相控阵超声检测技术在航空维修中的应用

相控阵超声检测技术在航空维修中的应用（精选5篇）

相控阵超声检测技术在航空维修中的应用 第1篇

相控阵超声检测技术在航空维修中的应用

航空维修中无损检测作为重要的安全保障手段,越来越受到重视,本文介绍了相控阵超声检测技术的原理及特点,通过分析,相控阵超声检测技术可实现航空零件检测可视化,在新机新材料、新结构的缺陷检测方面具有重要的`应用前景.

作 者：张海兵 孙金立 张浩然 孙强 作者单位：中国人民解放军海军航空工程学院青岛分院,山东,青岛,266041刊 名：科技信息英文刊名：SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION年，卷(期)：“”(17)分类号：V2关键词：相控阵 超声 检测 航空维修

相控阵超声检测技术在航空维修中的应用 第2篇

涡流检测在航空维修中的使用

介绍了涡流检测的`基本原理,并将其在航空维修中如何应用进行了阐述,同时提出此项检测在现场监视中的应用方法,为提高航空产品的安全性提供了一种新途径.

作 者：宋双杰 张玉莲 作者单位：西安航空职业技术学院,陕西,西安,710089刊 名：大众科技英文刊名：POPULAR SCIENCE & TECHNOLOGY年，卷(期)：2008“”(2)分类号：V241.07关键词：涡流检测 航空维修 应用实例 现场监视

相控阵超声检测技术在航空维修中的应用 第3篇

关键词：超声相控阵技术,对接焊缝检测,无损检测

0绪论

钢材是现代化建设不可或缺的重要材料之一, 其应用范围有目共睹。而焊接是加工钢材的重要的重要技术手段之一, 科学技术的发展使钢材的焊接性能不断提升, 但仍不可避免的产生些许的缺陷。超声相控阵技术以其独特的优势, 成为钢制对接焊缝检测中的重要应用技术。

1 超声相控阵技术的起源与发展

超声波被人类所发现并作为一种检测技术应用可追溯到第一次世界大战期间, 被用于对水下目标的追踪。近百年来, 超声检测技术在各个领域都发挥了不可替代的重要作用。科技的发展也使各种新技术相互融合进步, 新技术不断衍生。超声相控阵技术逐渐走入人们的视野当中。超声相控阵技术源于相控阵雷达, 在相控阵雷达的使用过程中, 众多的子天线但愿有序的排列, 每个子单元的电磁波幅度和延时均可控, 能够达到一定空间范围内形成相对灵活的雷达波束。与之类似, 超声相控阵由众多压电阵组成的阵列换能器, 达到声波发射与接收的目的。[1]近些年来, 超声相控阵技术的应用范围越来越广泛, 最初的应用就是医学中的B型超声检测与诊断技术, 其应用了超声相控技术以实现动态的聚焦, 其利用了相控阵所使用换能器快速移动的特点, 使声束形成所检测器官的影像。其次, 利用它控制局部升温, 可达到热疗的效果, 能够在很大程度上提升目标组织的吸收率。

在超声相控阵技术起步的发展时期, 其系统的复杂性较高, 检测存在很大的困难, 且需要高额的检测成本, 其在工业无损检测上的应用受到了极大的限制。科技的发展使我们的生活日新月异, 中国造船业崛起, 船舶工业中对技术精度的要求越来越高, 超声相控阵无损检测技术得到了用武之地。船舶检测过程复杂, 检测量大, 检测条件较为苛刻, 超声相控阵检测技术的高精度、聚焦性、灵活直观的特点使之越来越受到重视。同时, 计算机软硬件技术的同步发展, 数据分析处理能力的提升、纳秒脉冲信号控制、压电符合材料等高新技术领域的技术的崛起, 也使超声相控阵检测技术的应用性大为提高。目前已经被广泛的应用在石油天然气、航空航天、核能建设、机械制造等各个领域的无损检测。超声相控阵无损检测技术受到越来越多的关注, 也成为众多专家学者的研究内容, 其应用性也不断提升, 应用前景被大多数学者所看好[2]。

2 超声相控阵技术在钢制对接焊缝检测中的应用

钢材是工业化社会进步与发展的重要材料, 而焊接是钢材得以应用的重要技术之一。对于焊接过程中形成的缺陷进行检测, 是保证工件质量的重要环节。超声相控阵无损检测具备独特的优势, 使其在钢制对接焊缝检测中收到青睐。

