用于测定机械部件中存在的缺陷的方位的方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及用于测定机械部件（B）中存在的缺陷的方位的方法和装置，具有至少一个超声波头（2），其从不同的测量点（MP）出发为机械部件（B）施加超声波信号，其中由相同的或另一个超声波头（2）接收从位于部件（B）内部的待检查的点（P）反射到测量点（MP）的回波-超声信号；并具有数据处理单元（4），其根据在各个测量点（MP）和待检查的点（P）之间的声扩散方向分析所接收的回波-超声信号以测定缺陷的方位，其中根据采集的在发送超声波信号的时间点和接收由缺陷反射的回波-超声信号的时间点之间的信号传播时间针对每个测量点（MP）计算在测量点（MP）和待检查的点（P）之间的距离（d），并且将待检查的点（P）的时间上偏移地在不同的测量点（MP）上接收的回波-超声信号相位正确地叠加以用于其分析。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于测定机械部件中存在的缺陷的方位的方法和装置
本专利技术涉及用于借助超声波检验对机械部件中存在的缺陷的方位进行测定的方法和装置。
技术介绍
超声波检验是一种无损的材料检验方法，用于对由能传导声音的材料（例如金属、塑料、陶瓷或混凝土）构成的部件关于内部和外部的瑕疵或缺陷以及所有类型的不均匀性（例如裂缝、夹渣、收缩孔等）进行检查。由于简单并且广泛的可应用性以及不将检验人员暴露在辐射照射中的事实，超声波检验方法是最常使用的无损的材料检验方法之一。借助超声波检验方法，用超声波对例如大的、在运行中要经受大负荷的锻件（例如轮盘、轴或空心轴）也许在其制造过程之后必要时在无特定断面形状的（konturarm）状态中进行检验。如果通过超声波检验方法显示缺陷，那么可以依据所显示的缺陷来决定是否使用受检查的部件。为了识别缺陷和更好地表述缺陷的特征，部分地使用所谓的SAFT方法（SynthetiqueApertureFocusingTechnique，合成孔径聚焦技术）。在将所测的超声波信号进行相位正确地相加的情况下，对于在待检查的部件的体积内的每一点来说，获得了定位了的（lokalisiert）缺陷显示。在SAFT方法的变形（即所谓的FT-SAFT方法）中，执行信号分析以便在频域中进行快速计算。然而，常见的SAFT方法的缺点在于，由此无法获得关于在部件内的较小缺陷的方位或方向的任何信息，所述信息特别地对于分析是否使用部件来说可以具有重要性。依据各个部件的各自的负载和几何结构，存在的缺陷的方位可以具有不同的重要性。如果部件例如是轮盘，那么在部件内的径向方向的缺陷是有问题的，因为切向的拉力促使缺陷或裂缝生长。与此相对地，在该部件中切线方向的缺陷或裂纹却是可以容忍的。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是，提供用于对机械部件内存在的缺陷的方位进行测定的方法和装置。按照本专利技术，所述技术问题通过具有在权利要求1中描述的特征的方法来解决。本专利技术提供了一种用于对机械部件中存在的缺陷的方位进行测定的方法，其具有下述步骤：（a）从不同的测量点出发为机械部件施加超声波信号，其中通过至少一个超声波头生成超声波信号，所述超声波头在测量点上分别发送超声波信号到部件上，其中时间上推迟地由该超声波头或另一个超声波头来接收由此生成的回波-超声信号；（b）根据在各个测量点和部件的待检查点之间的声扩散方向来分析所接收的回波-超声信号以便确定缺陷的方位，所述回波-超声信号从位于部件内部的待检查的点反射到测量点；（c）其中，根据所采集的在发送超声波信号的时间点和接收所反射的回波-超声信号的时间点之间的信号传播时间，针对每个测量点计算测量点和待检查的点之间的距离，并且对时间上偏移地在不同的测量点上接收的待检查的点的回波-超声信号进行相位正确地叠加以便用于其分析。