一种超声波残余应力测试方法及设备的制造方法
【专利摘要】本发明提出一种超声波残余应力测试方法及设备，属于焊接残余应力的无损检测领域。所述测试方法是首先建立晶粒度和析出相量与纵波信号衰减度、与临界折射纵波在零应力样中传播时间、与声弹性系数的关系数据库；在进行残余应力测试时，先确定测试区域的纵波信号衰减度，再根据衰减度确定晶粒度和析出相量计算值，进一步计算测试区域的临界折射纵波在零应力拉伸样中传播时间和声弹性系数，最终可得到修正后残余应力。所述测试方法可修正由于焊接不同区域晶粒度与析出相量对声弹性系数，超声波在零应力样中传播时间产生的误差，可显著提高超声波测残余应力的精度。所述设备可实现所述测试方法，达到对超声波残余应力测试结果影响无损修正的效果。
【专利说明】
一种超声波残余应力测试方法及设备
技术领域
[0001] 本发明涉及一种可修正微观组织差异影响的超声波残余应力测试方法及实现该 方法的测试设备，属于焊接残余应力的无损检测领域。
【背景技术】
[0002] 焊接是工业生产中最重要的一种连接方式，焊接质量决定着焊接产品质量，由于 焊接残余应力过大引起的焊接接头破坏是最主要的焊接破坏。焊接接头的残余应力无损检 测对生产实践中优化焊接工艺具有非常重要的指导作用。残余应力的无损检测方法主要有 中子衍射法、同步辐射法、磁粉法、X射线衍射法和超声波检测法。其中，中子衍射法、同步辐 射法设备昂贵，测试成本高，难以用于生产实践中在线检测焊接残余应力;磁粉法残余应力 测试只能用于磁性测量的测试，重复性较差;X射线对残余应力的测试只能测试几十个微米 厚度，对待测样的表面质量要求较高，受到表面的质量状态影响较大。超声波法是近几年来 发展最快的残余应力无损检测方法，具有可以测试深度方向的二维焊接残余应力、测试速 度快、无辐射、设备轻便、成本较低等优点。
[0003] 超声波法测量残余应力属于间接性测量，超声波在待测样中的传播速度与待测样 中的残余应力存在着声弹性关系，即超声波的在待测样中的传播速度和待测样中的残余应 力基本呈现线性关系。依据声弹性原理，若超声波收发换能器距离固定，测得超声波在零应 力样(应力记为σ〇)中的传播时间to和超声波在待测样中的超声传播时间t，根据声时差可求 出待测样的残余应力值σ，即：〇-〇o=A(t - to)，A与材料的自身性质以及收发探头距离决定， 通过单向拉伸标定。
[0004] 但是，不仅待测样中的残余应力会对影响超声波的传播速度，待测样中的微观组 织也会对超声波的传播速度产生影响。由于焊接温度场不同，焊件上会形成焊缝区域(FZ)、 热影响区域(HAZ)和母材区域(BM)，这些区域的微观组织存在较大差异。有些较大的微观组 织差异对超声波传播速度的影响甚至与焊接残余应力对超声波传播速度的影响在同一个 数量级，严重影响超声波残余应力测试方法的测试精度，限制了超声波残余应力测试法的 发展。因此，如何在超声波残余应力测试法中将微观组织对超声波传播速度的影响和残余 应力对超声波传播速度的影响分开，是一个亟需解决的问题。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的是提供一种可修正微观组织差异影响的超声波残余应力测试方法 及实现该方法的测试设备，其可修正由于待测焊件焊缝区域、热影响区域以及母材区域晶 粒度与析出相量对声弹性系数k，超声波在零应力样中传播时间to所产生的巨大误差，可显 著提高超声波对焊接接头残余应力的测试精度。
[0006] 本发明一方面提供了一种超声波残余应力测试方法，其步骤如下：
[0007] Al、准备晶粒度测试样
[0008] Al 1、平行材料乳制或挤压方向切取拉伸样η组，记为N1组，N2组…Nrrf组，1组，每组 拉伸样包括相同拉伸样ra根；
[0009] A12、对Nl组拉伸样不做任何处理，对犯-化组拉伸样进行不同条件热处理、同一组 中的拉伸样热处理条件相同，具体的热处理条件是:犯组拉伸样在温度IVC保温h a小时，N3 组拉伸样在温度IVC保温ha+ Δ匕小时……^且拉伸样在温度Ta°C保温ha+ Δ ha(n-l_2)小 时，拉伸样在温度Ta°C保温ha+ Δ ha(n_2)小时，即得到他_1组晶粒度测试样，其中Δ ha 为相邻两组拉伸样保温时间相差的小时数;N2-Nn组晶粒度测试样经过热处理，可认为是零 应力状态；
[0010] 六13、对见-化组晶粒度测试样进行金相处理，通过显微镜或电子背散射衍射计算出 经过金相处理的他-1组各组中所有晶粒度测试样的晶粒度，并分别取N 1-Nn组各组中所有 晶粒度测试样的晶粒度平均值，分别记为U1，U 2，U3……Un-l,Un;
[0011] A2、建立晶粒度与纵波信号衰减度的关系数据库
[0012] A21、使用纵波平探头对N1-Nn组各组中所有晶粒度测试样分别进行衰减度测试，计 算出N 1-Nn组各组中所有晶粒度测试样的纵波信号衰减度平均值，分别记为M^M2, M3…… Μη-1, Μη；
[0013] A22、根据N2-Nn组各组晶粒度测试样的纵波信号的衰减度平均值(M2，M 3……Mn， Mn)，与N2-POa各组晶粒度测试样的晶粒度平均值(U2，U 3……IV1，Un)，利用最小二乘法建立 晶粒度U与纵波信号衰减度M的关系数据库，Uif(M)J^N1组所有晶粒度测试样的纵波信号 衰减度平均值M 1带入U = f (M)，算出N1组晶粒度测试样的晶粒度计算值IV ;将他组晶粒度测 试样的晶粒度计算值U1'与A13得到的N1组所有晶粒度测试样的晶粒度平均值山进行对比， 如果误差在以内，符合要求，所建立的晶粒度U与纵波信号衰减度M的关系数据库U = f (M)有效;如果误差大于，重新按照A11-A13准备晶粒度测试样品，并按照A21-A22建立 晶粒度U与纵波信号衰减度M的关系数据库，直到满足误差要求；
[0014] A3、建立晶粒度与临界折射纵波在零应力样中传播时间的关系数据库
[0015] A31、分别对N1-Nn组各组中所有晶粒度测试样进行临界折射纵波速度采集，得到临 界折射纵波在见-1组各组晶粒度测试样的平均传播速度，记为V 1Q，V2Q，V3()……V(n-1)()，V n0， 并根据超声波收发换能器间的距离L，计算出临界折射纵波在见-1组各组晶粒度测试样的 平均传播时间，即为临界折射纵波在不同晶粒尺寸的零应力晶粒度测试样中的平均传播时 间，i己为 Tl0，T20，T30......Τ(η-1)0，Τη0;
[0016] Α32、根据临界折射纵波在犯-化组各组晶粒度测试样的平均传播时间（T2Q，T3Q…… IV1)Q，TntJ)，与N2-POa各组晶粒度测试样的晶粒度平均值(U 2，U3……Un，Un)，利用最小二 乘法建立晶粒度U与临界折射纵波在零应力样中传播时间to的关系数据库，t Q=9(U);将见组 所有晶粒度测试样的晶粒度平均值U1带入?β= Φ(υ)，算出临界折射纵波在见组晶粒度测试样 的传播时间计算值T1Q'；将临界折射纵波在N 1组晶粒度测试样的传播时间计算值T1Q'与临界 折射纵波在他组晶粒度测试样的实际平均传播时间T iq进行对比，如果误差在δ2%以内，符 合要求，所建立的晶粒度U与临界折射纵波在零应力样中传播时间to的关系数据库t e=9(U) 有效;如果误差大于，重新按照Α11-Α13准备晶粒度测试样品，并按照Α31-Α32建立晶粒 度U与临界折射纵波在零应力样中传播时间to的关系数据库，直到满足误差要求；
[0017] A4、建立晶粒度与声弹性系数的关系数据库
[0018] A41、分别对N1-Nn组各组中所有晶粒度测试样进行声弹性系数拉伸标定，得到N1- Nn组各组晶粒度测试样的平均声弹性系数，记为K1，K2，K3……K n-^Kn;
