改进的超声透射检查方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及通过超声透射对物体进行无损检查的方法领域，该方法用以检测内部 异常，比如出现在被检查物体体积内的孔隙、脱层、裂纹等等或者当被检查物体是通过将几 个部件连接起来构成的时的黏附缺陷。
[0002] 本发明尤其应用于对诸如叶片和涡轮机叶片壳体之类的具有复杂几何形状的部 件的检查。
【背景技术】
[0003] 不同的通过超声的无损控制技术已经是公知的。一项已知的技术是通过反射进行 控制，在该已知技术期间，待检查物体的扫描通过具有确定的增益的超声波束来实施，且对 物体所反射的波束的幅值进行测量以检测物体内部结构的任何的改变。
[0004] 然而，通过超声反射进行控制的方法不适于由诸如复合材料之类的大量吸收超声 的材料制成的物体。然而，当前复合材料却被用来制造涡轮机元件，例如叶片或叶片壳体。
[0005] 在这种情况下，一种更适用的检查方法是通过使用了代表"C型扫描"的透射来进 行超声控制。这涉及到达待控制部件的两个相对面的通路。接收器则被放置在发射器对面 并且回收透射过部件的能量。诸如分界面或异常的反射物将通过该能量的跌落被检测到， 但不可能在上述部件的厚度上对反射物进行定位。
[0006] 根据幅值测量，之后进行绘图（cartographie)，该绘图代表了被检查的物体在超 声波束方向上的投影，绘图中的每个点根据幅值进行着色。图4a示出了这种在涡轮机叶片 前缘的水平面所做的绘图。较暗的区域对应透射的超声波束的幅值较弱的区域，即，衰减较 高的区域。
[0007] 超声波束幅值的减小取决于所穿过的材料的厚度和所遇到的任何缺陷；例如，如 果在被检查的物体中在超声波束的路径上发现了空腔，则超声波束不会被该空腔透射，因 而透射过该空腔的幅值相对于初始的发射幅值大为减小。
[0008] 当被检查的物体具有复杂的几何形状时，例如在被检查的物体是涡轮机叶片或叶 片壳体的情况下，通过超声透射的检查方法不可能区分具有缺陷的区域与所要穿过的材料 的厚度相当大的区域或者由于部件的几何形状而未对准探头的区域之间的差异。
[0009] 例如，在图5a中，图左侧的部分对应叶片的根部，且右侧部分对应叶片的头部， 该叶片如图1中所示。图5a的绘图中对应于叶片的根部的左端具有深着色（coloration f〇nc6e)，表明叶片此处对超声波具有强吸收。这种强吸收可与根部中的缺陷相关联或者源 于叶片在此处的厚度，但不可能根据绘图对此加以确定。
[0010] 因此，需要一种物体检查方法，该物体检查方法可克服被检查物体的几何形状复 杂性并且可独立于物体的厚度识别出被检查物体的结构缺陷。
[0011] 为此，方法可包括使用在每次扫描和每个步进（pas)具有不同增益的超声波束对 同一部件进行多次扫描。然而，因为所有部件必须在使用之前检查，该方法可能会导致过多 的时间消耗。
【发明内容】
[0012] 本发明的目的是提出一种对物体进行检查的方法以立即识别出存在于物体结构 中的缺陷。
[0013] 本发明的另一个目的是能够使用任何几何形状的被检查物体。
[0014] 在这方面，一种通过超声透射对物体进行检查的方法，其中，使用超声波束对所述 物体进行扫描并对透射过所述物体的超声波束的幅值进行测量，所述测量包括：将所述超 声波束转换为电信号、对所述信号施加放大增益以及测量所述信号的幅值；为了由此推导 出一绘图，在该绘图中所述物体按照曝光方向的投影表面的每个点与透射过所述物体的该 点的超声波束的幅值相关联，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