在按照本专利技术的方法的一种实施方式中，在考虑超声波头的角度特性的情况下，对在不同的测量点上时间偏移地接收的回波-超声信号进行相位正确地相加。在按照本专利技术的方法的一种可能的实施方式中，计算平均值或中值以便确定缺陷的方位。在按照本专利技术的方法的一种实施方式中，计算对于缺陷的方向效应的度量（Maβ）（尤其是标准偏差）。在按照本专利技术的方法的一种可能的实施方式中，将由超声波头在不同的测量点处所接收的不同的回波-超声信号连同各个测量点的位置坐标一起缓存在存储器中以便进行分析。在按照本专利技术的方法的一种优选的实施方式中，针对缓存的回波-超声信号，测定包络线。在按照本专利技术的方法的一种可能的实施方式中，在此对缓存的回波-超声信号进行整流和低通滤波。在按照本专利技术的方法的一种替换的实施方式中，在此对缓存的回波-超声信号进行希尔伯特变换并形成模。在按照本专利技术的方法的一种可能的实施方式中，依据声扩散方向来统计学地分析整流了的回波-超声信号的角度特征。在按照本专利技术的方法的一种可能的实施方式中，只有在相位正确地叠加了的回波-超声信号的信号幅度超过可调节的阈值的情况下，才对所接收的回波-超声信号进行分析。在按照本专利技术的方法的一种可能的实施方式中，对回波-超声信号进行方向相关的相位正确的叠加，特别是通过与正弦或余弦因子的加权来进行。在按照本专利技术的方法的一种可能的实施方式中，将二维的平面方位角作为缺陷的方位进行输出。在按照本专利技术的方法的一种替换的实施方式中，将缺陷的三维空间方位角作为缺陷的方位进行输出。在按照本专利技术的方法的一种可能的实施方式中，依据在部件中存在的缺陷的测定的方位并且依据部件的所存储的几何数据，计算部件的未来的故障概率。在按照本专利技术的方法的一种可能的实施方式中，为了计算部件的故障概率，考虑在运行中作用于部件上的机械的负载力。在按照本专利技术的方法的一种可能的实施方式中，在显示的评估中考虑所测定的方位，以便获得正确的显示参数。本专利技术还提供了一种用于对机械的部件内部存在的缺陷的方位进行测定的装置，其具有-至少一个超声波头，其从不同的测量点出发为机械的部件施加超声波信号，其中由同一个或不同的超声波头来接收回波-超声信号，所述回波-超声信号从位于部件内部的待检查的点反射到测量点；以及-数据处理单元，其依据在各个测量点和待检查的点之间的声扩散方向对所接收的回波-超声信号进行分析以便确定缺陷的方位，其中，依据在发送超声波信号的时间点和接收由缺陷反射的回波-超声信号的时间点之间的所采集的信号传播时间，针对每个测量点计算在测量点和待检查的点之间的距离并且将待检查点的时间上偏移地在不同测量点上所接收的回波-超声信号进行相位正确地叠加以用于其分析。在按照本专利技术的装置的可能的实施方式中，通过至少一个超声波头来生成超声波信号，所述超声波头可移动地布置在机械部件的表面上并且从测量点出发为机械部件施加超声波信号。在按照本专利技术的装置的一种可能的实施方式中，通过具有多个超声波头的阵列检验头来生成超声波信号。在按照本专利技术的装置的一种可能的实施方式中，该装置具有存储器，所述存储器对在不同的测量点所接收的不同的回波-超声信号连同各个测量点的位置坐标一起进行缓存，以用于进一步分析。在按照本专利技术的装置的一种可能的实施方式中，通过变换单元对在存储器中缓存的回波-超声信号进行希尔伯特变换并形成模。在按照本专利技术的装置的一种替换的实施方式中，通过变换单元对在存储器中缓存的回波-超声信号进行整流和低通滤波。