探伤系统及探伤方法技术方案

一种探伤系统及探伤方法。所述探伤系统包括：激光器，产生脉冲激光；光路调节装置，对激光器产生的激光进行光路调节后使所述激光投射到工件探伤面，对所述探伤面进行激光扫描；信号接收装置，捕获被探伤工件由所述激光扫描产生的热激励超声波信号；成像装置，基于信号接收装置接收的热激励超声波信号，生成动态波形影像。所述探伤系统及探伤方法能够对任意形状物体实施高速探伤，探伤可靠性较高，且能够获得直观、实时的探伤结果。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及无损探伤领域，特别涉及应用超声波技术的。
技术介绍
目前，在工业生产及应用过程中，对工件进行无损探伤以获知工件内部的缺陷已 成为一种常规化的检测手段。其中，超声波探伤技术是业界采用较为广泛的一种无损探伤 技术。现有的超声波探伤技术，其简单来说是通过超声波探头向工件的探伤面发生超声 波，并根据所述超声波经由工件缺陷的反射回波或衍射波来确定工件内部的缺陷。而依据 超声波探头相对于探伤面的位置及探头控制方法的不同，现有的超声波探伤技术可分为多 种。例如，包括有利用垂直探头对探伤面垂直收发超声波的垂直探伤法、对探伤面倾斜入射 超声波并接收回波的斜角探伤法、由配置成对的1对斜角超声波探头中的1个探头入射纵 波、并由另1个探头接收出射衍射波的飞行时间(TOFD，Time Of Flight Diffraction)衍 射法等等。上述举例的超声波探伤方法各有利弊，通常还需要基于检测环境来选择适当的探 伤方法。例如，基于被探测工件的材料、形状的不同来进行探伤方法的选择。因此，上述举 例的超声波探伤方法都有各自的局限范围。并且，由于上述举例的超声波探伤方法都需要将发射超声波的探头置于工件探伤 面进行接触式探伤，因而对于一些表面凹凸不平或形状复杂的工件，这些超声波探伤方法 的探伤结果就很容易受到探头与探伤面接触条件的影响。
技术实现思路
本专利技术解决的问题是现有超声波探伤方法的探伤结果易受到探头与探伤面接触 条件的影响的问题。为解决上述问题，本专利技术提供一种探伤系统，包括激光器，产生脉冲激光；光路调节装置，对激光器产生的脉冲激光进行光路调节后使所述激光投射到工件 探伤面，对所述探伤面进行激光扫描；信号接收装置，捕获被探伤工件由所述激光扫描产生的热激励超声波信号；成像装置，基于信号接收装置接收的热激励超声波信号，生成动态波形影像。相应地，本专利技术还提供一种探伤方法，包括应用脉冲激光扫描被探伤工件表面；接收被探伤工件由所述激光扫描产生的热激励超声波信号；基于所述热激励超声波信号，生成动态波形影像。与现有技术相比，上述具有以下优点以所述激光扫描代替 现有技术发射超声波的方式作为探伤信号源，由于激光扫描无须如现有技术般将探头与被3探伤工件表面接触，探伤结果也不会受到所述探头与探伤面接触条件的影响，因而较为精 确。同时，非接触的扫描方式也使得探伤效率大大提高。另外，对于现有技术难于探伤的复 杂形状工件也可无损检测。并且，基于所述热激励超声波信号生成的动态波形影像，也能提供更为直观且实 时的探伤结果，相应地，不同技术人员基于该实时波形影像进行分析获得的探伤结果差异 较小，因此，探伤结果受探伤技术人员水平的影响较小。附图说明图1是本专利技术探伤系统的一种实施方式示意图；图2是本专利技术探伤系统的一种实施例示意图；图3是图2所示探伤系统中电动扫描镜的一种可选实现方式示意图；图4是图2所示探伤系统激光投射于工件探伤面的投影示意图；图5是图2所示探伤系统获取激光投射于工件上的空间投影坐标示意图；图6是2探头构成的超声波接收探头进行缺陷3D定位的示意图；图7是本专利技术探伤方法的一种实施方式示意图。具体实施例方式参照图1所示，本专利技术探伤系统的一种实施方式包括激光器10，产生脉冲激光；光路调节装置20，对激光器10产生的激光进行光路调节后使所述激光投射到工 件探伤面，对所述探伤面进行激光扫描；信号接收装置30，捕获被探伤工件由所述激光扫描产生的热激励超声波信号；成像装置40，基于信号接收装置30接收的热激励超声波信号，生成动态波形影 像。