一种超声无损检测方法及检测装置

1.一种超声无损检测方法，其特征是：基于衍射超声波检测与椭圆交汇定位相结合而得出的结构件内部缺陷，使用的超声探头数量为N、N≥3，其中至少有一个是发射探头；通过检测获得N-1个椭圆曲线，通过对N-1个椭圆方程组的数学解算，得到缺陷边缘位置在检测的二维平面中直角坐标系中的坐标点，在椭圆方程组的多个解之中，只有反映结构件内部缺陷边缘点的解才是唯一的真实解。
2.根据权利要求1所述的一种超声无损检测方法，其特征是：在超声探头数量N＝3时，检测探头组件包括一个发射探头、二个接收探头；通过检测形成两个椭圆；被检测机械结构件的y-z平面为垂直于机械结构件表面的检测剖面；发射探头所发出的超声波一部分经发射探头楔形块的折射而入射到机械结构件内部，另一部分超声波沿机械结构件上表面y轴方向传播；当入射到机械结构件内部的超声波遇到缺陷，在缺陷上、下边缘产生衍射，利用两个接收探头分别接收衍射波；对两个接收探头所接收超声衍射波的检测与测量可以得到传播时间tS1和tS2；由三个的超声波探头位置参数、传播时间tS1和tS2所对应的传播距离TL1与TL2参数形成了焦距、端点参数不同的两个椭圆；然后利用下列方程解算出两个椭圆在缺陷上边缘点位置交汇点的坐标(y1，z1)值：
$\frac{y^2}{a_1^2}+\frac{z^2}{b_1^2}=1$
$\frac{{(y+g)}^2}{a_2^2}+\frac{z^2}{b_2^2}=1$
$a_1=\frac{1}{2}c\times t_{S1}$
$b_1=\sqrt{a_1^2-s_1^2}$
$a_2=\frac{1}{2}c\times t_{S2}$
$b_2=\sqrt{a_2^2-s_2^2}$
其中：
tS1为发射点至缺陷上边缘点至第一接收点超声波传输时间；
c为被检测机械结构件内部的声速；
S1为发射点至第一接收点距离的一半，且为已知；
tS2为发射点至缺陷上边缘点至第二接收点超声波传输时间；
S2为发射点至第二接收点距离的一半，且为已知；
运用上述同样的方法解出缺陷下边缘点的坐标(y2，z2)值，再根据缺陷上下边缘的坐标值(y1，z1)、(y2，z2)就计算出缺陷的长度L、倾斜角α、缺陷深度d几何参数。
3.一种超声无损检测方法的检测装置，包括超声检测探头模块、超声模拟信号调理器模块、超声波发射机模块和嵌入式系统模块四个模块；其特征是：超声检测探头模块由一个发射探头、两个接收探头和一个CMOS图像传感器构成，两个接收探头分别与超声模拟信号调理器相连接，发射探头与超声波功率放大器的输出相连接；超声模拟信号调理器模块的两个通道除分别与各自的接收探头连接外，经过放大、滤波处理之后的两个通道输出的超声波信号经PCB板间连接器与嵌入式系统连接，将放大后的超声信号分别送至模数转换器进行模数转换；超声波发射机模块的输出与超声发射探头连接，发射机的输入与FPGA输出连接，FPGA在嵌入式处理器的控制下，产生缺陷检测所需的TTL电平脉冲信号传输至前置级；嵌入式系统模块的构成为LCD显示器和键盘采用PCB板间连接器的形式与嵌入式处理器主板连接，设备CF卡直接安装在嵌入式处理器主板上，鼠标和USB通信接口均采用USB A型或B型连接器。
4.根据权利要求3所述的超声无损检测方法的检测设备，其特征是：在超声检测探头处加装CMOS图像传感器；将超声探头所在的二维平面位移量数据与超声检测数据进行融合。

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