一种全聚焦超声检测系统测试试块和测试方法技术方案

一种全聚焦超声检测系统测试试块和测试方法，所述测试试块包括测试体、圆弧排孔、密集孔、变向不连续、腐蚀凹陷区、分辨力测试孔、上盲区槽、下盲区槽、起始角标定孔、终止角标定孔、测试表面,本发明专利技术的有益效果是实现全聚焦超声检测系统两个以上信号屏高线性的测定，扇形扫查角度范围误差及角度分辨力的测试，不同取向不连续全聚焦图像检测能力的测试，密集缺陷空间分辨能力的测试，壁厚变化或腐蚀等原因造成的内壁缺陷的检测能力及纵向分辨力的测试，全聚焦检测上下表面盲区的测试;满足了目前全聚焦超声检测系统的检测精度和系统性能的测试需求。的测试需求。的测试需求。

【技术实现步骤摘要】
一种全聚焦超声检测系统测试试块和测试方法


[0001]本专利技术涉及无损检测
，具体地是一种全聚焦超声检测系统测试试块和测试方法，用于无损检测全聚焦相控阵检测技术测试全矩阵采集/全聚焦检测系统精度和性能的测定。

技术介绍

[0002]全聚焦方法 (Total Focus Method， TFM)作为新兴的超声后处理成像技术，其基于相控阵全矩阵采集 (Full Matrix Capture，FMC)的数据集进行后处理，并实现成像区域网格上每个点的虚拟聚焦，具有成像分辨力高、算法灵活等优点，迅速成为超声无损检测领域中的“黄金法则”。
[0003]全聚焦超声检测技术在工业无损检测领域有着重要意义，目前国际标准化组织已发布ISO 23865:2021《无损检测超声检测全矩阵采集全聚焦（FMC/TFM）》和ISO 23864:2021《焊缝无损检测超声检测自动全聚焦技术（TFM）》两项国际标准。国内相关标准也在起草中。目前，国内外均已有应用全聚焦成像的超声检测仪器推出，如法国 M2M 公司的 GEKKO 相控阵超声检测仪器，可实现实时且自适应的全聚焦成像系统；再如ZETEC 公司推出的TOPAZ64 相控阵超声检测仪器，以及武汉中科创新的全聚焦相控仪器。
[0004]经检索，专利号为：201911389168.5的专利技术专利，公开了一种基于缺陷预定位的超声相控阵快速全聚焦成像检测方法，包括对目标成像区域进行平面波和全矩阵捕获数据采集；对成像目标成像区域粗离散化处理，对平面波回波信号数据集移相处理，获得平面波成像结果，对其进行像素值分析处理；通过阈值处理对平面波成像结果进行缺陷定位分析，对含缺陷的像素点精细离散化处理，对全矩阵回波信号数据集移相处理，获得含缺陷的像素点的像素值；对平面波成像结果中未选中像素点作插值和放大系数处理，填充至对应网格；得到最终成像结果。该专利技术的方法将超声相控阵平面波算法与全聚焦算法进行结合，在保持空间分辨率的同时提高了时间分辨率，对构件进行快速的超声相控阵成像检测，并对缺陷有效评价。此专利针对常规超声相控阵，不涉及全聚焦超声检测系统，对设备的检测精度和性能更没有涉及。
[0005]专利号为：202110805782.6的专利技术专利，公开了一种闪光焊对接铜铝过渡线夹相控阵超声检测试块及检测方法，闪光焊对接铜铝过渡线夹相控阵超声检测试块包括，第一试块，用于焊缝缺陷检验，包括第一铜块和第一铝块，第一铜块和第一铝块之间形成第一焊缝部，第一焊缝部的内设置第一圆形缺陷结构；第一焊缝部的顶面设置第一条状缺陷结构，第一焊缝部的底面设置第二条状缺陷结构；第二试块，用于热影响区缺陷对比，包括第二铜块和第二铝块，第二铜块和第二铝块之间形成第二焊缝部，第一热影响区的侧面向内设置第二圆形缺陷结构，第二热影响区的侧面向内设置第三圆形缺陷结构；第一热影响区的顶面设置第三条状缺陷结构，第二热影响区的底面设置第四条状缺陷结构。但不适用于全聚焦超声检测系统。
[0006]综上所述，国内外在全聚焦超声检测领域已获得了较多突破性成果，积极推进了
我国无损检测领域的发展，但国内外全聚焦超声检测系统的检测精度和设备性能均取决于仪器软件全聚焦成像的算法，目前国内外均没有明确的全聚焦超声检测系统测试试块来实际测试设备的检测精度和性能。

