一种用于高温超声波检测的装置及检测方法与流程

1.本发明属于超声波探伤技术领域，具体涉及一种用于高温超声波检测的装置及检测方法。


背景技术：

2.超声波检测技术在压力容器在的检测已经得到了广泛的应用，其具体原理是利用超声波穿过一种介质，遇到另一种介质时，就会产生反射回到源头，通过分析这些反射，就可以测量产品的厚度，或找到产品裂纹或其它隐藏在内部的缺陷。超声波检测常用于检测工件的内部埋藏缺陷，具有缺陷定位准确、灵敏度高、使用便捷等优点,是工业领域中最常用的检测手段。
3.但是，超声波检测通常都是在常温下进行的，一旦受检工件处于高温状态,由于超声波传播速度、方向、衰减等物理特性就出现不同于常温状态下变化，并导致高温状态下超声波检测的精度和灵敏度变差，通过人工计算修正又费时费力，极为不便。随着受检工件中温度的升高，超声波的声速、声传播方向均发生变化，对检测精度发生影响；超声波较常温发生异常衰减，对检测灵敏度发生影响。
4.现有技术中，公开号为cn110441389a的中国发明专利申请，公开了一种高压容器大接管角焊缝的超声波检测方法，其是在常温状态下对焊缝进行检测，不存在温度变化的影响。
5.再有如授权公告号为cn216247806u的中国实用新型专利文献，公开了一种气瓶超声波探伤机，其主要记载的是对气瓶进行检测的机械结构。


