【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及焊接质量无损检测领域，特别涉及一种薄型特殊结构角焊缝缺陷的手动定量超声检测方法及装置，适用于薄型特殊结构的角焊缝检测。本专利技术所述的特殊结构是指待测的角焊缝工件工况结构复杂、检测可达性较差的结构。
技术介绍
1、超声检测时，声波的传播规律与待测工件的结构与厚度有关，在薄板检测时，不同板厚的角接接头对声波的传播有复杂的影响，且体波的回波幅值较小，难以判别缺陷情况。
2、对于超声检测装置，全自动检测装置体积大，难以在特殊角接接头中使用，且结构复杂，维修保养困难，需要对特定的检测工件进行编程和定位，使用难度较高且难以调控与工件表面的良好接触，难以准确简洁的对待测工件进行检测。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种薄型特殊结构角焊缝缺陷的手动定量超声检测方法及装置，解决了现有全自动检测装置体积大、不适用特殊角接接头检测、结构复杂、维修保养困难等问题。本专利技术采用导波检测的方式，对导波回波进行特征值提取，生成b扫检测图像及对缺陷进行定量分析，通过建立声波在不同板厚中的衰减关系，可对任意板厚存在的缺陷进行定量标定。为适应不同工件的特殊结构，设计了两种相应的检测装置，且手动检测装置结构简单，性能可靠，使用方便，易于维护，有广泛推广的价值。
2、本专利技术的上述目的通过以下技术方案实现：
3、薄型特殊结构角焊缝缺陷的手动定量超声检测方法，采用手动定量超声检测装置及步进式定位光电传感器机构，在手动定位检测过程中实现对缺陷的定量识别；采用
4、步骤一、针对不同的待测工件结构，选择手动定量超声检测装置的同侧收发检测模式或双侧收发检测模式；
5、步骤二、清洁工件检测表面及涂抹耦合剂后，安装检测装置并调节位置与姿态，调节初始探头位置使得回波幅值为最大值以保证信号的同步发射与接收；
6、步骤三、手动定量超声检测装置对待测工件进行y向步进扫查，收集并储存超声导波回波信号；
7、步骤四、对导波信号进行hht(希尔伯特黄变换)数据处理，以imf1(一阶单一频率分量)的瞬时振幅为特征值并做出b扫图像；
8、步骤五、定量识别缺陷大小：制备不同板厚的角焊缝工件，通过预制板厚为t1、t2、t3…ti的角接接头，金相试验测量标定件缺陷尺寸为b1、b2、b3…bi，获得标定件的内部缺陷数组t训练＝[t1、t2、t3…ti]，b训练＝[b1、b2、b3…bi]
9、步骤5.1、在b扫图中根据缺陷尺寸b训练建立出每个板厚t训练中声波在缺陷边缘的衰减关系：
10、已知b扫图上的缺陷中心声波强度为c1、c2、c3…ci，缺陷边缘声波强度 e1、e2、e3…ei，采用二阶多项式模型表述缺陷中心声波强度与缺陷边缘声波强度之间的关系：
11、
12、其中， a( t i)为二次项系数， b( t i)为一次项系数， c( t i)为常数项系数；c为缺陷中心声波强度；
13、步骤5.2、建立板厚t训练与声波在缺陷处的衰减关系：
14、采用指数拟合模型表述不同板厚t与二项式系数a, b, c之间的关系：
15、
16、其中， a0和 a1为 a( t)的指数函数的系数， b0和 b1为 b( t)的指数函数的系数， c0和 c1为 c( t)的指数函数的系数；
17、整合上述函数关系得出在不同板厚下，缺陷中心声波强度c与缺陷边缘声波强度e 之间的关系：
18、
19、步骤5.3、根据训练件的衰减关系，找到某一板厚声波在缺陷边缘的衰减关系，输入衰减值后即在b扫图中定量标定出缺陷大小。