2.1 钢制焊缝的检测

钢材是现代社会建设过程中不可或缺的重要材料之一, 其应用十分广泛, 涉及到社会生活的方方面面。焊接则是钢铁材料加工成型的重要手段之一, 也是各国越来越重视的先进制造技术之一。现今, 焊接技术也向着日益轻型化, 大型化的方向发展, 焊接效果也不断提升, 带来了十分可观的经济效益, 成为国内外许多学者和工程人员重要的研究内容。焊接技术包括物理化学两方面的方法, 实现材料间的重组连接, 具有韧性好、强度高、重量轻, 密封性好的优点。我国的许多大型工程, 如三下大坝、铁路与公路的建设过程中, 均广泛的应用了焊接技术, 钢板的焊接技术也不断取得新的突破。但是, 焊接过程中也很容易产生各种缺陷, 对各种缺陷的检测是保证工件、工程质量的重要环节。超声相控阵检测技术以其独特的优势, 在钢制焊缝检测方面受到越来越多的关注。

2.2 超声相控阵检测技术的原理与特点

超声相控阵技术被应用于无损检测, 目前已经到了大范围的实际应用阶段。超声相控阵技术实际上是通过对换能器阵列中各阵元进行控制, 改变激励脉冲时间的延迟, 以此来达到影响每一个阵元所发出的声束到达检测物体每个面每个点时的香味的关系, 进一步完成改变声束方位和聚集点的变化, 并以此为依据进行成像。因为相控阵阵元可动态的改变延迟时间, 因而超声相控阵检测中的探头探伤实际上是利用了声束可动态聚焦以及角度可控两大特性。与传统的普通超声检测技术相比, 其优势主要体现在以下几点:首先, 聚焦深度与声束的角度都是可控的, 可满足更加复杂的区域和位置的检测;其次, 能够完成高速的电子扫描, 可通过晶片组合进行专场控制;最后, 在声场强度上也远胜于普通的超声检测技术, 可在很大程度上将声束在检测材料中衰减的影响降低, 也可在一定范围内使用更高的检测频率。

2.3 超声相控阵技术在钢制对接焊缝检测中的应用

钢板的对接焊缝的检测是超声相控技术检测中最为典型的应用之一。其整个检测过程中, 避免了传统超声检测中焊缝两侧多次锯齿形的扫查, 仅需要沿焊缝的方向水平移动即可。但同样需要在检测之前对系统进行精确的校准, 需要在检测之前根据检测材料的特效和形状来确定探头的角度与频率, 控制声速以及延迟检测灵敏度, 来综合的进行校准。而编码器的位置校准后, 误差应不高于3ram。钢制对接焊缝的形状通常有V型、K型、X型等, 对它的检测方法通常包括直射法 (半跨距或一次波检测) 、底波一次法 (全跨距或二次波检测) 等, 应用直射法, 对焊缝的声束扫描仅包含到下部, 而底波一次法则实现了对整个焊缝的覆盖。[3]超声相控技术对钢制对接焊缝的检测更有结果显示直观的特点, 能在很大程度上提高缺陷检测的精确度, 提升工件的质量, 得到了广泛的认可和关注。

参考文献

[1]郝培培.金属材料超声缺陷检测关键技术研究与应用[D].南京信息工程大学, 2013.

[2]刘晓睿.超声相控阵技术检测和评价[D].南京航空航天大学, 2012.

相控阵超声检测技术在航空维修中的应用 第4篇

超声相控阵检测技术20世纪60年代就已经出现，被应用于医疗领域。但是由于固体中波动传播复杂性、系统复杂性和成本费用高等因素存在，限制了超声相控阵检测技术在无损检测中的运用。而电子技术和计算机技术以及压电复合材料等高新技术被广泛综合应用，促进了超声相控阵技术发展，并且渐渐应用到工业无损检测中。

【关键词】：超声 相控阵 无损检测

现代技术飞速发展，带动了很多高新技术在超声相控阵技术中被综合应用，从而降低了相控阵系统复杂性与制作费用[1]。而且相控阵技术具有比传统超声波检测更加明显的优势，使得超声相控阵检测技术被广泛应用于工业无损检测领域，并且日渐得到人们重视，迎来了很大的发展空间。