技术实现要素：

6.针对现有技术中所存在的不足，本发明提供了一种能够解决压力容器高温在线检测精度问题的用于高温超声波检测的装置。
7.本发明的技术方案为：
8.用于高温超声波检测的装置，包括：
9.超声波探头，用于将超声波脉冲信号转换成向工件发射的发射超声波，同时将工件反射的反射回波转换成反射信号；
10.脉冲发生器，用于产生驱动超声波探头的超声波脉冲；
11.接收放大器，用于接收反射信号并进行放大；
12.位置修正模块，根据实际检测温度下的声速变化规律，对缺陷反射信号的位置信息进行修正；
13.灵敏度修正模块，根据实际检测温度下超声波束的衰减规律和耦合补偿，对缺陷反射信号进行修正；以及，
14.示波装置，接收经过位置修正模块、灵敏度修正模块修正后的反射信号并进行显示。
15.采用s代表修正后的声程值，修正后的声程值s采用如下公式进行修正：
[0016][0017]
其中s’为实测声程值，单位为mm，t为检测时的工件温度值，单位为℃。
[0018]
采用y代表应增加的灵敏度，应增加的灵敏度y采用如下公式进行修正：
[0019]
y＝1.8
×
10-4
×
t
×
s 2.7
×
10-2
×
t 4
[0020]
其中t为检测时的工件温度值，单位为℃，s为修正后的声程值，单位为mm。
[0021]
用于高温超声波检测的检测方法，包括以下步骤：
[0022]
采用脉冲发生器向超声波探头发送超声波脉冲，超声波探头将超声波脉冲转换成超声波发射向工件，同时超声波探头将接收到的反射回波，转换成反射信号；
[0023]
采用接收放大器接收超声波探头发送的反射信号并放大，输出实测声程值s’；
[0024]
获取工件的温度值t；
[0025]
根据公式计算出修正后的声程值s；
[0026]
根据公式y＝1.8
×
10-4
×
t
×
s 2.7
×
10-2
×
t 4，计算出修正后应增加的灵敏度y；
[0027]
示波装置根据修正后的声程值s及应增加的灵敏度y显示出修正后的反射波信号。
[0028]
本发明的有益效果：
[0029]
(1)本发明中的用于高温超声波检测的装置，在传统超声波检测设备的基础上，加入了回波定位修正模块和灵敏度修正模块，检测前只需设置工件温度、壁厚，即可根据工件的温度对反射回波的声程和灵敏度进行有效修正，解决了超声波高温检测的缺陷定位偏差和灵敏度低等问题；
[0030]
(2)本发明中的用于高温超声波检测的装置及检测方法解决了压力容器高温在线检测精度问题，可大大降低高温设备的检修成本，具有非常可观的经济效益和广泛的市场应用前景。
附图说明
[0031]
图1为本发明中用于高温超声波检测的装置的原理框图。
具体实施方式
[0032]
现在将参照附图来详细描述本发明的各种示例性实施例。对示例性实施例的描述仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。本发明可以以许多不同的形式实现，不限于这里所述的实施例。提供这些实施例是为了使本发明透彻且完整，并且向本领域技术人员充分表达本发明的范围。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、材料的组分、数字表达式和数值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。
[0033]
本发明中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指在该词前的要素涵盖在该词后列举的要素，并不排除也涵盖其他要素的可能。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地
改变。
[0034]
如图1所示，用于高温超声波检测的装置，包括：超声波探头，用于将超声波脉冲信号转换成向工件发射的发射超声波，同时将工件反射的反射回波转换成反射信号；脉冲发生器，用于产生驱动所述超声波探头的超声波脉冲；接收放大器，用于接收反射信号并进行放大；位置修正模块，根据实际检测温度下的声速变化规律，对缺陷反射信号的位置信息进行修正；灵敏度修正模块，根据实际检测温度下超声波束的衰减规律和耦合补偿，对缺陷反射信号进行修正；以及，示波装置，接收经过位置修正模块、灵敏度修正模块修正后的反射信号并进行显示；在本实施例中，脉冲发生器产生脉冲信号，在通过超声波探头产生超声波束进入工件，遇缺陷产生反射回波，经接收放大器放大信号，位置修正模块根据实际检测的工件温度下的声速变化规律，对缺陷反射信号的位置信息进行修正，灵敏度修正模块根据实际检测温度下超声波束的衰减规律和耦合补偿，对缺陷反射信号进行修正，最终在示波装置上输出修正后的反射波信号；在传统超声波检测设备的基础上，加入了回波定位修正模块和灵敏度修正模块，检测前只需设置工件温度、壁厚，即可根据工件的温度对反射回波的声程和灵敏度进行有效修正，解决了超声波高温检测的缺陷定位偏差和灵敏度低等问题；本实施例中的用于高温超声波检测的装置解决了压力容器高温在线检测精度问题，可大大降低高温设备的检修成本，具有非常可观的经济效益和广泛的市场应用前景。
[0035]
在上述实施例中，随着受检工件中温度的升高，超声波的声速、声传播方向均发生变化，对检测精度发生影响，作为反射回波声程值s修正的具体实施方式，采用s代表修正后的声程值，修正后的声程值s采用如下公式进行修正：
[0036][0037]
其中s’为实测声程值，t为检测时的工件温度值，单位为℃，修正后的声程值s的单位为mm。
[0038]
在上述实施例中，由于界面衰减、高温材质衰减等因素，高温条件下的反射回波远低于常温值，因此需要对灵敏度进行修正，作为应增加的灵敏度y修正的具体实施方式，采用y代表应增加的灵敏度，应增加的灵敏度y采用如下公式进行修正：
[0039]
y＝1.8
×
10-4
×
t
×
s 2.7
×
10-2
×
t 4
[0040]
其中t为检测时的工件温度值，单位为℃，s为修正后的声程值，单位为mm，应增加的灵敏度y的单位为db。
[0041]
在一些实施例中，公开了一种用于高温超声波检测的检测方法，包括以下步骤：
[0042]
采用脉冲发生器向超声波探头发送超声波脉冲，超声波探头将超声波脉冲转换成超声波发射向工件，同时超声波探头将接收到的反射回波，转换成反射信号；
[0043]
采用接收放大器接收超声波探头发送的反射信号并放大，输出实测声程值s’；
[0044]
获取工件的温度值t；
[0045]
根据公式计算出修正后的声程值s；
[0046]
根据公式y＝1.8
×
10-4
×
t
×
s 2.7
×
10-2
×
t 4，计算出修正后应增加的灵敏度y；
[0047]
示波装置根据修正后的声程值s及应增加的灵敏度y显示出修正后的反射波信号。
[0048]
本发明中的用于高温超声波检测的检测方法在传统超声波检测设备的基础上，加
入了回波定位修正模块和灵敏度修正模块，检测前只需设置工件温度、壁厚，即可根据工件的温度对反射回波的声程和灵敏度进行有效修正，解决了超声波高温检测的缺陷定位偏差和灵敏度低等问题；解决了压力容器高温在线检测精度问题，可大大降低高温设备的检修成本，具有非常可观的经济效益和广泛的市场应用前景。
[0049]
在上述实施例中，工件的温度可以通过接触式或者非接触式的测温装置进行测温，其中接触式的测温装置如温度传感器探头等，非接触是的测温装置如红外测温枪等。
[0050]
在上述实施例中，超声波探头可采用高温超声波探头。
[0051]
至此，已经详细描述了本发明的各实施例。为了避免遮蔽本发明的构思，没有描述本领域所公知的一些细节。本领域技术人员根据上面的描述，完全可以明白如何实施这里公开的技术方案。
[0052]
以上所述实施例仅表达了本发明的部分实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。