20、本专利技术的另一目的在于提供一种薄型特殊结构角焊缝缺陷的手动定量超声检测装置，包括工业计算机1、超声波阵列收发机构3、超声波脉冲收发机构4、步进式定位光电传感器机构6与运动控制机构；所述工业计算机1内置超声控制卡，通过数据线与超声波阵列收发机构3、超声波脉冲收发机构4、步进式定位光电传感器机构6相连，对超声波激励探头4.1进行运动控制及超声波数据采集、信号处理、数据存储及图形化显示；
21、所述步进式定位光电传感器机构6是：连接轴6.2与轴承6.3嵌套连接，且套筒6.4嵌套轴承6.3后连接编码器6.1再与橡胶轮二6.5嵌套连接，在进行y向扫查时，推动运动控制模块使橡胶轮二6.5发生接触滚动，通过套筒6.4与轴承6.3的相对运动带动编码器6.1转动，从而精确控制扫查步长并完成y向扫查；编码器6.1包括光耦传感器6.11与光栅圆盘6.12，轴承6.3与光栅圆盘6.12连接，轴承6.3转动带动光栅圆盘6.12同向转动，光栅圆盘6.12转动距离被光耦传感器6.11读取，从而控制步进的精确距离。
22、所述的超声波阵列收发机构3包括：真空吸盘一3.1、阵列探头固定座3.2与超声波阵列探头3.3，所述超声波阵列探头3.3通过阵列探头固定座3.2与待测工件2表面完全接触，采用真空吸盘一3.1固定，超声波阵列探头3.3实现对无法正常接收回波信号的结构实现回波的信号收集。
23、所述的超声波脉冲收发机构4通过y向运动机构5进行运动控制，适用于待测工件2内部空间较小且接收探头无法安装的结构；所述y向运动机构5的连杆5.1与横梁5.2螺纹连接，横梁5.2与滑块5.4螺栓连接后安装在滑轨5.5上，滑轨5.5与基座5.3螺栓连接，带动超声波激励探头4.1沿着待测工件2表面同向运动；通过真空吸盘二5.6使基座5.3与待测工件2完成紧密贴合，保证扫查时数据的稳定性。
24、所述的超声波脉冲收发机构4通过高度位置调节机构7进行运动控制，适用于待测工件2内部空间较大的结构；所述高度位置调节机构7的y向连杆7.1、z向连杆7.3嵌套在转换器7.2中，通过连杆的通孔调节超声波激励探头4.1的移动距离，推动转换器7.2控制超声波脉冲收发机构4的y向移动；所述高度位置调节机构7为垂直结构，其y向连杆7.1、z向连杆7.3与待测工件2接触后相互构成垂直结构，可本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种薄型特殊结构角焊缝缺陷的手动定量超声检测方法，其特征在于：采用手动定量超声检测装置及步进式定位光电传感器机构，在手动定位检测过程中实现对缺陷的定量识别；采用导波作为检测声波，对导波回波进行数据处理及特征值提取，并自动标定缺陷大小；采用弹簧使探头在检测时保持耦合状态稳定；采用垂直结构以保证装置的稳定扫查；检测步骤包括：
2.根据权利要求1所述的薄型特殊结构角焊缝缺陷的手动定量超声检测方法，其特征在于：步骤五所述的定量识别缺陷大小，具体是：
3.一种实现权利要求1或2所述的薄型特殊结构角焊缝缺陷的手动定量超声检测方法的薄型特殊结构角焊缝缺陷的手动定量超声检测装置，其特征在于：包括工业计算机(1)、超声波阵列收发机构(3)、超声波脉冲收发机构(4)、步进式定位光电传感器机构(6)与运动控制机构；所述工业计算机(1)内置超声控制卡，通过数据线与超声波阵列收发机构(3)、超声波脉冲收发机构(4)、步进式定位光电传感器机构(6)相连，对超声波激励探头(4.1)进行运动控制及超声波数据采集、信号处理、数据存储及图形化显示；
4.根据权利要求3所述的薄