1.超声相控阵检测技术

超声相控阵检测技术建立在惠更斯原理上，其探头由许多个晶片组成。要应用时，则需要按照相关规则以及时序激活探头中一组或全部晶片，其中相控阵仪器的控制能力与检测需要决定着晶片激活数量。晶片被激活后，发出的超声波即为次波。每一个晶片的次波会彼此干涉，形成新波阵面并传播开来，从而形成超声波束检测工件。

2.无损检测技术

无损检测就是在不损坏被检测设备的基础上，根据物理特性将被检对象的内外部缺陷的位置、形状、大小以及扩展趋势的一种现代化检测技术。以往，无损检测的应用具有宏观不连续性，几乎只是对使用过一段时间的结构件进行检测。而后来的事实证明，无损检测适合应用在材料生产以及应用的所有过程中，可以被广泛推广。而常用的无损检测方法存在5种，即为射线检测、磁粉检测、渗透检测、涡流检测和超声检测。

3.超声相控阵无损检测技术基本原理与特点

相控阵超声无损检测与传统超声无损检测技术不同，其基本原理为相位控制，包括发射和接收两个部分。其中发射部分是指可将电子技术应用在阵元的发射相位与超声强度的调整方面，使得声束发生偏转与聚焦。可根据相关要求对焦点位置与聚焦方向进行动态自由调节，也就是将每个阵元中发射信号的相位进行调整，使得每个阵元在到达焦点时，其声束相位相同，实现相控聚焦[2]。

基于互易定理的相控阵接收时，回波到达每个阵元会存在相应时间差，而相控阵则会按照其时间差对各个阵元接收的信号实行延时补偿。然后再将声束合成，使得待定位置上的回波信号叠加起来，达到增强的作用。至于其他方向的回波信号会被减弱或者抵消。

各个阵元的相位和幅度控制以及声束的形成使得相控阵出现聚焦和变迹等多种效果，其检测技术最大的特点就是声束角度可控以及动态聚焦。

4.超声相控阵技术优势

与传统超声检测技术相比，超声相控阵技术更具灵活性，检测速度也较快，能够检测一些复杂结构件和盲区位置的缺陷。超声相控阵技术并不需要更换探头，其探头尺寸也更小，可以对聚焦长度和聚焦尺寸以及声束方向进行优化控制，其分辨力和信噪比以及缺陷检出率作用十分显著。另外，超声相控阵技术可以通过控制局部晶片单元组合的声场，进行电子高速扫描，同时对试件高速、多方位以及多角度检测。超声相控阵技术的检测结果非常直观，可以实时显示出来。如果在扫查的过程中同时进行分析与评判，则可以对其进行打印以及存盘，将检测的结果永久保存下来。

5.超声相控阵检测技术在电站设备无损检测中的运用案例

超声相控阵检测技术在电站设备无损检测中被广泛应用，下面以电站锅炉无损检测新技术为例对其进行探讨。

电站锅炉是现代化发展过程中供电所必须的设备，随着科学技术的日益提高，不少检测技术被广泛应用于电站锅炉的安全运行保障中。其中无损检测技术应用很广泛，新型无损检测技术以及仪器的日渐普及成为了该技术更加广泛被应用的催化剂。

电站锅炉机组系统比较复杂，是综合性比较强的承压设备。而该设备存在着很多方面的限制使得系统无法正常运行，比如高温、腐蚀和高压，让设备状态很不稳定，存在着泄露或者爆炸等不安全隐患。要维持设备正常运行，就要对该设备的各方面工作进行对应调整，包括设计、制造、施工、安装和检查等。因此可以为该设备营造出一个安全稳定的允许环境，充分发挥了无损检测技术的作用。

应用超声相控阵检测技术进行检测时，可以使得超声波束在设备某一位置处检测出不同几何形状，还可以使得其他相控阵探头取代不同角度普通探头。在早期时，由于相控阵的系统结构形式比较复杂，而且使用成本高，消耗多，限制了其在无损检测中的应用。而随着科学技术的发展，超声相控阵检测技术不但越发成熟，而且渐渐被广泛应用于工业无损检测之中[3]。相控阵检测技术就经常应用于汽轮机叶片根部和涡轮圆盘的检测以及火车轮轴检测等等。