[0019] Α42、根据N2-Nn组各组晶粒度测试样的平均声弹性系数(K2，Κ 3……Kn-^KrOjN2-1组各组晶粒度测试样的晶粒度平均值(U 2，U3……IV1，Un )，利用最小二乘法建立晶粒度U 与声弹性系数k的关系数据库，1^ = 〇(1])，将他组所有晶粒度测试样的晶粒度平均值山带入k = Ct(U)，算出N1组晶粒度测试样的声弹性系数计算值心^将他组晶粒度测试样的声弹性系 数计算值心'与N 1组晶粒度测试样的实际平均声弹性系数心进行对比，如果误差在δ3%以 内，符合要求，所建立的晶粒度U与声弹性系数k的关系数据库k = a(U)有效;如果误差大于 如％，重新按照A11-A13准备晶粒度测试样品，并按照A41-A42建立晶粒度U与声弹性系数k 的关系数据库，直到满足误差要求；
[0020] Bl、准备析出相测试样
[0021] BI 1、平行材料乳制或挤压方向切取拉伸样w组，记为W1组，W2组…组，，每组 拉伸样包括相同拉伸样η根；
[0022] Β12、对1组拉伸样不做任何处理，对W2-Wjfl拉伸样进行不同条件热处理、同一组 中的拉伸样热处理条件相同，具体的热处理条件是:12组拉伸样在温度TbtC保温时间hb小 时，W3组拉伸样在温度IVC保温时间hb+ Δ hb小时……Wt1组拉伸样在温度IVC保温时间hb+ Δ hb(w-1-2)小时，1?组拉伸样在温度IVC保温时间hb+ Δ hb(w-2)小时，即得到^?组析出 相测试样，其中△ hb为相邻两组拉伸样保温时间相差的小时数;其中W2-WJl析出相测试样 经过热处理，可认为是零应力状态；
[0023] BUjiW1-Ww组析出相测试样进行金相处理，通过显微镜或电子背散射衍射计算出 经过金相处理的^-^^组各组中所有析出相测试样的析出相量，并分别取W1-Ww组各组中所 有析出相测试样的析出相量平均值，分别记为Pl，P2，P3......Pw-I，Pw;
[0024] B2、建立析出相量与纵波信号衰减度的关系数据库
[0025] B21、使用纵波平探头对W1-Ww组各组中所有析出相测试样分别进行衰减度测试，计 算出W 1-Ww组各组中所有析出相测试样的纵波信号衰减度平均值，分别记为nu，m2，m 3…… ITlw-I ?ITlw ；
[0026] B22、根据W2-Ww组各组析出相测试样的纵波信号的衰减度平均值(m2，m 3…… mw)，与％-^^组各组析出相测试样的析出相量平均值(P2，P3……P^ 1，Pw)，利用最小二乘法建 立析出相量P与纵波信号衰减度M的关系数据库，P = S(M)J^W1组所有析出相测试样的纵波 信号衰减度平均值m带入P = g(M)，算出W1组析出相测试样的析出相量计算值 出相测试样的析出相量计算值丹'与B13得到的W 1组所有析出相测试样的析出相量平均值P1 进行对比，如果误差在Y 以内，符合要求，所建立的析出相量P与纵波信号衰减度M的关 系数据库P = g(M)有效；如果误差大于γ ，重新按照B11-B13准备析出相测试样品，并按 照B21-B22建立析出相量P与纵波信号衰减度M的关系数据库，直到满足误差要求；
[0027] B3、建立析出相量与临界折射纵波在零应力样中传播时间的关系数据库
[0028] B31、分别对W1-Ww组各组中所有析出相测试样进行临界折射纵波速度采集，得到临 界折射纵波在Wl-Ww组各组析出相测试样的平均传播速度，记为VlQ，V2Q，V3Q......V(w-l)t)，VwO，， 并根据超声波收发换能器间的距离L，计算出临界折射纵波在^-^^组各组析出相测试样的 平均传播时间，即为临界折射纵波在不同析出相量的零应力析出相测试样中的平均传播时 间，记为tl0，t20，t30......t(w-l)0，tw0;
[0029] B32、根据临界折射纵波在W2-Ww组各组析出相测试样的平均传播时间（t2Q，t 3Q…… t(W-D0，two)，与12-1|组各组析出相测试样的析出相量平均值(P2，P3……Pt 1，Pw)，利用最小 二乘法建立析出相量P与临界折射纵波在零应力样中传播时间to的关系数据库，to = x(P); 将1组所有析出相测试样的析出相量平均值P1带入to = x(P)，算出临界折射纵波在W1组析 出相测试样的传播时间计算值将临界折射纵波在W1组析出相测试样的传播时间计算 值t 1Q'与临界折射纵波在1组析出相测试样的实际平均传播时间t1Q进行对比，如果误差在 γ 2%以内，符合要求，所建立的析出相量P与临界折射纵波在零应力样中传播时间t〇的关系 数据库t〇 = x(P)有效;如果误差大于γ 2%，重新按照B11-B13准备晶粒度测试样品，并按照 Β31-Β32建立析出相量P与临界折射纵波在零应力样中传播时间to的关系数据库，直到满足 误差要求；
[0030] B4、建立析出相量与声弹性系数的关系数据库
[0031] B41、分别对W1-Ww组各组中所有析出相测试样进行声弹性系数拉伸标定，得到W1-W w组各组析出相测试样的平均声弹性系数，记为Iu，k2，k3……L1，k w;
[0032] B42、根据W2-Ww组各组析出相测试样的平均声弹性系数(k2，k 3……kw-!，kw)，与W2-Ww组各组析出相测试样的析出相量平均值(p 2，p3……Pw+Pw)，利用最小二乘法建立析出相 量P与声弹性系数k的关系数据库，Ic=P(P)J^W 1组所有析出相测试样的析出相量平均值P1 带入k = 0(p)，算出Wi组析出相测试样的声弹性系数计算值ki'，将Wi组析出相测试样的声弹 性系数计算值ki'与W1组析出相测试样的实际平均声弹性系数1^进行对比，如果误差在 γ 3%以内，符合要求，所建立的析出相量P与声弹性系数k的关系数据库k = i3(P)有效;如果 误差大于γ 3%，重新按照B11-B13准备析出相测试样品，并按照B41-B42建立析出相量P与 声弹性系数k的关系数据库，直到满足误差要求；
[0033] C、建立复合数据库
[0034] C1、根据A3步建立的晶粒度U与临界折射纵波在零应力样中传播时间to的关系数 据库％=φ(υ)和B3步建立的析出相量P与临界折射纵波在零应力样中传播时间to的关系数据 库to = x(P)，建立临界折射纵波在零应力样中传播时间to与晶粒度U和析出相量P的复合关 系数据库，to = iKU，P);
[0035] C2、根据A4步建立的晶粒度U与声弹性系数k的关系数据库k = a(U)和M步建立的 析出相量P与声弹性系数k的关系数据库k = i3(P)，建立声弹性系数k与晶粒度U和析出相量P 的复合关系数据库，k= ω (U，P);
[0036] D、测试待测焊件焊接接头的焊接残余应力
[0037] D1、布置待测焊件的超声波残余应力测试区域，所述测试区域包括焊缝区域、热影 响区域和母材区域；
[0038] D2、使用纵波平探头对待测焊件的测试区域进行衰减度测试，计算出测试区域的 纵波信号衰减度，记为Mc;
[0039] D3、调用A2步建立的晶粒度U与纵波信号衰减度M的关系数据库U = f(M)，计算出测 试区域的晶粒度计算值1]。，1]。= €(M。）；
[0040] D4、调用B2步建立的析出相量P与纵波信号衰减度M的关系数据库P = g(M)，计算出 测试区域的析出相量计算值P。，P。= g(M。）；
[0041 ] D5、调用Cl步建立的临界折射纵波在零应力样中传播时间to与晶粒度U和析出相 量P的复合关系数据库，t〇 = !KU，P)，计算出测试区域的临界折射纵波在零应力拉伸样中传
[0042] D6、调用C2步建立的声弹性系数k与晶粒度U和析出相量P的复合关系数据库，k = ω (U，P)，计算出测试区域的声弹性系数kc，kc= ω (UC，PC)
[0043] D7、采集待测焊件的测试区域的临界折射纵波速度v。，并根据超声波收发换能器 间的距离L，得到临界折射纵波在测试区域的传播时间tc-L/v。；
[0044] D8、根据D5步得到的测试区域的临界折射纵波在零应力拉伸样中传播时间tcQ、D6 步得到的测试区域的声弹性系数k。和D7步得到的临界折射纵波在测试区域的传播时间t。， 计算待测焊件测试区域的焊接残余应力
[0045] 与现有技术相比，本发明方法的有益效果是：
[0046] (1)通过建立晶粒度与纵波信号衰减度的关系数据库U = f(M)、晶粒度与临界折射 纵波在零应力样中传播时间的关系数据库％=9(U)和晶粒度与声弹性系数的关系数据库k = a(U)，消除晶粒度对声弹性系数k和临界折射纵波初始传播时间to影响；
