一种基于K型超声扫查的钢轨焊缝缺陷定位方法技术

本发明专利技术涉及超声检测技术领域，尤其涉及一种基于K型超声扫查的钢轨焊缝缺陷定位方法。本发明专利技术采用如下技术方案：利用K型超声扫查设备获取回波数据后，根据实际声程以及发射探头、缺陷和接收探头之间的位置几何关系，对缺陷的深度和水平距离进行计算，最后根据多组回波数据计算得到的结构确定缺陷的数量和范围。有益效果在于：通过利用缺陷回波的实际声程对缺陷的深度和水平距离进行修正计算，从而可以避免由于发射探头的扩散波产生的回波缺陷信号所计算的缺陷位置造成的误差，从而提高缺陷的检测准确率，且对于靠近的缺陷也能准确分辨出来。出来。出来。

【技术实现步骤摘要】
一种基于K型超声扫查的钢轨焊缝缺陷定位方法


[0001]本专利技术涉及超声检测
，尤其涉及一种基于K型超声扫查的钢轨焊缝缺陷定位方法。

技术介绍

[0002]K型超声扫查是将发射探头和接收探头分设于检测物体两侧使发射探头和接收探头相对设置的超声扫查设备，用于对检测物体内存在的缺陷进行检测，一般用于对钢轨焊缝进行缺陷检测。K型超声扫查的原理在于通过不同位置关系的发射探头和接收探头对钢轨焊缝不同深度位置进行检测。目前K型超声扫查分为双探头K型扫查、单矩阵K型扫查和双矩阵K型扫查，其区别在于发射探头和接收探头的个数，其中，双探头K型扫查设备由一个发射探头和一个接收探头组成，通过移动发射探头或移动接收探头来调节检测深度，从而实现对钢轨上焊缝的检测；单矩阵K型扫查设备则由一个发射探头和多个接收探头组成，由于有多个接收探头，只需通过移动发射探头即可对一定面积范围的钢轨焊缝进行缺陷检测；双矩阵K型扫查设备则由多个发射探头和多个接收探头组成，多个发射探头分别发射超声波，并由多个接收探头进行接收，无需移动发射探头和接收探头即可对一定面积范围的钢轨焊缝进行缺陷检测。即，以上三种K型扫查设备的区别在于，一次发射接收能覆盖的检测范围存在不同。
[0003]在K型超声扫查中，传统的计算方法是根据发射探头和接收探头的理论路径对缺陷位置进行计算，发射探头发射超声波在缺陷位置反射后被接收探头接收，其中，发射探头发射超声波的角度与接收探头接收超声波的角度相同；具体的，通过分别建立发射探头和接收探头与缺陷位置之间的三角形关系：D=R/tanA，H
‑
D=(R+w)/tanA，其中，D为缺陷深度，即缺陷与发射探头的垂直距离，R为缺陷水平距离，即缺陷与发射探头的水平距离，A为探头角度，w为发射探头与接收探头的水平距离，H为钢轨宽度，也即是发射探头与接收探头之间的垂直距离；根据以上两个方程，即可解得缺陷的水平距离：R=(H
×
tanA
‑
w)/2，缺陷的深度：D=H/2
‑
w/2tanA。然而，在实际检测过程中，由于发射探头发射的超声波存在一定程度的扩散，这使得接收探头接收到的缺陷回波，可能是发射探头发射的超声波的扩散波打在缺陷上形成的，此时若按照传统的计算方式，根据理论路径进行计算，会导致最终计算得到缺陷范围比实际缺陷大，且当缺陷位置与钢轨端面较为靠近时，容易出现缺陷与钢轨端面混在一起，不利于对焊缝缺陷的检测和判断。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种基于K型超声扫查的钢轨焊缝缺陷定位方法，具体在于提供一种利用实际回波声程对缺陷位置进行修正计算的缺陷定位方法。
[0005]为达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种基于K型超声扫查的钢轨焊缝缺陷定位方法，包括如下步骤：S01、利用K型超声扫查设备对待测钢轨进行超声扫查，由发射探头发射超声波，并
由与发射探头相对设置的接收探头采集回波数据，通过移动发射探头和/或接收探头或者设置多个发射探头和/或多个接收探头的方式调整发射探头与接收探头的位置，采集多组回波数据。
[0006]S02、在步骤S01采集到的多组回波数据中，对其中波幅超过阀门值的回波数据计算缺陷的位置，缺陷的位置包括缺陷深度D和缺陷水平距离R，缺陷深度为缺陷与发射探头之间的垂直距离，缺陷水平距离为缺陷与发射探头之间的水平距离，根据如下公式进行计算：D=cosA
×
S
A
，R=tanA
×
D，其中，A为K型超声扫查设备的探头角度，S