而应用于锅炉检测的相控阵检测技术则比较少见，然而该技术对于电站锅炉的主要结构装置却具有重要检测效果。根据电站锅炉的相关检测标准，要明确判定其内部是否存在裂纹，应该采用超声波对过热器和再热器出口箱等引入管孔桥部位进行探伤检查。但也因为在引入之后的过热器管和再热器管相对比较集中，在常规超声波检测方法下，很难进行锯齿状移动，以致于检测技术控制运用的效果发挥不出来，为普通超声波检测操作带来了困难。

在运用相控阵技术的过程中，结合软件可以不断调整换能器阵列所形成的波束角度与焦距等参数，使得不移动探头达到焊缝扫查要求。除此之外，还可以提高电站锅炉集箱孔桥部位检测数据的准确性，以确保现场检测工作得到顺利有效开展。

相控阵技术同样逐渐普及到电站锅炉厚壁焊缝检测中。在选择相控阵仪器与探头时，企业会投入比较多成本。而采用相控阵设备要取代普通数字式超声仪对电站锅炉进行检验时，尚需一段时间。

6.结束语

在科学技术的推动下，先进的相控阵超声技术在无损检测领域里的运用更加广泛。这不仅有利于保护电站锅炉的正常运行，也使得无损检测技术与以后电站设备运行技术的发展紧密相连， 创造出理想的社会效益以及经济效益。

参考文献：

[1] 郑秀莲， 计时鸣. 超声相控阵技术在SAP领域无损检测中的应用[J]. 机电技术. 2013（4）：132-133.

[2] 潘亮， 董世运， 徐滨士， 刘彬. 相控阵超声检测技术研究与应用概况[J]. 无损检测. 2013， 35（5）： 26-27.

涡流检测在航空维修中的应用 第5篇

涡流检测是以电磁感应为基础的无损检测技术, 只适用于导电材料, 主要应用于金属材料和少数非金属材料 (如石墨, 碳纤维复合材料等) 的无损检测。由于它具有与其他检测方法不同的特点, 因而它与其他检测方法相互补充, 成为几大常规无损检测方法之一。

涡流检测的优点是:第一, 不需要耦合剂, 与试件既可接触也可不接触。第二, 对管、棒、线材易于实现自动化。第三, 能进行多种测量, 并能对疲劳裂纹监控。第四, 能在高温、高速下进行检测。

涡流检测的缺点有:第一, 只适用于导电材料表面和近表面的检测。第二, 难以判断缺陷的种类, 形状和大小。第三, 干扰因素较多, 需要特殊的信号处理技术。

2 涡流检测方法

进行涡流检测, 除了要了解它的特点, 原理及仪器设备的性能外, 更重要是, 必须能正确地制定和执行操作规程, 有效地调节和使用仪器设备, 这样才能取得正确、可靠的试验结果。

2.1 检测规范

为了有效进行检测并得出可靠的检测结果, 检测前必须对每一具体的检测根据其检测的种类、目的和要求, 就检测方法、仪器设备、检测条件及验收标准等一系列与检测有关的细则做出明确的规定, 这种细则的拟定称为规范的制定。

作为规范的项目和内容随应用的不同是有差异的, 较为通用的内容有以下几种:第一, 检测目的 (探伤, 材质鉴别, 测厚) 。第二, 试件 (名称, 材料, 材料规格, 以及数量等) 。第三, 验收标准 (或试验要求) 。第四, 检测装置 (仪器, 线圈, 附加装置等) 。第五, 检测条件 (如检测时要求的检测频率, 灵敏度, 检测速度及试件的表面粗糙度等) 。第六, 标准试件或对比试件 (如检测时对比试件的材料, 形状, 尺寸以及人工缺陷的种类, 尺寸和加工方法等) 。

2.2 检测准备

2.2.1 检测方法和设备的选择

检测方法和设备应在全面分析以下因素之后加以确定:检测目的, 检测材质, 试件的形状, 大小及数量, 检测参数及其大小。

2.2.2 线圈的选择

线圈是涡流检测的信号传感器, 它的性能直接影响测量精度和检测结果的可靠性。选择线圈的主要考虑因素有:试件的形状和大小, 线圈的参数及拾取信号的方式必须与仪器适配, 检测时要适合于被检缺陷。