[0047] (2)通过建立析出相量与纵波信号衰减度的关系数据库P = g(M)、析出相量与临界 折射纵波在零应力样中传播时间的关系数据库to = x(P)和析出相量与声弹性系数的关系 数据库k = i3(P)，消除析出相量对声弹性系数k和临界折射纵波初始传播时间to影响；
[0048] (3)通过建立临界折射纵波在零应力样中传播时间to与晶粒度U和析出相量P的复 合关系数据库，to = !KU，P)、声弹性系数k与晶粒度U和析出相量P的复合关系数据库，k=co (U，P)，同时消除在实际测量中待测焊件的析出相量和晶粒度对声弹性系数k和临界折射纵 波初始传播时间to影响，显著提高了超声波对焊接接头残余应力的测试精度。
[0049] 进一步，本发明所述步骤All中平行材料乳制或挤压方向切取拉伸样η组的组数η 不小于4。拉伸试样组数小于4,数据量较小，容易受到偶然误差的影响，拉伸样组数η越高， 越容易降低偶然误差影响。
[0050] 进一步，本发明所述步骤All中平行材料乳制或挤压方向切取拉伸样η组，每组拉 伸样包括拉伸样根的根数ra不小于3。每组拉伸样的实验结果最终会被计算成平均值，小于 3的数据量同样容易受到偶然误差影响，大于3的拉伸样可以去掉离散性较大的样，同时保 证剩余数据量相对充足。
[0051 ] 进一步，本发明所述步骤Al 2中对N2-Nn组拉伸样进行不同条件热处理，犯组拉伸样 在温度TatC保温ha小时中的保温温度IVC为所测试拉伸样材料的晶粒长大温度，如铝合金 为350-550°C，45号钢大于1200°。稍高于或等于晶粒长大温度进行保温，可以相对较快时间 保证晶粒长大，提尚实验效率。
[0052] 进一步，本发明所述步骤Al 2中对N2-Nn组拉伸样进行不同条件热处理，犯组拉伸样 在温度IVC保温ha小时中的保温时间ha小时的保温小时数ha为能够保证他组拉伸样得到均 匀晶粒度所需的时间，如铝合金为0.2-0.5h。拉伸样具有一定厚度，保温时间太短容易造成 拉伸样内外部晶粒度差异较大，足够的保温时间 ha使拉伸样内外部晶粒度相对一致。
[0053]进一步，本发明所述步骤A12中相邻两组拉伸样保温时间相差的小时数Aha为能 够保证相邻两组拉伸样间存在10-30%的晶粒度差异的时间，如铝合金为0.2-0.3h。相邻拉 伸样之间的晶粒度太小，实验的测试的结果有可能会被偶然因素覆盖，10-30%的较高晶粒 度差异足以避免偶然因素对实验结果影响。
[0054] 进一步，本发明所述步骤A22中验证晶粒度U与纵波信号衰减度M的关系数据库U = f (M)是否有效设置的误差值为5-10% W = ^M)关系数据库将用于后期对超声波应力 测试的修正，如果关系数据库存在较大误差，会降低修正效果的可靠性，5-10%的误差为目 前通过衰减度表征晶粒度较低的表征误差。
[0055] 进一步，本发明所述步骤A32中验证晶粒度U与临界折射纵波在零应力样中传播时 间to的关系数据库％=Φ(υ)是否有效设置的误差值δ 2%为5-10%<Λ=Φ(υ)关系数据库将用于 后期对超声波应力测试的修正，如果关系数据库存在较大误差，会降低修正效果的可靠性， 5-10%的误差相对较小不会降低修正结果的可靠性。
[0056]进一步，本发明所述步骤Α42中验证晶粒度U与声弹性系数k的关系数据库k = a(U) 是否有效设置的误差值S3%为5-15% Λ = α(υ)关系数据库将用于后期对超声波应力测试 的修正，如果关系数据库存在较大误差，会降低修正效果的可靠性，5-15%的误差相对较小 不会降低修正结果的可靠性。
[0057]进一步，本发明所述步骤BI 1中平行材料乳制或挤压方向切取拉伸样w组的组数w 不小于4。拉伸试样组数小于4,数据量较小，容易受到偶然误差的影响，拉伸样组数η越高， 越容易降低偶然误差影响。
[0058]进一步，本发明所述步骤Bll中平行材料乳制或挤压方向切取拉伸样w组，每组拉 伸样包括的拉伸样根数η不小于3。每组拉伸样的实验结果最终会被计算成平均值，小于3 的数据量同样容易受到偶然误差影响，大于3的拉伸样可以去掉离散性较大的样，同时保证 剩余数据量相对充足。
[0059] 进一步，本发明所述步骤B12中对N2-Nn组拉伸样进行不同条件热处理，犯组拉伸样 在温度Tb tC保温hb小时中的保温温度Tb tC为所测试拉伸样的析出相量改变温度，如铝合金 析出相量改变温度为120-250Γ。稍高于或等于析出相量变化温度进行保温，可以保证析出 相量快速变化，提高实验效率。
[0060] 进一步，本发明所述步骤B12中对N2-Nn组拉伸样进行不同条件热处理，犯组拉伸样 在温度IVC保温hb小时中的保温时间hb小时的保温小时数hb为能够保证他组拉伸样与未进 行热处理的拉伸样之间存在5-15%的析出相量差异的时间，如错合金为2h左右。析出相量 对超声波应力测试结果的影响相对较小，较高的5-15%析出相量差异可以降低后期数据库 误差。
[0061] 进一步，本发明所述步骤B12中相邻两组拉伸样保温时间相差的小时数Ahb为只 要能够保证相邻两组拉伸样间存在具有10-30%的析出相量差异的时间，如铝合金为2h左 右。相邻拉伸样之间的析出相量差距太小，实验的测试的结果有可能会被偶然因素覆盖， 10-30%的较高析出相量差异足以避免偶然因素对实验结果影响。
[0062]进一步，本发明所述步骤B22中验证析出相量P与纵波信号衰减度M的关系数据库P = g(M)是否有效设置的误差值γ 为5-10% I = S(M)关系数据库将用于后期对超声波应 力测试的修正，如果关系数据库存在较大误差，会降低修正效果的可靠性，5-10%的误差相 对较小不会降低修正结果的可靠性。
[0063]进一步，本发明所述步骤B32中验证析出相量P与临界折射纵波在零应力样中传播 时间to的关系数据库t〇 = x(P)是否有效设置的误差值γ 2%为5-10% Jo = X(P)关系数据库 将用于后期对超声波应力测试的修正，如果关系数据库存在较大误差，会降低修正效果的 可靠性，5-10%的误差相对较小不会降低修正结果的可靠性。
[0064] 进一步，本发明所述步骤M2中验证析出相量P与声弹性系数k的关系数据库k = 0 (P)是否有效设置的误差值γ 3%为5-15% Λ = β(Ρ)关系数据库将用于后期对超声波应力 测试的修正，如果关系数据库存在较大误差，会降低修正效果的可靠性，5-15%的误差相对 较小不会降低修正结果的可靠性。
[0065] 本发明另一方面提供了一种超声波残余应力测试设备，包括超声换能器组、超声 波集成板卡和控制模块，所述超声换能器组包括用于向待测焊件的测试区域发射临界折射 纵波的临界折射纵波激发探头和用于接收临界折射波的临界折射纵波接收探头，其结构特 点是:所述超声换能器组还包括纵波平探头，用于对待测焊件的测试区域进行衰减度测试， 即向待测焊件的测试区域发射超声波纵波信号并接收纵波回波信号；
[0066] 所述超声波集成板卡的具体结构是：
[0067]超声波信号激发模块，与临界折射纵波激发探头和纵波平探头连接，用于激发临 界折射纵波激发探头发射临界折射纵波，激发纵波平探头发射超声波纵波信号；
[0068] 超声波信号采集模块，与临界折射纵波接收探头和纵波平探头连接，用于采集临 界折射纵波接收探头接收的临界折射纵波和纵波平探头接收的超声波纵波信号；
[0069] 数据库模块，包括晶粒度与纵波信号衰减度的关系数据库、晶粒度与临界折射纵 波在零应力样中传播时间的关系数据库、晶粒度与声弹性系数的关系数据库、析出相量与 纵波信号衰减度的关系数据库、析出相量与临界折射纵波在零应力样中传播时间的关系数 据库、析出相量与声弹性系数的关系数据库、析出相量和晶粒度与声弹性系数复合的关系 数据库、析出相量和晶粒度与超声波零应力样中传播时间的复合关系数据库；
[0070] 超声波信号处理模块，用于处理纵波平探头发射和接收的超声波纵波信号和临界 折射纵波接收探头接收的临界折射纵波信号，根据纵波平探头发射和接收的超声波纵波信 号计算出测试区域的纵波衰减度值;然后调用数据库模块中的关系数据库，计算测试区域 的残余应力值；
