非破坏性超声测试方法以及用于实现该方法的设备技术

本发明专利技术涉及一种非破坏性超声测试方法，其中，超声发射机将具有一脉冲重复频率的超声脉冲照射到待测工件中，并且超声脉冲被反射至工件里的边界面，并且超声接收机记录经反射的超声，并且按照与时间或位置有关的分辨率显示这些信号。该方法的特征在于，在该方法期间脉冲重复频率至少改变一次。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】非破坏性超声测试方法以及用于实现该方法的设备本专利技术涉及用于超声材料测试的脉冲-回声方法。由此，这是一种用于发现材料 瑕疵的声学方法，其中使用了超声。超声测试属于非破坏性测试方法。由此，也可以测试处 于内置状态中的多种部件，例如，飞机的轴承元件。对于声音传导材料(包括大多数金属)， 比如焊缝、锻件、铸件、半成品或管子，超声测试是一种用于发现内部和外部瑕疵的合适的 测试方法。在机器构造过程中，检查部件的质量是一项重要的要求，为的是确保乘用运输设 备或有毒材料管路的安全。测试火车定期地测试铺设的铁轨。因此，目标是增大这种方法 的可靠性。像所有的测试方法那样，超声检测也是标准化的并且根据一些指南来执行(比如 DIN EN 10228-3 1998-07, "Non-Destructive Testing of Forgings of Steel-Part 3 Ultrasonic Testing of Forgings of Ferritic and Martensitic Steel，，,该指南弓|用在 此作为参考)。对于用超声对测试工件进行非破坏性测试而言，已知有合适的测试装置和方 法。通常会参考 J.和H. KrautkrSmer教科书"Materials Testing with Ultrasound”(第 六版)。这种方法通常基于声波到边界面的反射。作为声源，大多数情况下使用超声换能 器或探头，其辐射处于IOkHz到IOOMHz的频率范围中。使用脉冲-回声方法时，超声换能 器不发射任何连续的辐射，而是发射非常短的声学脉冲，其持续时间是1 μ s和更小。从发 射机发出的脉冲按照合适的声速穿过待测的测试工件，并且被几乎完全地反射到金属-空 气界面。这种声换能器一般可以不仅发出脉冲，也还能将输入的脉冲转换成电学测量信号； 由此，它也用作接收机。用示波器或计算机单元来测量声学脉冲从发射机穿过工件再返回 所需要的时间，模数转换器在上游连接到该示波器或计算机单元。使用该材料中已知的声 速c，可以按照这种方式来测试样品的厚度。对于工件与超声换能器之间的耦合，将耦合剂 (例如，膏(溶液)、胶、水或油)涂到待测工件的表面。大多数情况下，使用这种探头会使 待测表面报废。这可以手动地实现，或按照机械化的方式实现，或自动地实现(在装配线路 之内)。对于后者，测试工件通常被浸入到合适的流体中(浸入技术)，或者被局部弄湿，为 的是传送声学信号。边界面(即用于限定测试工件的外表面)以及内部边界面(即内部的瑕疵，比如 腔(中空的空间)、内含物、裂纹或待测工件内部结构中的另一处分离)处的声学性质的变 化反射该声学脉冲并且将其发送回给该探头中的振荡器，该探头既用作发射机又用作接收 机。发射和接收之间的时差允许计算该路径。通过测得的时差，产生了信号图像，并且在监 视器或示波器上显示出该信号图像。通过该图像，可以确定位置，并且如有必要，可以通过 与替换反射器(平底洞(圆形盘状反射器)、沟槽、横钻孔)进行比较，来评估瑕疵(用技术 术语称之为“不连续之处”)的尺寸。一般，可以检测其尺寸约为0.6mm的不连续之处，使用 特殊的方法也可以检测达到0. Imm或更小的不连续之处。使用自动测试装备时，存储该信 息，针对该测试工件而综合地考虑该信息，并且立刻或随后按照不同的方式对该信息进行 存档。上述探头所产生的超声脉冲通常都按照固定的脉冲重复频率被重复地照射到该工件中。因为工件的侧壁表面或侧壁表面部分通常取向成垂直于传播方向并彼此平行，所 以这些侧壁表面处发生多重反射(多个回声)，由此脉冲在工件中来回穿行，这些反射与其 它可能的反射都穿过不连续之处而被探头接收到。