5.根据权利要求4所述的薄型特殊结构角焊缝缺陷的手动定量超声检测装置，其特征在于：所述的超声波脉冲收发机构(4)通过Y向运动机构(5)进行运动控制，适用于待测工件(2)内部空间小且接收探头无法安装的结构；所述Y向运动机构(5)的连杆(5.1)与横梁(5.2)螺纹连接，横梁(5.2)与滑块(5.4)螺栓连接后安装在滑轨(5.5)上，滑轨(5.5)与基座(5.3)螺栓连接，带动超声波激励探头(4.1)沿着待测工件(2)表面同向运动；通过真空吸盘二(5.6)使基座(5.3)与待测工件(2)完成紧密贴合，保证扫查时数据的稳定性。
6.根据权利要求4所述的薄型特殊结构角焊缝缺陷的手动定量超声检测装置，其特征在于：所述的超声波脉冲收发机构(4)通过高度位置调节机构(7)进行运动控制，适用于待测工件(2)内部空间大的结构；所述高度位置调节机构(7)的Y向连杆(7.1)、Z向连杆(7.3)嵌套在转换器(7.2)中，通过连杆的通孔调节超声波激励探头(4.1)的移动距离，推动转换器(7.2)控制超声波脉冲收发机构(4)的Y向移动；所述高度位置调节机构(7)为垂直结构，其Y向连杆(7.1)、Z向连杆(7.3)与待测工件(2)接触后相互构成垂直结构，保证探测过程中手动定量超声检测装置的稳定性。
7.根据权利要求3所述的薄型特殊结构角焊缝缺陷的手动定量超声检测装置，其特征在于：所述的超声波脉冲收发机构(4)包括超声波激励探头(4.1)、橡胶轮一(4.2)、弹簧(4.3)与激励探头固定座(4.4)，所述激励探头固定座(4.4)安装橡胶轮一(4.2)与弹簧(4.3)后，加装超声波激励探头(4.1)，实现超声波激励探头(4.1)的上下浮动功能，使超声波激励探头(4.1)与待测工件(2)的紧密柔性耦合以便稳定扫查。
...【技术特征摘要】
1.一种薄型特殊结构角焊缝缺陷的手动定量超声检测方法，其特征在于：采用手动定量超声检测装置及步进式定位光电传感器机构，在手动定位检测过程中实现对缺陷的定量识别；采用导波作为检测声波，对导波回波进行数据处理及特征值提取，并自动标定缺陷大小；采用弹簧使探头在检测时保持耦合状态稳定；采用垂直结构以保证装置的稳定扫查；检测步骤包括：
2.根据权利要求1所述的薄型特殊结构角焊缝缺陷的手动定量超声检测方法，其特征在于：步骤五所述的定量识别缺陷大小，具体是：
3.一种实现权利要求1或2所述的薄型特殊结构角焊缝缺陷的手动定量超声检测方法的薄型特殊结构角焊缝缺陷的手动定量超声检测装置，其特征在于：包括工业计算机(1)、超声波阵列收发机构(3)、超声波脉冲收发机构(4)、步进式定位光电传感器机构(6)与运动控制机构；所述工业计算机(1)内置超声控制卡，通过数据线与超声波阵列收发机构(3)、超声波脉冲收发机构(4)、步进式定位光电传感器机构(6)相连，对超声波激励探头(4.1)进行运动控制及超声波数据采集、信号处理、数据存储及图形化显示；
4.根据权利要求3所述的薄型特殊结构角焊缝缺陷的手动定量超声检测装置，其特征在于：所述的超声波阵列收发机构(3)包括：真空吸盘一(3.1)、阵列探头固定座(3.2)与超声波阵列探头(3.3)，所述超声波阵列探头(3.3)通过阵列探头固定座(3.2)与待测工件(2)表面完全接触，采用真空吸盘一(3.1)固定，超声波阵列探头(3.3)实现对无法正常接收回波信号的结构实现回波的信号收集。
5.根据权利要求4所述的薄型特殊结构角焊缝缺陷的手动定量超声检测装置，其特征在于：...
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