[0071 ]所述控制模块用于指令控制超声波集成板卡中每一个模块。
[0072]本发明设备的操作方法是：
[0073]首先，通过控制模块依次控制超声波集成板卡的超声波信号激发模块激发纵波平 探头发射超声波纵波信号，超声波信号采集模块采集纵波平探头接收的纵波回波信号，并 将所述纵波平探头发射的超声波纵波信号和接收的纵波回拨信号传给超声波信号处理模 块。然后，通过控制模块依次控制多通道超声卡的超声波信号激发模块激发临界折射纵波 激发探头发射临界折射纵波，超声波信号采集模块采集临界折射纵波接收探头接收的临界 折射纵波，并将所述临界折射纵波激发探头发射的临界折射纵波信号和临界折射纵波接收 探头接收的临界折射纵波信号传给超声波信号处理模块。控制模块控制超声波信号处理模 块根据接收的纵波平探头发射的超声波纵波信号和接收的纵波回拨信号计算测试区域的 纵波衰减度值，并根据临界折射纵波激发探头发射的临界折射纵波信号和临界折射纵波接 收探头接收的临界折射纵波信号，调用数据库模块中的关系数据库，计算测试区域的残余 应力值。
[0074]与现有技术相比，本发明设备的有益效果是:本发明设备只需在现有的超声波残 余应力测试设备的基础上，增加纵波平探头，再对软件操作部分进行扩展编程，即可达到修 正由于待测焊件的焊缝区域、热影响区域以及母材区域微观组织差异对超声波残余应力测 试的影响的目的，实现了对超声波残余应力测试结果的无损修正，便于测试现场使用。
【附图说明】
[0075]图1为本发明实施例一超声波残余应力测试设备的整体结构示意图。
[0076]图2为本发明实施例一验证试验中测试区域的分布示意图 [0077]图3为本发明实施例一验证试验的测试结果对比图。
【具体实施方式】
[0078] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完 整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于 本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他 实施例，都属于本发明保护的范围。
[0079] 实施例一
[0080] 本发明的一种【具体实施方式】是:一种超声波残余应力测试方法，其步骤如下：
[00811 Al、准备晶粒度测试样
[0082] Al 1、平行材料乳制或挤压方向切取拉伸样η组，记为N1组，N2组…Nrrf组，1组，每组 拉伸样包括相同拉伸样ra根；
[0083] A12、对Nl组拉伸样不做任何处理，对犯-化组拉伸样进行不同条件热处理、同一组 中的拉伸样热处理条件相同，具体的热处理条件是:犯组拉伸样在温度IVC保温ha小时，N3 组拉伸样在温度IVC保温ha+ Δ匕小时……^且拉伸样在温度Ta°C保温ha+ Δ ha(n-l_2)小 时，拉伸样在温度Ta°C保温ha+ Δ ha(n_2)小时，即得到他_1组晶粒度测试样，其中Δ ha 为相邻两组拉伸样保温时间相差的小时数;N2-Nn组晶粒度测试样经过热处理，可认为是零 应力状态；
[0084]六13、对见-化组晶粒度测试样进行金相处理，通过显微镜或电子背散射衍射计算出 经过金相处理的他-1组各组中所有晶粒度测试样的晶粒度，并分别取N1-Nn组各组中所有 晶粒度测试样的晶粒度平均值，分别记为U 1，U2，U3……Un-l,Un;
[0085] A2、建立晶粒度与纵波信号衰减度的关系数据库
[0086] A21、使用纵波平探头对N1-Nn组各组中所有晶粒度测试样分别进行衰减度测试，计 算出N 1-Nn组各组中所有晶粒度测试样的纵波信号衰减度平均值，分别记为M^M2, M3…… Μη-1, Μη；
[0087] A22、根据N2-Nn组各组晶粒度测试样的纵波信号的衰减度平均值(M2，M 3……Mn， Mn)，与N2-POa各组晶粒度测试样的晶粒度平均值(U2，U 3……IV1，Un)，利用最小二乘法建立 晶粒度U与纵波信号衰减度M的关系数据库，Uif(M)J^N1组所有晶粒度测试样的纵波信号 衰减度平均值M 1带入U = f (M)，算出N1组晶粒度测试样的晶粒度计算值IV ;将他组晶粒度测 试样的晶粒度计算值U1'与A13得到的N1组所有晶粒度测试样的晶粒度平均值山进行对比， 如果误差在以内，符合要求，所建立的晶粒度U与纵波信号衰减度M的关系数据库U = f (M)有效;如果误差大于，重新按照A11-A13准备晶粒度测试样品，并按照A21-A22建立 晶粒度U与纵波信号衰减度M的关系数据库，直到满足误差要求；
[0088] A3、建立晶粒度与临界折射纵波在零应力样中传播时间的关系数据库
[0089] A31、分别对N1-Nn组各组中所有晶粒度测试样进行临界折射纵波速度采集，得到临 界折射纵波在见-1组各组晶粒度测试样的平均传播速度，记为V 1Q，V2Q，V3()……V(n-1)()，V n0， 并根据超声波收发换能器间的距离L，计算出临界折射纵波在见-1组各组晶粒度测试样的 平均传播时间，即为临界折射纵波在不同晶粒尺寸的零应力晶粒度测试样中的平均传播时 间，i己为 Tl0，T20，T30......Τ(η-1)0，Τη0;
[0090] Α32、根据临界折射纵波在犯-化组各组晶粒度测试样的平均传播时间（T2Q，T3Q…… IV1)Q，TntJ)，与N2-POa各组晶粒度测试样的晶粒度平均值(U 2，U3……Un，Un)，利用最小二 乘法建立晶粒度U与临界折射纵波在零应力样中传播时间to的关系数据库，t D=(P(U);将见组 所有晶粒度测试样的晶粒度平均值山带入^)=^?^)，算出临界折射纵波在见组晶粒度测试样 的传播时间计算值T 1Q'；将临界折射纵波在N1组晶粒度测试样的传播时间计算值T1Q'与临界 折射纵波在他组晶粒度测试样的实际平均传播时间T iq进行对比，如果误差在δ2%以内，符 合要求，所建立的晶粒度U与临界折射纵波在零应力样中传播时间to的关系数据库te^U) 有效;如果误差大于，重新按照A11-A13准备晶粒度测试样品，并按照A31-A32建立晶粒 度U与临界折射纵波在零应力样中传播时间to的关系数据库，直到满足误差要求；
[0091 ] A4、建立晶粒度与声弹性系数的关系数据库
[0092] A41、分别对N1-Nn组各组中所有晶粒度测试样进行声弹性系数拉伸标定，得到N1- Nn组各组晶粒度测试样的平均声弹性系数，记为K1，K2，K3……K n-^Kn;
[0093] Α42、根据N2-Nn组各组晶粒度测试样的平均声弹性系数(K2，Κ 3……Κη-!，Κη)，与N2- 1组各组晶粒度测试样的晶粒度平均值(U2，U3……IV1，U n )，利用最小二乘法建立晶粒度U 与声弹性系数k的关系数据库，1^=〇(1])，将他组所有晶粒度测试样的晶粒度平均值山带入k = Ct(U)，算出N1组晶粒度测试样的声弹性系数计算值心^将他组晶粒度测试样的声弹性系 数计算值心'与N 1组晶粒度测试样的实际平均声弹性系数心进行对比，如果误差在δ3%以 内，符合要求，所建立的晶粒度U与声弹性系数k的关系数据库k = a(U)有效;如果误差大于 如％，重新按照A11-A13准备晶粒度测试样品，并按照A41-A42建立晶粒度U与声弹性系数k 的关系数据库，直到满足误差要求；
[0094] Bl、准备析出相测试样
[0095] BI 1、平行材料乳制或挤压方向切取拉伸样w组，记为W1组，W2组…组，Wdl，每组 拉伸样包括相同拉伸样η根；
[0096] Bl 2、对1组拉伸样不做任何处理，对W2-WJl拉伸样进行不同条件热处理、同一组 中的拉伸样热处理条件相同，具体的热处理条件是:12组拉伸样在温度TbtC保温时间hb小 时，W3组拉伸样在温度IVC保温时间hb+ Δ hb小时……Wt1组拉伸样在温度IVC保温时间hb+ Δ hb(w-1-2)小时，1?组拉伸样在温度IVC保温时间hb+ Δ hb(w-2)小时，即得到^?组析出 相测试样，其中△ hb为相邻两组拉伸样保温时间相差的小时数;其中W2-WJl析出相测试样 经过热处理，可认为是零应力状态；
