【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及超声无损检测，特别是涉及一种分布式超声应力测量仪原位校准装置及其校准方法。
技术介绍
1、机械加工如挤压、切削、锤击等过程，以及热加工的焊接、切割等过程，不可避免地引发残余应力以及残余应力分布不均的问题。恰当的残余压应力能提高构件疲劳强度、抗腐蚀能力以及延长使用寿命；而不恰当的残余应力则会降低疲劳强度，产生应力腐蚀，进而导致变形、开裂等事故。因此，在航空航天、船舶兵器、铁路建筑、石油化工、容器管道等领域，都需要对应力进行检测，确保重大仪器装备的安全性和可靠性。超声波具有声波穿透力强、检测灵敏度高、适应性强、使用灵活方便等优点，是目前常用的应力检测方法，其原理是利用超声波在材料中传播的特性来间接测量应力，使用到的仪器为超声应力测量仪，包括上位机及超声应力测量探头。
2、要想使测量结果更加准确，校准是必不可少的一个环节。对于超声应力测量仪，目前常用的校准方法有：拉压试验机绝对校准法、c型环应力校准法和喷丸应力试块校准法等。这些方法都需要使用到标准试块，将超声应力测量探头耦合在标准试块上，对探头的测量结果进行校准，这些校准方法适用于实验室条件下使用的便携式超声应力测量仪的校准。而在实际应用中，超声应力测量仪的工作环境受多方面影响，并且现场分布式超声应力测量仪有上百个应力监测点，使用到的超声应力测量探头数目较大，探头固定在监测点，拆卸耗时耗力，现场校准时仪器设备也将受到限制，实验室条件下的校准方法不再适用。
3、目前大部分的校准对象为实验室条件下的便携式高精度超声应力测量仪，对于现场使用的分布式超声
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种分布式超声应力测量仪原位校准装置及其校准方法，以实现在不拆卸超声应力测量仪探头的条件下，科学合理的对现场环境下工作的探头进行校准。
2、为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
3、一种分布式超声应力测量仪原位校准装置，所述原位校准装置包括信号发生装置、相控阵列和信号接收装置；
4、所述相控阵列位于被检测工件的表面且对称设置在被校准探头的两侧；所述相控阵列包括多个相控阵晶片；各所述相控阵晶片均与所述信号发生装置和所述信号接收装置连接；
5、所述信号发生装置根据所述被校准探头在所述被检测工件上的聚焦点位置以及各所述相控阵晶片与所述聚焦点位置之间的距离确定各所述相控阵晶片的激励信号的发射延时时间，并按照所述发射延时时间向对应的所述相控阵晶片发射超声波；
6、各所述相控阵晶片在对应的所述超声波的激发下向所述被检测工件的表面发射超声波子波束并接收回波信号，以及将所述回波信号发送至所述接收装置；
7、所述接收装置根据所述回波信号和所述被检测工件的标定完成的应力时延曲线确定所述被检测工件的第一应力检测值，并根据所述第一应力检测值对所述被校准探头确定的第二应力检测值进行校正。
8、可选地，所述信号发生装置包括信号发生器以及与所述信号发生器连接的第一控制器；
9、所述第一控制器用于根据所述被校准探头的聚焦点位置以及各所述相控阵晶片与所述聚焦点位置之间的距离确定各所述相控阵晶片的激励信号的发射延时时间，并按照所述发射延时时间生成发射控制信号；
10、所述信号发生器与各所述相控阵晶片连接；所述信号发生器根据所述发射控制信号向对应的所述相控阵晶片发射超声波。
11、可选地，所述第一控制器包括第一计算机以及与所述第一计算机连接的延时计数器；
12、所述第一计算机用于根据所述被校准探头的聚焦点位置以及各所述相控阵晶片与所述聚焦点位置之间的距离确定各所述相控阵晶片的激励信号的发射延时时间；
13、所述延时计数器与所述信号发生器连接；所述延时计数器用于根据所述发射延时时间生成发射控制信号。
14、可选地，所述信号接收装置包括示波器和与所述示波器连接的第二控制器；
15、所述示波器用于接收所述回波信号并发送给所述第二控制器；
16、所述第二控制器用于根据所述回波信号和所述被检测工件的标定完成的应力时延曲线确定所述被检测工件的第一应力检测值，并根据所述第一应力检测值对所述被校准探头确定的第二应力检测值进行校正。
17、可选地，所述第二控制器包括信号接收存储电路以及与所述信号接收存储电路连接的第二计算机；
18、所述信号接收存储电路用于采集和存储所述回波信号，并当所述回波信号为模拟信号时，将所述回拨进行进行a/d转换；
19、所述第二计算机用于根据所述回波信号和所述被检测工件的标定完成的应力时延曲线确定所述被检测工件的第一应力检测值，并根据所述第一应力检测值对所述被校准探头确定的第二应力检测值进行校正。