[0015]-对与待检查物体具有相同几何形状的基准部件执行扫描和幅值测量，以从中推 导出所述基准部件的绘图，施加到幅值测量值上的所述放大增益是预先确定的基准增益；
[0016]-为所述基准部件的所述绘图的多个点确定在相应的扫描点处要作用于所述基准 增益的增益校正，以得到透射过所述基准部件的超声波束的、对所述绘图的所有点而言恒 定的幅值；
[0017]-通过对不同扫描点施加与经之前确定的所述增益校正所校正的所述基准增益相 对应的放大增益，来对待检查物体执行扫描和幅值测量。
[0018] 有利但可选地，根据本发明的方法进一步具有下述特征中的至少一个：
[0019] -根据对所述待检查物体的所述幅值测量推导出该物体的绘图，并且分析得到的 绘图以检测与透射过所述物体的幅值有关的任何异常；
[0020] -所述待检查物体和所述基准部件是轴对称的，所述超声波束的所述曝光方向相 对于对称轴是径向的，且所述基准部件是按所述部件的、在所述基准部件的表面与径向平 面的交叉线处的线进行扫描的；
[0021 ]-所述待检查物体和所述基准部件包括复合材料；
[0022] -透射过所述基准部件的所述恒定的幅值大于所发射的超声波束的幅值的60%， 并且有利地在所述幅值的70%与90%之间，且优选地等于所述幅值的80% ;
[0023]-在对所述基准部件的点进行扫描的同时确定相应点处要作用于所述基准增益的 所述增益校正。
[0024] 本发明还涉及上述检查方法的用途，用于叶片的检查，尤其是对由复合材料构成 并进一步包括附着在它的前缘上的金属加强部的叶片的检查，上述方法用于检测任何粘附 异常或甚至用于检查叶片壳体。
[0025] 本发明的另一个目的是通过超声透射用于实施上述检查方法的物体检查系统，包 括：
[0026]-超声波束的发射探头和所述探头的扫描的控制装置，其适于通过由所述探头发 射的超声波束来执行对所述物体的扫描；
[0027]-超声接收器，其适于将透射过所述物体超声波束转换为电信号；以及
[0028]-处理单元，其包括放大器和控制单元，所述放大器适于将放大增益施加到由所述 接收器得到的所述电信号上，以及所述控制单元被配置为测量所放大信号的幅值并根据幅 值测量值推导出绘图，在该绘图中所述物体按照曝光方向的投影表面的每个点与透射过所 述物体的该点的幅值相关联；
[0029] 所述系统的特征在于，所述控制单元进一步适于：针对使用超声波束以预先确定 的基准增益对基准部件进行扫描所得到的绘图的多个点，确定在相应的扫描点处要作用于 所述基准增益的增益校正，以得到透射过所述基准部件的、对所述绘图的所有点而言恒定 的幅值；以及
[0030] 适于控制所述放大器，以在对所述待检查物体进行所述扫描和所述幅值测量期 间，将与根据所确定的增益校正进行了校正的基准增益相对应的放大增益施加到超声波束 的不同扫描点上。
[0031] 所提出的检查方法允许避免物体的几何形状，使得由检查引起的在绘图上表明的 能量的减少仅仅与物体结构的缺陷相关联。
[0032] 实际上，使用已知的没有缺陷的基准部件使超声接收信号束的增益与曝光点处的 被检查物体的厚度相适应。这样，超声波束的幅值被修改以使得物体看起来呈现恒定的厚 度。结果是透射幅值的变化可以仅产生自所检查物体的缺陷，消除了与物体厚度相关联的 变化。
[0033] 该方法由此检查更快速并且对具有复杂几何形状的部件有改善的可靠性。
【附图说明】
[0034] 本发明的其它特征、目的和优点将从下文中参照以非限制性示例的方式给出的附 图所进行的详细描述中变得明显，在附图中：
[0035] -已经描述的图1示出了涡轮机叶片；
[0036] -图2示意性地示出了使用超声透射的检查系统；
[0037] -图3示出了使用超声透射的检查方法的主要步骤；
[0038] -图4a和图4b分别示出了在超声接收信号的增益校正之前和之后获得的基准叶 片的绘图；