[0097] BUjiW1-Ww组析出相测试样进行金相处理，通过显微镜或电子背散射衍射计算出 经过金相处理的^-^^组各组中所有析出相测试样的析出相量，并分别取W1-Ww组各组中所 有析出相测试样的析出相量平均值，分别记为Pl，P2，P3......Pw-I，Pw;
[0098] B2、建立析出相量与纵波信号衰减度的关系数据库
[0099] B21、使用纵波平探头对W1-Ww组各组中所有析出相测试样分别进行衰减度测试，计 算出W 1-Ww组各组中所有析出相测试样的纵波信号衰减度平均值，分别记为nu，m2，m 3…… ITlw-I ?ITlw ；
[0100] B22、根据W2-Ww组各组析出相测试样的纵波信号的衰减度平均值(m2，m3…… mw)，与％-^^组各组析出相测试样的析出相量平均值(P2，P3……P^ 1，Pw)，利用最小二乘法建 立析出相量P与纵波信号衰减度M的关系数据库，P = S(M)J^W1组所有析出相测试样的纵波 信号衰减度平均值m带入P = g(M)，算出W1组析出相测试样的析出相量计算值 出相测试样的析出相量计算值丹'与B13得到的W 1组所有析出相测试样的析出相量平均值P1 进行对比，如果误差在Y 以内，符合要求，所建立的析出相量P与纵波信号衰减度M的关 系数据库P = g(M)有效；如果误差大于γ ，重新按照B11-B13准备析出相测试样品，并按 照B21-B22建立析出相量P与纵波信号衰减度M的关系数据库，直到满足误差要求；
[0101] B3、建立析出相量与临界折射纵波在零应力样中传播时间的关系数据库
[0102] B31、分别对W1-Ww组各组中所有析出相测试样进行临界折射纵波速度采集，得到临 界折射纵波在Wl-Ww组各组析出相测试样的平均传播速度，记为VlQ，V2Q，V3Q......V(w-l)t)，VwO，， 并根据超声波收发换能器间的距离L，计算出临界折射纵波在^-^^组各组析出相测试样的 平均传播时间，即为临界折射纵波在不同析出相量的零应力析出相测试样中的平均传播时 间，记为tl0，t20，t30......t(w-l)0，tw0;
[0103] B32、根据临界折射纵波在W2-Ww组各组析出相测试样的平均传播时间（t2Q，t 3Q…… t(W-D0，two)，与12-1|组各组析出相测试样的析出相量平均值(P2，P3……Pt 1，Pw)，利用最小 二乘法建立析出相量P与临界折射纵波在零应力样中传播时间to的关系数据库，to = x(P); 将1组所有析出相测试样的析出相量平均值P1带入to = x(P)，算出临界折射纵波在W1组析 出相测试样的传播时间计算值将临界折射纵波在W1组析出相测试样的传播时间计算 值t 1Q'与临界折射纵波在1组析出相测试样的实际平均传播时间t1Q进行对比，如果误差在 γ 2%以内，符合要求，所建立的析出相量P与临界折射纵波在零应力样中传播时间t〇的关系 数据库t〇 = x(P)有效;如果误差大于γ 2%，重新按照B11-B13准备晶粒度测试样品，并按照 Β31-Β32建立析出相量P与临界折射纵波在零应力样中传播时间to的关系数据库，直到满足 误差要求；
[0104] B4、建立析出相量与声弹性系数的关系数据库
[0105] B41、分别对W1-Ww组各组中所有析出相测试样进行声弹性系数拉伸标定，得到W1-W w组各组析出相测试样的平均声弹性系数，记为Iu，k2，k3……L1，k w;
[0106] B42、根据W2-Ww组各组析出相测试样的平均声弹性系数(k2，k 3……!^!，!^，与％-Ww组各组析出相测试样的析出相量平均值(P2，P 3……Pw+Pw)，利用最小二乘法建立析出相 量P与声弹性系数k的关系数据库，Ic=P(P)J^W1组所有析出相测试样的析出相量平均值P 1 带入k = P(P)，算出Wi组析出相测试样的声弹性系数计算值ki'，将Wi组析出相测试样的声弹 性系数计算值ki'与W1组析出相测试样的实际平均声弹性系数1^进行对比，如果误差在 γ 3%以内，符合要求，所建立的析出相量P与声弹性系数k的关系数据库k = i3(P)有效;如果 误差大于γ 3%，重新按照B11-B13准备析出相测试样品，并按照B41-B42建立析出相量P与 声弹性系数k的关系数据库，直到满足误差要求；
[0107] c、建立复合数据库
[0108] C1、根据A3步建立的晶粒度U与临界折射纵波在零应力样中传播时间to的关系数 据库?β=φ(υ)和B3步建立的析出相量P与临界折射纵波在零应力样中传播时间to的关系数据 库to = x(P)，建立临界折射纵波在零应力样中传播时间to与晶粒度U和析出相量P的复合关 系数据库，to = iKU，P);
[0109] C2、根据A4步建立的晶粒度U与声弹性系数k的关系数据库k = a(U)和M步建立的 析出相量P与声弹性系数k的关系数据库k = i3(P)，建立声弹性系数k与晶粒度U和析出相量P 的复合关系数据库，k= ω (U，P);
[0110] D、测试待测焊件焊接接头的焊接残余应力
[0111] D1、布置待测焊件的超声波残余应力测试区域，所述测试区域包括焊缝区域、热影 响区域和母材区域。
[0112] D2、使用纵波平探头对待测焊件的测试区域进行衰减度测试，计算出测试区域的 纵波信号衰减度，记为Mc;
[0113] D3、调用A2步建立的晶粒度U与纵波信号衰减度M的关系数据库U = f (M)，计算出测 试区域的晶粒度计算值1]。，1]。= €(M。）；
[0114] D4、调用B2步建立的析出相量P与纵波信号衰减度M的关系数据库P = g(M)，计算出 测试区域的析出相量计算值P。，P。= g(M。）；
[0115] D5、调用Cl步建立的临界折射纵波在零应力样中传播时间to与晶粒度U和析出相 量P的复合关系数据库，to = !KU，P)，计算出测试区域的临界折射纵波在零应力拉伸样中传
[0116] D6、调用C2步建立的声弹性系数k与晶粒度U和析出相量P的复合关系数据库，k = ω (U，P)，计算出测试区域的声弹性系数kc，kc= ω (UC，PC)
[0117] D7、采集待测焊件的测试区域的临界折射纵波速度v。，并根据超声波收发换能器 间的距离L，得到临界折射纵波在测试区域的传播时间tc-L/v。；
[0118] D8、根据D5步得到的测试区域的临界折射纵波在零应力拉伸样中传播时间tcQ、D6 步得到的测试区域的声弹性系数k。和D7步得到的临界折射纵波在测试区域的传播时间t。， 计算待测焊件测试区域的焊接残余应力 c 〇0'
[0119] 本例中所述步骤All中平行材料乳制或挤压方向切取拉伸样η组的组数η为5。所述 步骤All中平行材料乳制或挤压方向切取拉伸样η组，每组拉伸样包括拉伸样根的根数^为 4。所述步骤Al 2中对N2-Nn组拉伸样进行不同条件热处理，犯组拉伸样在温度IVC保温ha小时 中的保温温度Ta °C为所测试拉伸样材料的晶粒长大温度。所述步骤A12中对犯-1组拉伸样 进行不同条件热处理，％组拉伸样在温度IVC保温h a小时中的保温时间匕小时的保温小时 数匕为能够保证他组拉伸样得到均匀晶粒度所需的时间。所述步骤A12中相邻两组拉伸样保 温时间相差的小时数Ah a为能够保证相邻两组拉伸样间存在25%的晶粒度差异的时间。所 述步骤A22中验证晶粒度U与纵波信号衰减度M的关系数据库U = f(M)是否有效设置的误差 值δ!%为8%。所述步骤A32中验证晶粒度U与临界折射纵波在零应力样中传播时间to的关系 数据库4=Φ(υ)是否有效设置的误差值δ 2%为8%。所述步骤A42中验证晶粒度U与声弹性系 数k的关系数据库k = a(U)是否有效设置的误差值δ3%为12%。