在按照本专利技术的装置的一种可能的实施方式中，该装置具有统计学分析角度特性的分析单元，所述角度特性描述了信号幅度依赖于声扩散方向的依赖关系。在按照本专利技术的装置的一种可能的实施方式中，依据在部件中存在的缺陷的测定的方位并且根据部件的所存储的几何数据，分析单元对部件的未来的故障概率进行计算。本专利技术还提供了一种机器，其具有用于对在机械部件中存在的缺陷的方位进行测定的装置，所述机器具有：-至少一个超声波头，其从不同的测量点出发为机械部件施加超声波信号，其中回波-超声信号由相同的或者另一个超声波头来接收，所述回波-超声信号从位于部件内部的待检查点反射到测量点；以及-数据处理单元，其依据在各个测量点和待检查点之间的声扩散方向来对所接收的回波-超声信号进行分析以便确定缺陷的方位，其中，依据所采集的在发送超声波信号的时间点和接收由缺陷反射的回波-超声信号的时间点之间的信号传播时间，对于每个测量点计本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.09.16 DE 102010040856.51.一种用于对在机械的部件(B)内存在的缺陷的方位进行测定的方法，其具有如下步骤：(a)从不同的测量点(MP)出发为所述机械的部件(B)施加(S1)超声波信号，其中通过至少一个超声波头(2)生成所述超声波信号，所述超声波头在测量点(MP)上分别发送超声波信号到所述部件(B)上，其中时间上推迟地由该超声波头(2)或另一个超声波头来接收由此生成的回波-超声信号；(b)根据在各个测量点(MP)和待检查的点(P)之间的声扩散方向来计算所接收的回波-超声信号的角度特性，其中，所述角度特性描述了信号幅度依赖于所述声扩散方向的依赖关系；(c)其中(S3)，根据所采集的在发送超声波信号的时间点和接收所反射的回波-超声信号的时间点之间的信号传播时间来针对每个测量点(MP)计算所述测量点(MP)和所述待检查的点(P)之间的距离(d)，并且对时间上偏移地在不同的测量点(MP)上接收的待检查的点(P)的回波-超声信号进行相位正确地叠加以便用于其分析；(d)其中对所述角度特性进行统计学上的分析，以便确定缺陷的方位。2.按照权利要求1所述的方法，其中，在考虑超声波头的角度特性的情况下，对在不同的测量点上时间偏移地接收的回波-超声信号进行相位正确地叠加。3.按照权利要求1所述的方法，其中，计算角度的平均值或中值以便确定缺陷的方位。4.按照权利要求1所述的方法，其中，计算缺陷的方向效应的度量。5.按照权利要求1所述的方法，其中，将在所述不同的测量点(MP)上由所述超声波头(2)所接收的不同的回波-超声信号连同各个测量点(MP)的位置坐标一起缓存在存储器(3)中以便进行分析。6.按照权利要求5所述的方法，其中，对于缓存的回波-超声信号确定包络线。7.按照权利要求6所述的方法，其中，对所述缓存的回波-超声信号进行整流和低通滤波。8.按照权利要求6所述的方法，其中，对所述缓存的回波-超声信号进行希尔伯特变换并形成模。9.按照权利要求1所述的方法，其中，只有在相位正确地叠加的回波-超声信号的信号幅值超过了可调节的阈值的情况下，才对所接收的回波-超声信号进行分析。10.按照权利要求1所述的方法，其中，特别地通过利用正弦或余弦因子的加权来对所述回波-超声信号进行与方向有关的相位正确的叠加。11.按照权利要求1至10中任一项所述的方法，其中，将缺陷的二维的平面方位角或三维的空间方位角输出，作为缺陷的方位。12.按照权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·戈尔达默，W·海因里希，H·穆肖弗，
申请(专利权)人：西门子公司，
类型：
国别省市：