技术实现思路

[0007]为了克服上述现有技术的不足，本专利技术提供一种可用于测试全聚焦超声检测系统检测精度和性能的测试试块，有效解决了全聚焦超声检测系统检测时测试设备的检测精度和性能的问题。
[0008]本专利技术解决上述技术问题所采用的技术方案是：所述的全聚焦超声检测系统测试试块，包括测试体、圆弧排孔、密集孔、变向不连续、腐蚀凹陷区、分辨力测试孔、上盲区槽、下盲区槽、起始角标定孔、终止角标定孔、测试表面。
[0009]所述测试体为长方体结构，长方体结构的上表面为测试表面，所述测试体的材质组织与待检测工件相同。
[0010]所述圆弧排孔设置在测试体的一端，设置为预设数量的横通孔Ⅰ呈四分之一圆弧排列，形成四分之一圆弧面结构，所述圆弧面的起点与测试体上表面重合，所述圆弧面的中心线位于测试体的测试表面上，所述圆弧的直径为20.0mm～100.0mm，所述横通孔Ⅰ直径小于等于2mm，相邻横通孔Ⅰ间距夹角小于等于5
°
且间距小于等于横通孔Ⅰ的直径。
[0011]所述密集孔设置在测试体的中部，设置为按预定规则排列在直径为10mm的圆形框内的5～10个横通孔Ⅱ，所述横通孔Ⅱ的孔径为0.5mm～3.0mm。相邻横通孔Ⅱ的横向间距和纵向间距为0.5mm～1.5mm，且至少有二个横通孔Ⅱ的间距为0.5mm，在声束传播方向上相互之间应存在遮挡现象。
[0012]所述变向不连续设置在圆弧排孔与密集孔之间，设置为两个相反方向的圆弧结构，圆弧直径为5.0mm～20.0mm，连接位置处形成大于1.0mm的竖直面。
[0013]所述腐蚀凹陷区设置在测试体的下表面上，呈不规则腐蚀结构的凹陷区，凹陷深度为0.0mm～10.0mm。
[0014]所述分辨力测试孔设置在凹陷区的底部， 所述的分辨力测试孔设置为1～2个平底孔，设置1个时，位于腐蚀凹陷区的中心，设置2个时，2个平底孔相对中心对称分布，且两孔之间间距大于等于10.0mm，平底孔的直径为1.0mm～3.0mm，平底孔的深度为0.5mm～5.0mm。
[0015]所述上盲区槽和下盲区槽，设置在与圆弧排孔对应的测试体的另一端，分别垂直于测试体的上表面和下表面，所述上盲区槽和下盲区槽的深度均设置为0.5～3.0mm。
[0016]所述起始角标定孔和终止角标定孔，所述起始角标定孔和终止角标定孔的孔间距大于等于15mm，所述起始角标定孔和终止角标定孔为横通孔Ⅲ，横通孔Ⅲ的直径为3mm，横通孔Ⅲ设置在测试体测试表面下侧10mm。
[0017]本专利技术的有益效果是实现全聚焦超声检测系统两个以上信号屏高线性的测定，扇形扫查角度范围误差及角度分辨力的测试，不同取向不连续全聚焦图像检测能力的测试，密集缺陷空间分辨能力的测试，壁厚变化或腐蚀等原因造成的内壁缺陷的检测能力及纵向分辨力的测试，全聚焦检测上下表面盲区的测试。满足了目前全聚焦超声检测系统的检测
精度和系统性能的测试需求。
附图说明
[0018]附图1为本专利技术结构示意图，1、测试体，2、圆弧排孔，3、密集孔，4、变向不连续，5、腐蚀凹陷区，6、分辨力测试孔，7、上盲区槽，8、下盲区槽，9、起始角标定孔，10、终止角标定孔，11、测试表面。
实施方式