[0120]本例中所述步骤Bll中平行材料乳制或挤压方向切取拉伸样w组的组数w为5。所述 步骤Bll中平行材料乳制或挤压方向切取拉伸样w组，每组拉伸样包括的拉伸样根数rb为4。 所述步骤B12中对N 2-Nn组拉伸样进行不同条件热处理，他组拉伸样在温度Tb °C保温hb小时中 的保温温度Tb °C为所测试拉伸样的析出相量改变温度。所述步骤B12中对N2-Nn组拉伸样进 行不同条件热处理，犯组拉伸样在温度IVC保温h b小时中的保温时间hb小时的保温小时数hb 为能够保证犯组拉伸样与未进行热处理的拉伸样之间存在12%的析出相量差异的时间。所 述步骤B12中相邻两组拉伸样保温时间相差的小时数△ hb为只要能够保证相邻两组拉伸样 间存在具有25 %的析出相量差异的时间。所述步骤B22中验证析出相量P与纵波信号衰减度 M的关系数据库P = g(M)是否有效设置的误差值γι%为8%。所述步骤B32中验证析出相量P 与临界折射纵波在零应力样中传播时间to的关系数据库t〇 = x(P)是否有效设置的误差值 γ 2%为8%。所述步骤M2中验证析出相量P与声弹性系数k的关系数据库k=i3(P)是否有效 设置的误差值γ 3%为12%。
[0121]图1示出，一种实现上述超声波残余应力测试方法的超声波残余应力测试设备，包 括超声换能器组、超声波集成板卡2.0和控制模块3.0,所述超声换能器组包括用于向待测 焊件的测试区域发射临界折射纵波的临界折射纵波激发探头1.1和用于接收临界折射波的 临界折射纵波接收探头1.2，其结构特点是:所述超声换能器组还包括用于对待测焊件的测 试区域进行衰减度测试的纵波平探头1.3;
[0122] 所述超声波集成板卡2.0的具体结构是：
[0123] 超声波信号激发模块2.1，与临界折射纵波激发探头1.1和纵波平探头1.3连接，用 于激发临界折射纵波激发探头1.1发射临界折射纵波，激发纵波平探头1.3发射超声波纵波 信号；
[0124] 超声波信号采集模块2.2，与临界折射纵波接收探头1.2和纵波平探头1.3连接，用 于采集临界折射纵波接收探头1.2接收的临界折射纵波和纵波平探头1.3接收的超声波纵 波信号；
[0125] 数据库模块2.3,包括晶粒度与纵波信号衰减度的关系数据库、晶粒度与临界折射 纵波在零应力样中传播时间的关系数据库、晶粒度与声弹性系数的关系数据库，析出相量 与纵波信号衰减度的关系数据库、析出相量与临界折射纵波在零应力样中传播时间的关系 数据库、析出相量与声弹性系数的关系数据库，析出相量和晶粒度与声弹性系数复合的关 系数据库，析出相量和晶粒度与超声波零应力样中传播时间的复合关系数据库；
[0126] 超声波信号处理模块2.4,用于处理纵波平探头1.3发射和接收的超声波纵波信号 和临界折射纵波接收探头1.2接收的临界折射纵波信号，根据纵波平探头1.3发射和接收的 超声波纵波信号计算出测试区域的纵波衰减度值;然后调用数据库模块2.3中的关系数据 库，计算测试区域的残余应力值；
[0127] 所述控制模块3.0用于指令控制超声波集成板卡2.0中每一个模块。图中，阴影部 分表示测试区域。
[0128] 本发明的使用效果可以通过以下试验得到验证和说明：
[0129] 选取材料为铝合金A7N01S-T5，按照本实施例步骤A-C建立晶粒度与纵波信号衰减 度的关系数据库、晶粒度与临界折射纵波在零应力样中传播时间的关系数据库、晶粒度与 声弹性系数的关系数据库，析出相量与纵波信号衰减度的关系数据库、析出相量与临界折 射纵波在零应力样中传播时间的关系数据库、析出相量与声弹性系数的关系数据库，析出 相量和晶粒度与声弹性系数复合的关系数据库，析出相量和晶粒度与超声波零应力样中传 播时间的复合关系数据库。在所述步骤A12中对N 2-Nn组拉伸样进行不同条件热处理，N2组拉 伸样在温度350°C保温0.25小时。所述步骤A12中相邻两组拉伸样保温时间相差的小时数Δ 匕为0.25小时。所述步骤B12中对N2-Nn组拉伸样进行不同条件热处理，犯组拉伸样在温度 200°C保温2小时。所述步骤B12中相邻两组拉伸样保温时间相差的小时数Δ hb为2h。
[0130] 选取铝合金A7N01S-T5,尺寸为700*250mm的相同的两块焊接试板(所有的焊接参 数均相同），按照图2在两块焊接试板上布置测试区域，所述测试区域包括焊缝区域A、热影 响区域B和母材区域C。图中，黑点si为超声波残余应力测试区域中心，圆圈s2表示盲孔法残 余应力测试区域中心，图的右侧为局部放大部分。对其中一块焊接试板，先用传统的超声波 残余应力测试法测试焊接试板上各个超声波残余应力测试区域中心si的残余应力（图3中 标识为单LCR波测试），再用本实施例的超声测试设备按照步骤D2-D8测试并计算各个超声 波残余应力测试区域中心si的残余应力（图3中标识为复合系统测试）。对另一块焊接试板， 用盲孔法测试盲孔法残余应力测试区域中心s2的残余应力（图3中标识为盲孔法测试）。测 试结果如图3所示，传统的超声波残余应力测试法得到的在焊缝区域、热影响区域的测试结 果与盲孔法具有非常大的差异，在远离焊缝的母材区域测试结果差异性较小，这是由于传 统的超声波残余应力测试法在计算残余应力时，采用母材的声弹性系数和超声波零应力样 中传播时间，而焊缝区域和热影响区域与母材区域之间的微观组织存在非常大的差异性。 而使用本实施例的测试方法，得到的焊缝区域、热影响区域以及母材区域的残余应力测试 结果，均与盲孔法的差异性较小，这是由于本发明方法在计算残余应力时，采用的声弹性系 数和超声波零应力样中传播时间是根据微观组织(晶粒度和析出相量)而定，有效修正了焊 缝区域、热影响区域和母材区域的晶粒度与析出相量对声弹性系数，超声波在零应力样中 传播时间所产生的巨大误差，可显著提高超声波对焊接接头残余应力的测试精度。
[0131] 实施例二
[0132] 本实施例的超声波残余应力测试方法与实施例一基本相同，仅仅是步骤中参数的 选择不同，本实施例中各个步骤参数的选择如下：
[0133] 本例中所述步骤All中平行材料乳制或挤压方向切取拉伸样η组的组数η为4。所述 步骤All中平行材料乳制或挤压方向切取拉伸样η组，每组拉伸样包括拉伸样根的根数^为 3。所述步骤Α12中对N 2-Nn组拉伸样进行不同条件热处理，犯组拉伸样在温度IVC保温ha小时 中的保温温度T a °C为所测试拉伸样材料的晶粒长大温度。所述步骤A12中对犯-1组拉伸样 进行不同条件热处理，％组拉伸样在温度IVC保温h a小时中的保温时间匕小时的保温小时 数匕为能够保证他组拉伸样得到均匀晶粒度所需的时间。所述步骤A12中相邻两组拉伸样保 温时间相差的小时数Ah a为能够保证相邻两组拉伸样间存在15%的晶粒度差异的时间。所 述步骤A22中验证晶粒度U与纵波信号衰减度M的关系数据库U = f(M)是否有效设置的误差 值δ!%为7%。所述步骤A32中验证晶粒度U与临界折射纵波在零应力样中传播时间to的关系 数据库％=<p(U)是否有效设置的误差值δ 2%为7%。所述步骤A42中验证晶粒度U与声弹性系 数k的关系数据库k = a(U)是否有效设置的误差值δ3%为8%。
[0134] 本例中所述步骤Bll中平行材料乳制或挤压方向切取拉伸样w组的组数w为4。所述 步骤BI 1中平行材料乳制或挤压方向切取拉伸样w组，每组拉伸样包括的拉伸样根数rb为3。 所述步骤B12中对N2-Nn组拉伸样进行不同条件热处理，他组拉伸样在温度Tb °C保温hb小时中 的保温温度Tb °C为所测试拉伸样的析出相量改变温度。所述步骤B12中对N2-Nn组拉伸样进 行不同条件热处理，犯组拉伸样在温度IVC保温h b小时中的保温时间hb小时的保温小时数hb 为能够保证％组拉伸样与未进行热处理的拉伸样之间存在8%的析出相量差异的时间。所 述步骤B12中相邻两组拉伸样保温时间相差的小时数△ hb为只要能够保证相邻两组拉伸样 间存在具有15 %的析出相量差异的时间。所述步骤B22中验证析出相量P与纵波信号衰减度 M的关系数据库P = g(M)是否有效设置的误差值γι%为7%。所述步骤B32中验证析出相量P 与临界折射纵波在零应力样中传播时间to的关系数据库t〇 = x(P)是否有效设置的误差值 γ 2%为7%。所述步骤M2中验证析出相量P与声弹性系数k的关系数据库k=i3(P)是否有效 设置的误差值γ 3 %为8 %。
