所述接收信号。2.根据权利要求1所述的超声裂缝扩展探测器，其特征在于：其中所述计算机(102A...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨越，
申请(专利权)人：杨越，
类型：发明
国别省市：广东;44