[0019]结合附图1对本专利技术进一步详细描述，以便公众更好地掌握本专利技术的实施方法，本专利技术技术方案的实施，给出了详细的实施方式和具体的操作步骤，但本专利技术的保护范围不限于下述的实施例，本专利技术具体的实施方式为：所述全聚焦超声检测系统测试试块，包括测试体1、圆弧排孔2、密集孔3、变向不连续4、腐蚀凹陷区5、分辨力测试孔6、上盲区槽7、下盲区槽8、起始角标定孔9、终止角标定孔10本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种全聚焦超声检测系统测试试块，包括测试体（1）、圆弧排孔（2）、密集孔（3）、变向不连续（4）、腐蚀凹陷区（5）、分辨力测试孔（6）、上盲区槽（7）、下盲区槽（8）、起始角标定孔（9）、终止角标定孔（10）、测试表面（11）；其特征在于，所述测试表面（11）为测试体（1）的上表面，测试表面（11）的光洁度要求Ra≤1.6μm，测试表面（11）为测试体（1）的测试基准面；所述测试体（1）距端部大于等于10.0mm位置为圆弧排孔（2）上端面的起点位置，圆弧排孔（2）的圆弧半径为20.0mm～100.0mm，圆弧排孔（2）的圆心线于测试体1的测试表面11上，圆弧排孔（2）由直径小于等于2.0mm的横通孔Ⅰ组成，全聚焦超声检测扇形扫查时角度步进设置为1
°
，为达到预定的测试角度范围误差和角度分辨力，圆弧排孔（2）相邻横通孔Ⅰ的中心间距夹角小于等于5
°
且间距小于等于横通孔Ⅰ的直径，竖直方向第一个横通孔Ⅰ与竖直方向的夹角小于等于2.5
°
；所述密集孔（3）位于测试体（1）的中部，与腐蚀凹陷区（5）相对应设计，密集孔（3）相对靠近变向不连续（4），此设计的目的是利用腐蚀凹陷区（5）上部无缺陷的空间，作为密集孔（3）的测试入射区域；所述变向不连续（4）与圆弧排孔（2）相对应设计，变向不连续（4）为两个相反方向的圆弧结构组成的S型结构，圆弧半径为5.0mm～20.0mm，上端为圆弧外弓面，中间为大于1.0mm的竖直区，下端为圆弧内弓面，表征不连续由水平方向到竖直方向，由内弓面到外弓面不连续方向性的连续变化；所述腐蚀凹陷区（5）设置在测试体（1）的下表面上，呈不规则腐蚀结构，凹陷深度为0.0mm～10.0mm；所述分辨力测试孔（6）与腐蚀凹陷区（5）成组设置，分辨力测试孔（6）设置在腐蚀凹陷区（5）的底部， 所述的分辨力测试孔（6）设置为1～2个平底孔，设置1个时，位于腐蚀凹陷区（5）的中心，直径为1.0mm，孔深为1.0mm；设置2个时，2个平底孔相对中心对称分布，且两平底孔之间间距大于等于10.0mm，平底孔的直径为1.0mm～3.0mm，平底孔的深度为0.5mm～5.0mm；所述的上盲区槽（7）、下盲区槽（8）、起始角标定孔（9）和终止角标定孔（10）位于测试体（1）的另一端，且位于一条竖直线上，距端面大于等于40.0mm，满足二次波覆盖上表面的要求。2.根据权利要求1所述测试试块，其特征在于，所述的密集孔（3）为5～10个直径为0.5mm～3.0mm的横通孔Ⅱ，密集孔（3）的设置为：以一个横通孔Ⅱ为中心，其余横通孔Ⅱ布置在中心横通孔Ⅱ周围，分布于直径10.0mm的圆形框内；相邻横通孔Ⅱ的横向间距和纵向间距为0.5mm～1.5mm之间，且至少有一个最小值0.5mm，在声束传播方向上相互之间应存在遮挡现象；全聚焦超声检测时，图像以能够清晰的显示每个横通孔Ⅱ为符合。3.根据权利要求1所述测试试块，其特征在于，所述上盲区槽（7）和下盲区槽（8）分别位于测试体（1）的上表面和下表面，上盲区槽（7）位于测试表面（11）上并且垂直于测试表面（11）；下盲区槽（8）位于测试体（1）下表面并且与下表面垂直。4.根据权利要求1所述测试试块，其特征在于，所述终止角标定孔（10）距...

【专利技术属性】
技术研发人员：孟倩倩，边永丰，魏玉龙，李晴，万海涛，王广星，王友凯，刘辉辉，鹿曼曼，齐鲁，
申请(专利权)人：山东瑞祥模具有限公司，
类型：发明
国别省市：