A
为发射探头与缺陷位置之间的距离，具体的，S
A
=(w2+H2‑
S2)/(2
×
X
×
(w2+H2)
1/2
‑2×
S)，其中，w为发射探头与接收探头之间的水平距离，H为发射探头与接收探头之间的垂直距离，S为该回波数据中发射探头发射超声波到接收探头接收到回波的实际声程，X为角(A+C)的余弦值，其中，C为发射探头与接收探头的连线与垂直方向之间的夹角，即C=arctan(w/H)。
[0007]S03、根据步骤S02计算得到的缺陷位置，确定待测钢轨焊缝中缺陷的数量和范围。
[0008]具体的，步骤S01中的K型超声扫查设备为双探头K型扫查设备、单矩阵K型扫查设备或双矩阵K型扫查设备。
[0009]具体的，步骤S02中，在计算缺陷的位置之前，先按照传统计算方式计算缺陷深度D
’
，当D
’
满足0≤D
’
≤H时，才继续计算缺陷的位置；其中，按照传统计算方式计算缺陷深度D
’
时，利用公式D
’
=H/2
‑
w/2tanA进行计算，其中，w同样为发射探头与接收探头之间的水平距离，A为K型超声扫查设备的探头角度，H为发射探头与接收探头之间的垂直距离。
[0010]本专利技术的有益效果在于：通过利用缺陷回波的实际声程对缺陷的深度和水平距离进行修正计算，从而可以避免由于发射探头的扩散波产生的回波缺陷信号所计算的缺陷位置造成的误差，从而提高缺陷的检测准确率，且对于靠近的缺陷也能准确分辨出来。
附图说明
[0011]附图1为实施例中钢轨焊缝缺陷定位方法的流程图；附图2为实施例中发射探头、接收探头与钢轨之间的位置关系图。
实施方式
[0012]实施例1，参照图1
‑
2，一种基于K型超声扫查的钢轨焊缝缺陷定位方法，包括如下步骤：S01、利用K型超声扫查设备对待测钢轨进行超声扫查，由发射探头发射超声波，并由与发射探头相对设置的接收探头采集回波数据，通过移动发射探头和/或接收探头或者设置多个发射探头和/或多个接收探头的方式调整发射探头与接收探头的位置，采集多组回波数据。
[0013]S02、在步骤S01采集到的多组回波数据中，对其中波幅超过阀门值的回波数据计算缺陷的位置，缺陷的位置包括缺陷深度D和缺陷水平距离R，缺陷深度为缺陷与发射探头之间的垂直距离，缺陷水平距离为缺陷与发射探头之间的水平距离，根据如下公式进行计算：D=cosA
×
S
A
，R=tanA
×
D，其中，A为K型超声扫查设备的探头角度，S
A
为发射探头与缺陷位置之间的距离，具体的，S
A
=(w2+H2‑
S2)/(2
×
X
×
(w2+H2)
1/2
‑2×
S)，其中，w为发射探头与接收探头之间的水平距离，H为发射探头与接收探头之间的垂直距离，S为该回波数据中发射探
头发射超声波到接收探头接收到回波的实际声程，具体的，S=V
×
T，其中V为声波在钢轨内的传播速度，T为从发射探头发射超声波到接收探头接收到回波的时间，X为角(A+C)的余弦值，其中，C为发射探头本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于K型超声扫查的钢轨焊缝缺陷定位方法，其特征在于：包括如下步骤：S01、利用K型超声扫查设备对待测钢轨进行超声扫查，由发射探头发射超声波，并由与发射探头相对设置的接收探头采集回波数据，通过移动发射探头和/或接收探头或者设置多个发射探头和/或多个接收探头的方式调整发射探头与接收探头的位置，采集多组回波数据；S02、在步骤S01采集到的多组回波数据中，对其中波幅超过阀门值的回波数据计算缺陷的位置，缺陷的位置包括缺陷深度D和缺陷水平距离R，缺陷深度为缺陷与发射探头之间的垂直距离，缺陷水平距离为缺陷与发射探头之间的水平距离，根据如下公式进行计算：D=cosA
×
S
A
，R=tanA
×
D，其中，A为K型超声扫查设备的探头角度，S
A
为发射探头与缺陷位置之间的距离，具体的，S
A
=(w2+H2‑
S2)/(2
×
X
×
(w2+H2)
1/2
‑2×
S)，其中，w为发射探头与接收探头之间的水平距离，H为发射探...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈智发，纪志淑，谢晓宇，吴锦湖，
申请(专利权)人：汕头市超声检测科技有限公司，
类型：发明
国别省市：