[0135] 本实施例中实现上述超声波残余应力测试方法的超声波残余应力测试设备与实 施例一完全相同，此处不再重复。
[0136] 实施例三
[0137] 本实施例的超声波残余应力测试方法与实施例一基本相同，仅仅是步骤中参数的 选择不同，本实施例中各个步骤参数的选择如下：
[0138] 本例中所述步骤All中平行材料乳制或挤压方向切取拉伸样η组的组数η为6。所述 步骤All中平行材料乳制或挤压方向切取拉伸样η组，每组拉伸样包括拉伸样根的根数^为 5。所述步骤Al 2中对N2-Nn组拉伸样进行不同条件热处理，犯组拉伸样在温度IVC保温ha小时 中的保温温度Ta °C为所测试拉伸样材料的晶粒长大温度。所述步骤A12中对犯-1组拉伸样 进行不同条件热处理，％组拉伸样在温度IVC保温h a小时中的保温时间匕小时的保温小时 数匕为能够保证他组拉伸样得到均匀晶粒度所需的时间。所述步骤A12中相邻两组拉伸样保 温时间相差的小时数Ah a为能够保证相邻两组拉伸样间存在10%的晶粒度差异的时间。所 述步骤A22中验证晶粒度U与纵波信号衰减度M的关系数据库U = f(M)是否有效设置的误差 值δ!%为5%。所述步骤A32中验证晶粒度U与临界折射纵波在零应力样中传播时间to的关系 数据库tu=9(U)是否有效设置的误差值δ 2%为5%。所述步骤A42中验证晶粒度U与声弹性系 数k的关系数据库k = a(U)是否有效设置的误差值δ3%为5%。
[0139] 本例中所述步骤Bll中平行材料乳制或挤压方向切取拉伸样w组的组数w为6。所述 步骤BI 1中平行材料乳制或挤压方向切取拉伸样w组，每组拉伸样包括的拉伸样根数rb为5。 所述步骤B12中对N 2-Nn组拉伸样进行不同条件热处理，他组拉伸样在温度Tb °C保温hb小时中 的保温温度Tb °C为所测试拉伸样的析出相量改变温度。所述步骤B12中对N2-Nn组拉伸样进 行不同条件热处理，犯组拉伸样在温度IVC保温h b小时中的保温时间hb小时的保温小时数hb 为能够保证％组拉伸样与未进行热处理的拉伸样之间存在5%的析出相量差异的时间。所 述步骤B12中相邻两组拉伸样保温时间相差的小时数△ hb为只要能够保证相邻两组拉伸样 间存在具有I 〇 %的析出相量差异的时间。所述步骤B22中验证析出相量P与纵波信号衰减度 M的关系数据库P = g(M)是否有效设置的误差值γι%为5%。所述步骤B32中验证析出相量P 与临界折射纵波在零应力样中传播时间to的关系数据库t〇 = x(P)是否有效设置的误差值 γ 2%为5%。所述步骤M2中验证析出相量P与声弹性系数k的关系数据库k=i3(P)是否有效 设置的误差值γ 3 %为5 %。
[0140] 本实施例中实现上述超声波残余应力测试方法的超声波残余应力测试设备与实 施例一完全相同，此处不再重复。
[0141] 实施例四
[0142] 本实施例的超声波残余应力测试方法与实施例一基本相同，仅仅是步骤中参数的 选择不同，本实施例中各个步骤参数的选择如下：
[0143] 本例中所述步骤All中平行材料乳制或挤压方向切取拉伸样η组的组数η为7。所述 步骤All中平行材料乳制或挤压方向切取拉伸样η组，每组拉伸样包括拉伸样根的根数^为 6。所述步骤Al 2中对N2-Nn组拉伸样进行不同条件热处理，犯组拉伸样在温度IVC保温ha小时 中的保温温度Ta °C为所测试拉伸样材料的晶粒长大温度。所述步骤A12中对犯-1组拉伸样 进行不同条件热处理，％组拉伸样在温度IVC保温h a小时中的保温时间匕小时的保温小时 数匕为能够保证他组拉伸样得到均匀晶粒度所需的时间。所述步骤A12中相邻两组拉伸样保 温时间相差的小时数Ah a为能够保证相邻两组拉伸样间存在30%的晶粒度差异的时间。所 述步骤A22中验证晶粒度U与纵波信号衰减度M的关系数据库U = f(M)是否有效设置的误差 值S1 %为10%。所述步骤A32中验证晶粒度U与临界折射纵波在零应力样中传播时间to的关 系数据库&=9(1])是否有效设置的误差值δ 2%为10%。所述步骤A42中验证晶粒度U与声弹性 系数k的关系数据库k = a(U)是否有效设置的误差值δ3%为15%。
[0144] 本例中所述步骤Bll中平行材料乳制或挤压方向切取拉伸样w组的组数w为5。所述 步骤Bll中平行材料乳制或挤压方向切取拉伸样w组，每组拉伸样包括的拉伸样根数r b为4。 所述步骤B12中对N2-Nn组拉伸样进行不同条件热处理，他组拉伸样在温度T b °C保温hb小时中 的保温温度Tb °C为所测试拉伸样的析出相量改变温度。所述步骤B12中对N2-Nn组拉伸样进 行不同条件热处理，犯组拉伸样在温度IVC保温h b小时中的保温时间hb小时的保温小时数hb 为能够保证犯组拉伸样与未进行热处理的拉伸样之间存在15%的析出相量差异的时间。所 述步骤B12中相邻两组拉伸样保温时间相差的小时数△ hb为只要能够保证相邻两组拉伸样 间存在具有30 %的析出相量差异的时间。所述步骤B22中验证析出相量P与纵波信号衰减度 M的关系数据库P = g(M)是否有效设置的误差值γι%为10%。所述步骤B32中验证析出相量 P与临界折射纵波在零应力样中传播时间to的关系数据库t〇 = x(P)是否有效设置的误差值 γ 2%为10%。所述步骤M2中验证析出相量P与声弹性系数k的关系数据库k = i3(P)是否有 效设置的误差值γ 3%为15%。
[0145] 本实施例中实现上述超声波残余应力测试方法的超声波残余应力测试设备与实 施例一完全相同，此处不再重复。
【主权项】
1. 一种超声波残余应力测试方法，其步骤如下： A1、准备晶粒度测试样 All、平行材料社制或挤压方向切取拉伸样η组，记为化组，化组…Nn-i组，Nn组，每组拉伸 样包括相同拉伸样。根； A12、对N1组拉伸样不做任何处理，对化-Nn组拉伸样进行不同条件热处理、同一组中的 拉伸样热处理条件相同，具体的热处理条件是:化组拉伸样在溫度Ta°C保溫ha小时，化组拉 伸样在溫度Ta°C保溫ha+ Δ ha小时……Nn-組拉伸样在溫度Ta°C保溫ha+ Δ ha(n-!-2 )小时，Nn 组拉伸样在溫度Ta°C保溫ha+ Δ ha(n-2)小时，即得到化-Nn组晶粒度测试样，其中Δ ha为相邻 两组拉伸样保溫时间相差的小时数;化-Nn组晶粒度测试样经过热处理，可认为是零应力状 态； A13、对化-Nn组晶粒度测试样进行金相处理，通过显微镜或电子背散射衍射计算出经过 金相处理的化-Nn组各组中所有晶粒度测试样的晶粒度，并分别取化-Nn组各组中所有晶粒 度测试样的晶粒度平均值，分别记为化，化，化……Un-l，Un; A2、建立晶粒度与纵波信号衰减度的关系数据库 A21、使用纵波平探头对化-Nn组各组中所有晶粒度测试样分别进行衰减度测试，计算出 化-Nn组各组中所有晶粒度测试样的纵波信号衰减度平均值，分别记为化，M2，M3……Mn-l，Mn; A22、根据化-Nn组各组晶粒度测试样的纵波信号的衰减度平均值(M2，M3……Mn-l，Mn)，与 化-Nn组各组晶粒度测试样的晶粒度平均值化2,化……Un-l，Un)，利用最小二乘法建立晶粒度 U与纵波信号衰减度Μ的关系数据库，U = f(M);将化组所有晶粒度测试样的纵波信号衰减度 平均值化带入U = f(M)，算出化组晶粒度测试样的晶粒度计算值化'；将化组晶粒度测试样的 晶粒度计算值化'与A13得到的化组所有晶粒度测试样的晶粒度平均值化进行对比，如果误 差在δι%Κ内，符合要求，所建立的晶粒度U与纵波信号衰减度Μ的关系数据库U = f(M)有 效;如果误差大于Si%，重新按照A11-A13准备晶粒度测试样品，并按照A21-A22建立晶粒度 U与纵波信号衰减度Μ的关系数据库，直到满足误差要求； A3、建立晶粒度与临界折射纵波在零应力样中传播时间的关系数据库 Α31、分别对化-Nn组各组中所有晶粒度测试样进行临界折射纵波速度采集，得到临界折 射纵波在化-Nn组各组晶粒度测试样的平均传播速度，记为Vl0，V20，V30……V(n-l)0，Vn0,并根 据超声波收发换能器间的距离L，计算出临界折射纵波在化-Nn组各组晶粒度测试样的平均 传播时间，即为临界折射纵波在不同晶粒尺寸的零应力晶粒度测试样中的平均传播时间， i·己为 Τ?0，Τ20，Τ30......T(n-：L)0，Tn0; A32、根据临界折射纵波在N2-Nn组各组晶粒度测试样的平均传播时间（Τ20，Τ30…… Τ(η-1)0，ΤηΟ )，与化-Nn组各组晶粒度测试样的晶粒度平均值(化，化……Un-1，Un)，利用最小二 乘法建立晶粒度U与临界折射纵波在零应力样中传播时间to的关系数据库，?