因高反射系数的缘故，这些多重反射的 脉冲是清晰可辨的。如果这些脉冲接在清晰的时间-延迟之后，如果脉冲重复频率是相对 较低的，则通过信号图像中的时间分离，多重反射可以很容易地归因于相关联的脉冲。如果 脉冲重复频率如此之高(即脉冲之间的时间-延迟如此之小)，则看起来很不同的是多重 反射(由此，那些被不止一次反射到工件侧壁表面的多个脉冲)是在发射下一个或后续脉 冲之后才被首次检测到的。然后，下列危险是存在的在后续脉冲之后发生的在先脉冲的 多重反射没有被这样检测，而是被错误地视为紧接在前面的脉冲的反射(即回到后者的反 射)，这可能是通过工件中存在的不连续之处产生的。这导致了工件测试过程中的错误的警 报，使得该工件被重新检查或者有可能被错误地丢弃。这种生产成本就增大了。上述配置 问题因脉冲重复频率的石英稳定性而增大了。本专利技术的专利技术人已认识到这个问题并看到了 他的任务。此外，专利技术人已提供了针对这个问题的解决方案。本专利技术的任务是使工件测试的脉冲-回声方法更可靠，并指定一种超声测试设 备，该设备允许更可靠地测试工件。该任务是通过权利要求1的方法和权利要求7的设备 来实现的。从属权利要求涉及到各种有优势的实施方式。本专利技术涉及一种非破坏性超声测试方法，其中，具有脉冲重复频率的超声脉冲通 过超声发射机而在待测工件中反复回荡，该待测工件主要由声音传导材料构成。根据本发 明，超声脉冲被反射到工件中的多个边界面。在本专利技术中，边界面这一概念可以被宽泛地解 释。例如，它可以是外部边界面(即工件限定性侧壁表面)，然而，它也可以是内部边界面 (即工件内部瑕疵，比如腔(中空的空间)、内含物、裂纹或该结构中的另一处分离)。被反 射的超声取决于边界面的反射行为，在大多数情况下，被反射的超声也是脉冲形式的信号， 根据本专利技术通过超声接收机来记录被反射的超声。关于超声接收机和超声发射机，它可以 是一个即同一个超声换能器；然而，并非必须如此。按照与时间或位置有关的描绘方式，通 过示波器或计算机程序产品来显示所记录的信号，计算机程序产品是在带有显示设备的计 算机上执行的。例如，通过传播速度，将与位置有关的描绘以及与时间有关的描绘连起来。根据本专利技术，上述方法的特征在于，在该方法的实现过程中，脉冲重复频率f至少 突然变化一次，即较佳地，脉冲重复频率f至少有一次增大或减小预设的跳变量值Δι。由 此，该方法变得更可靠，因为脉冲重复频率f的变化允许将多重反射清晰可见地分配给它 们的相关联的脉冲。尽管脉冲重复频率f有变化，但是特别是在具有共平面侧壁的工件中 按规则出现的多重反射(多个回声)在与时间有关的描绘中保持它们的相互距离。然而， 通过改变脉冲重复频率f，脉冲及其经描绘的多重反射发生了时间偏移；使用与时间有关 的或与位置有关的描绘方式，这种偏移是可辨识的和可标识的。这种标识是有优势的，特别 是在先前发射的脉冲的多重反射在时间上落在发射后续脉冲之后并由此被错误地视为后 续脉冲被工件中的不连续之处的反射的时候。在这种情况下，根据本专利技术的程序方法是特 别有用的。通过改变脉冲重复频率f，在先脉冲的这种多重反射改变了其在关于后续脉冲或 关于后续脉冲的反射的、与时间有关的或与位置有关的描绘中的距离。如果不是这样，则它 一定是后续脉冲的反射，并且如有必要，根据时序，它是可归因于工件中的不连续之处的反 射。由此，根据本专利技术的方法增大了使用超声脉冲的这种测试方法的可靠性，使反射达到最少，并减小了生产成本。较佳地，脉冲重复频率f落在500Hz到1. 5本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种用于非破坏性超声测试的方法，其中，超声发射机１０将具有脉冲重复频率ｆ的超声脉冲照射到待测工件１００中，并且，超声脉冲被反射至工件１００中的边界面，并且，通过超声接收机１０记录经反射的超声，并且，按照与时间或位置有关的分辨率来显示这些信号，其特征在于，在所述方法中脉冲重复频率ｆ改变至少一次。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：P·伦泽尔，
申请(专利权)人：通用电气传感与检测科技有限公司，
类型：发明
国别省市：DE