2.2.3 仪器预调

在正式检测前, 应对仪器进行预调, 以便能使仪器的性能趋于稳定, 保证检测结果的可靠性和良好的重复性。仪器预调时间一般为20~30min (如果仪器使用说明书有专项说明, 则按仪器说明书进行) , 通常检测条件 (参数) 的选择应在仪器经过预调, 性能稳定后进行。

2.2.4 附加装置的调整

配备有进给装置的自动检测仪, 为了减少管棒材试件通过线圈时的偏心和振动, 需要调节进给装置的滚轮高度和动作机构。

2.3 检测结果及其处理

2.3.1 检测结果的再检测

当检测的准备工作就绪, 检测条件选择合适之后, 便可以对试件做正式检测, 然后对检测结果进行分析、处理。例如在探伤检测中, 根据仪器的指示以及记录器、报警器和缺陷标记器指示出来的缺陷, 分选出带有缺陷的试件。通常在下列两种情况下要求进行再检测:其一, 怀疑缺陷信号是否确由缺陷产生。其二, 在检测条件发生了变化, 使检测灵敏度受到了影响, 因此, 自上次检测条件复核后所检测的全部试件都必须进行再检测。

2.3.2 退磁

试件在检测中如果经过磁饱和处理, 是否退磁需根据情况决定。对下列几个情况, 必须退磁:第一, 剩磁在试件的后续加工中, 有带来不良影响的可能性。第二, 试件是用于摩擦部位或接近摩擦部位的产品时。第三, 剩磁将影响后续的试验和计量仪器工作时。

2.3.3 标记与记录

标记。根据检测结果, 必须各类试件分别涂上代表不同意义的各种字符标记。例如, 经检测合格、不合格或待复查的试件, 正品、次品及废品的试件, 已经退磁的试件等。

记录。检测结束后, 需要根据检测要求记录的内容, 主要有如下几项:检测日期;检测名称;试件的型号, 规格, 尺寸及数量等;仪器的型号, 线圈的形式;检测条件, 包括探伤仪的检测频率, 灵敏度, 相位, 滤波器, 报警灵敏度, 试件进给速度, 磁饱和电流等;验收标准, 如探伤判废标准和对比试件编号, 标准伤的型式和尺寸;检测结果, 包括各种数据, 图表以及验收结论等。

3 涡流检测在航空维修中的应用

实例:某型发动机涡轮叶片叶背第一榫槽内裂纹的涡流探伤。

概述:某型发动机二级涡轮叶片叶背第一榫槽内在使用中容易产生裂纹, 且已发生过折断事故。因此, 必须进行探伤检查。

所需设备:仪器:WT-5型涡流探伤仪 (或同类型仪器) , 探头:专用解刀形探头, 参考试块:榫槽内有自然裂纹的某型发动机二级涡流叶片。

准备工作:把二级涡流叶片从发动机上分解下来, 清洗干净, 并用压缩空气吹干。仪器的标定:把专用解刀形探头接在仪器上, 并照仪器说明书接通电源;将音响开关拨至“开”位置, 把探头置于涡流叶片的榫槽内无裂纹处, 并使之保持稳定。调整门限旋钮, 使警告灯和喇叭刚刚开始工作。

探伤工艺程序:将探头的感应点放在被检叶片的第一榫槽内。并使探头从榫槽的一端匀速地移动到另一端, 在移动中注意探头轴线与被检表面保持垂直, 对探头的压力要均匀, 用力不宜过大, 只要轻轻接触即可;当探头移到槽的端头边缘时, 电表指针的偏转或发生的报警现象, 是边缘效应引起的干扰信号, 而不是裂纹信号。当探头移到中间部位 (距边缘6mm以上) , 如电表指针发生突然正偏转, 则可能是裂纹信号。

摘要：涡流检测是一门新兴的综合性应用科学, 测具有不破坏就可以对试件进行100%的检测等优点, 因此在工业生产、航空航天、核能电力等行业获得广泛应用, 成为控制产品质量, 保证设备安全运行的重要技术手段。在航空维修中, 涡流检测作为一种手段随着航空维修的发展而发展, 成为控制飞机、发动机零件安全飞行的重要技术手段。随着航空维修手段的不断提高, 涡流检测越来越得到重视, 从一定程度上说, 涡流检测的发展水平反映了航空维修的发展水平。