20、可选地，各所述相控阵晶片的宽度为2mm。
21、可选地，所述相控阵列包括结构相同的第一相控阵列和第二相控阵列；
22、所述第一相控阵列和所述第二相控阵列对称设置在所述被校准探头的两侧；所述第一相控阵列和所述第二相控阵列均包括多个所述相控阵晶片。
23、可选地，各所述相控阵晶片通过耦合剂耦合在所述被检测工件的表面。
24、一种分布式超声应力测量仪原位校准装置的校准方法，应用于上述的分布式超声应力测量仪原位校准装置，所述校准方法包括：
25、根据被校准探头在被检测工件上的聚焦点位置以及各相控阵晶片与所述聚焦点位置之间的距离确定各所述相控阵晶片的激励信号的发射延时时间；
26、获取所述发射延时时间下各所述相控阵晶片的回波信号，并将各所述回波信号进行合成，得到合成回波信号；
27、确定所述合成回波信号的传播时间，并根据所述传播时间从所述被检测工件标定好的应力时延曲线中查找对应的应力值作为第一应力检测值；
28、根据所述第一应力检测值对所述被校准探头确定的第二应力检测值进行校正。
29、可选地，将各所述回波信号进行合成，得到合成回波信号，具体包括：
30、根据各所述回波信号的发射延时时间，以其中一个所述回波信号为基准信号，将其他所述回波信号进行平移，使得平移后的各所述回波信号的时间对齐；
31、将时间对齐的各所述回波信号进行线性叠加，并对叠加后的各所述回波信号进行平均值运算，得到合成回波信号。
32、根据本专利技术提供的具体实施例，本专利技术公开了以下技术效果：
33、本专利技术公开了一种分布式超声应力测量仪原位校准装置及其校准方法，通过将所述相控阵列设置在被检测工件的表面且对称设置在被校准探头的两侧；并且所述相控阵列包括多个相控阵晶片；各所述相控阵晶片均与所述信号发生装置和所述信号接收装置连接；其中，所述信号发生装置根据所述被校准探头在所述被检测工件上的聚焦点位置以及各所述相控阵晶片与所述聚本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种分布式超声应力测量仪原位校准装置，其特征在于，所述原位校准装置包括信号发生装置、相控阵列和信号接收装置；
2.根据权利要求1所述的分布式超声应力测量仪原位校准装置，其特征在于，所述信号发生装置包括信号发生器以及与所述信号发生器连接的第一控制器；
3.根据权利要求2所述的分布式超声应力测量仪原位校准装置，其特征在于，所述第一控制器包括第一计算机以及与所述第一计算机连接的延时计数器；
4.根据权利要求1所述的分布式超声应力测量仪原位校准装置，其特征在于，所述信号接收装置包括示波器和与所述示波器连接的第二控制器；
5.根据权利要求4所述的分布式超声应力测量仪原位校准装置，其特征在于，所述第二控制器包括信号接收存储电路以及与所述信号接收存储电路连接的第二计算机；
6.根据权利要求1所述的分布式超声应力测量仪原位校准装置，其特征在于，各所述相控阵晶片的宽度为2mm。
7.根据权利要求1所述的分布式超声应力测量仪原位校准装置，其特征在于，所述相控阵列包括结构相同的第一相控阵列和第二相控阵列；
8.根据
9.一种分布式超声应力测量仪原位校准装置的校准方法，其特征在于，应用于权利要求1-8任一项所述的分布式超声应力测量仪原位校准装置，所述校准方法包括：
10.根据权利要求9所述的分布式超声应力测量仪原位校准装置的校准方法，其特征在于，将各所述回波信号进行合成，得到合成回波信号，具体包括：
...【技术特征摘要】
1.一种分布式超声应力测量仪原位校准装置，其特征在于，所述原位校准装置包括信号发生装置、相控阵列和信号接收装置；
2.根据权利要求1所述的分布式超声应力测量仪原位校准装置，其特征在于，所述信号发生装置包括信号发生器以及与所述信号发生器连接的第一控制器；
3.根据权利要求2所述的分布式超声应力测量仪原位校准装置，其特征在于，所述第一控制器包括第一计算机以及与所述第一计算机连接的延时计数器；
4.根据权利要求1所述的分布式超声应力测量仪原位校准装置，其特征在于，所述信号接收装置包括示波器和与所述示波器连接的第二控制器；
5.根据权利要求4所述的分布式超声应力测量仪原位校准装置，其特征在于，所述第二控制器包括信号接收存储电路以及与所述信号接收存储电路连接的第二计...
【专利技术属性】
技术研发人员：吴德林，高申平，姚磊，张亨达，王宏远，王萧博，俞醒言，金翩，朱怡，易畅，
申请(专利权)人：浙江省质量科学研究院，
类型：发明
国别省市：
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