上述探伤系统的实施方式中，激光器10产生的脉冲激光作为探伤信号源，所述脉 冲激光经由所述光路调节装置20的光路调节，可以改变在探伤面上的投射位置，从而实现 对探伤面的激光扫描。经由实验证实，所述脉冲激光投射位置处会产生瞬间剧烈的热膨胀， 从而产生热激励超声波。并且，所述热激励超声波会沿所述探伤面向被探伤工件内部传播。 当所述热激励超声波经过工件内部的缺陷时，其波形就会发生异常变化。因此，通过信号接 收装置30捕获所述热激励超声波信号，并通过成像装置40生成动态波形影像，就可对于被 探伤工件的内部情况有一个直观且实时的了解。以下通过一些具体实例对所述探伤系统的各组成部件及工作过程作进一步说明。参照图2所示，本专利技术探伤系统的一种实施例包括激光器11，产生脉冲激光；电动扫描镜21，根据扫描控制信号对脉冲激光发生器11产生的脉冲激光进行反 射角度调节后使所述脉冲激光投射到工件100探伤面，对所述探伤面进行激光扫描；超声波接收探头31，捕获工件100由所述激光扫描产生的热激励超声波信号；放大器41，对所述热激励超声波信号进行增幅处理；模数转换器42，对所述增幅后的热激励超声波信号进行模数转换处理；中控电脑43，向所述电动扫描镜21发送扫描控制信号控制光路调节过程，控制激 光器11的开关，并在开启激光器11时向模数转换器42发送同步信号，以及接收模数转换 器42输出的数字化热激励超声波信号，以此生成动态波形影像并显示。结合图2和图3所示，所述电动扫描镜21的一种可选实现方式包括经由电机控 制的2轴扫描镜，其包括第一镜面22和第二镜面23，所述电机由所述中控电脑43发送的扫 描控制信号控制。当所述脉冲激光发生器11发射脉冲激光110后，所述脉冲激光110首先 到达所述电动扫描镜21的第一镜面22，所述脉冲激光110经由第一镜面22的反射后到达 第二镜面23，并再经由第二镜面23的反射后投射到前述的工件100的探伤面。由所述第一镜面22、第二镜面23构成的电动扫描镜21的工作过程可以看到，通 过电机分别控制所述两块镜面的角度可以调节所述脉冲激光110投射到工件100的探伤面 的投射点200的位置。例如，继续参照图3所示，控制第一镜面22的法线Nx相对于水平轴 的角度a可以控制所述脉冲激光110在所述探伤面上的水平位置，而控制第二镜面23的 法线Ny相对于竖直轴的角度0可以控制所述脉冲激光110在所述探伤面上的竖直位置， 从而经由所述脉冲激光110在所述探伤面上的水平位置和竖直位置的确定，所述脉冲激光 110在所述探伤面上的投射点200的位置。此处仅为举例，并非用以限定，所述激光扫描的可以为光栅式扫描。具体地说，设 定电动扫描镜21中两块镜面各自的初始角度，然后由中控电脑43向电动扫描镜21中的电 机发送扫描控制信号，控制第一镜面22不动，而第二镜面23从下向上转动。并且，每当第 二镜面23转动一个角度(包括初始角度)后，使得第二镜面23静止一定时间。此时，中控 电脑43开启激光器11产生一个脉冲激光110投射到所述探伤面上。随后，中控电脑43再 次使得第二镜面23转动一个角度，并再次开启激光器11产生一个脉冲激光110投射到所 述探伤面上。从而依此过程，使得所述脉冲激光110在所述探伤面的某一水平位置从下向 上依次进行激光投射。当完成探伤面上的一列激光投射后，中控电脑43向电动扫描镜21中的电机发送 扫描控制信号，控制第二镜面23回复到其初始角度，并且控制第一镜面22相对于其初始角 度偏转一定角度，以使得此后脉冲激光110在所述探伤面上的起始投射位置相对于第一次 扫描的起始投射位置发生水平位移，所述位移沿图2中箭头201本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种探伤系统，其特征在于，包括：激光器，产生脉冲激光；光路调节装置，对激光器产生的脉冲激光进行光路调节后使所述激光投射到工件探伤面，对所述探伤面进行激光扫描；信号接收装置，捕获被探伤工件由所述激光扫描产生的热激励超声波信号；成像装置，基于信号接收装置接收的热激励超声波信号，生成动态波形影像。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王波，刘小军，
申请(专利权)人：王波，
类型：发明
国别省市：87[中国|西安]