〇=φ (U);将化组 所有晶粒度测试样的晶粒度平均值化带入t〇=W (U)，算出临界折射纵波在化组晶粒度测试样 的传播时间计算值Tio'；将临界折射纵波在化组晶粒度测试样的传播时间计算值Tio'与临界 折射纵波在化组晶粒度测试样的实际平均传播时间Tio进行对比，如果误差在δ2%Κ内，符 合要求，所建立的晶粒度U与临界折射纵波在零应力样中传播时间to的关系数据库?η=φ(υ) 有效;如果误差大于δ2%，重新按照Α11-Α13准备晶粒度测试样品，并按照Α31-Α32建立晶粒 度u与临界折射纵波在零应力样中传播时间to的关系数据库，直到满足误差要求； A4、建立晶粒度与声弹性系数的关系数据库 A41、分别对化-Nn组各组中所有晶粒度测试样进行声弹性系数拉伸标定，得到化-Nn组各 组晶粒度测试样的平均声弹性系数，记为Κ?，Κ2，Κ3……Κη-1，Κη; Α42、根据化-Νη组各组晶粒度测试样的平均声弹性系数化，拉……Κη-1，Κη)，与化-Νη组各 组晶粒度测试样的晶粒度平均值化2，化……Un-1，Un)，利用最小二乘法建立晶粒度U与声弹 性系数k的关系数据库，k = a(u)，将化组所有晶粒度测试样的晶粒度平均值化带入k = a(u)， 算出化组晶粒度测试样的声弹性系数计算值Κι'，将化组晶粒度测试样的声弹性系数计算值 Κι'与化组晶粒度测试样的实际平均声弹性系数Κι进行对比，如果误差在δ3%Κ内，符合要 求，所建立的晶粒度U与声弹性系数k的关系数据库k = a(U)有效;如果误差大于δ3%，重新 按照Α11-Α13准备晶粒度测试样品，并按照Α41-Α42建立晶粒度U与声弹性系数k的关系数据 库，直到满足误差要求； B1、准备析出相测试样 B11、平行材料社制或挤压方向切取拉伸样W组，记为Wi组，W2组…Ww-i组，Ww组，每组拉伸 样包括相同拉伸样η根； Β12、对Wi组拉伸样不做任何处理，对W2-Ww组拉伸样进行不同条件热处理、同一组中的 拉伸样热处理条件相同，具体的热处理条件是:W2组拉伸样在溫度TVC保溫时间hb小时，W3 组拉伸样在溫度TVC保溫时间hb+ Δ hb小时……胖心组拉伸样在溫度TVC保溫时间hb+ Δ hb (w-1 -2)小时，Ww组拉伸样在溫度Tb°C保溫时间hb+ Δ hb(w-2)小时，即得到Wi-Ww组析出相测 试样，其中A hb为相邻两组拉伸样保溫时间相差的小时数;其中化-Ww组析出相测试样经过 热处理，可认为是零应力状态； B13、对Wi-Ww组析出相测试样进行金相处理，通过显微镜或电子背散射衍射计算出经过 金相处理的W广Ww组各组中所有析出相测试样的析出相量，并分别取W广Ww组各组中所有析 出相测试样的析出相量平均值，分别记为Pi，P2，P3……Pw-l，Pw; B2、建立析出相量与纵波信号衰减度的关系数据库 B21、使用纵波平探头对Wi-Ww组各组中所有析出相测试样分别进行衰减度测试，计算出 W广Ww组各组中所有析出相测试样的纵波信号衰减度平均值，分别记为mi，m2，m3……mw-i，mw; B22、根据化-Ww组各组析出相测试样的纵波信号的衰减度平均值(m2,邮……mw-i，mw)，与 W2-Ww组各组析出相测试样的析出相量平均值(P2，P3……Pw-l，Pw)，利用最小二乘法建立析出 相量P与纵波信号衰减度Μ的关系数据库，P = g(M);将Wi组所有析出相测试样的纵波信号衰 减度平均值mi带入P = g(M)，算出Wi组析出相测试样的析出相量计算值Pi' ；将Wi组析出相测 试样的析出相量计算值Pi'与B13得到的Wi组所有析出相测试样的析出相量平均值Pi进行对 比，如果误差在丫 i%W内，符合要求，所建立的析出相量P与纵波信号衰减度Μ的关系数据 库P = g(M)有效;如果误差大于丫 1%，重新按照Β11-Β13准备析出相测试样品，并按照Β21- B22建立析出相量P与纵波信号衰减度Μ的关系数据库，直到满足误差要求； Β3、建立析出相量与临界折射纵波在零应力样中传播时间的关系数据库 Β31、分别对Wi-Ww组各组中所有析出相测试样进行临界折射纵波速度采集，得到临界折 射纵波在Wl-Ww组各组析出相测试样的平均传播速度，记为V10，V20, V30......V(w-l)0，Vw0,，并根 据超声波收发换能器间的距离L，计算出临界折射纵波在Wi-Ww组各组析出相测试样的平均 传播时间，即为临界折射纵波在不同析出相量的零应力析出相测试样中的平均传播时间， 记为tio，?20，t30......t(w-：L)0，twO ; B32、根据临界折射纵波在W2-Ww组各组析出相测试样的平均传播时间（t20，t30…… t (w-l)o，two )，与化-Ww组各组析出相测试样的析出相量平均值(P2，P3……Pw-1，Pw)，利用最小 二乘法建立析出相量P与临界折射纵波在零应力样中传播时间to的关系数据库，t〇 = X(P); 将Wi组所有析出相测试样的析出相量平均值Pi带入to = x(P)，算出临界折射纵波在Wi组析 出相测试样的传播时间计算值tio'；将临界折射纵波在Wi组析出相测试样的传播时间计算 值tio'与临界折射纵波在Wl组析出相测试样的实际平均传播时间tio进行对比，如果误差在 γ 2% W内，符合要求，所建立的析出相量P与临界折射纵波在零应力样中传播时间to的关系 数据库to = x(P)有效;如果误差大于丫 2%，重新按照B11-B13准备晶粒度测试样品，并按照 B31-B32建立析出相量P与临界折射纵波在零应力样中传播时间to的关系数据库，直到满足 误差要求； B4、建立析出相量与声弹性系数的关系数据库 B41、分别对Wi-Ww组各组中所有析出相测试样进行声弹性系数拉伸标定，得至ijWi-Ww组各 组析出相测试样的平均声弹性系数，记为ki，k2，k3……kw-l，kw; B42、根据W2-Ww组各组析出相测试样的平均声弹性系数化2，k3……kw-l，kw)，与W2-Ww组各 组析出相测试样的析出相量平均值(P2，P3……Pw-1，Pw)，利用最小二乘法建立析出相量P与 声弹性系数k的关系数据库，k = i3(p)，将Wl组所有析出相测试样的析出相量平均值Pi带入k = β(ρ)，算出Wl组析出相测试样的声弹性系数计算值ki'，将Wl组析出相测试样的声弹性系 数计算值kl'与Wl组析出相测试样的实际平均声弹性系数kl进行对比，如果误差在丫 3% W 内，符合要求，所建立的析出相量P与声弹性系数k的关系数据库k = i3(p)有效;如果误差大 于丫 3%，重新按照B11-B13准备析出相测试样品，并按照B41-B42建立析出相量P与声弹性 系数k的关系数据库，直到满足误差要求； C、 建立复合数据库 C1、根据A3步建立的晶粒度U与临界折射纵波在零应力样中传播时间to的关系数据库 1〇=φ 和B3步建立的析出相量P与临界折射纵波在零应力样中传播时间to的关系数据库 to = x(P)，建立临界折射纵波在零应力样中传播时间to与晶粒度U和析出相量P的复合关系 数据库，to = iKU，P); C2、根据A4步建立的晶粒度U与声弹性系数k的关系数据库k = a(U)和B4步建立的析出 相量P与声弹性系数k的关系数据库k = i3(P)，建立声弹性系数k与晶粒度U和析出相量P的复 合关系数据库，k= ω化，P); D、 测试待测焊件焊接接头的焊接残余应力 D1、布置待测焊件的超声波残余应力测试区域，所述测试区域包括焊缝区域、热影响区 域和母材区域； D2、使用纵波平探头对待测焊件的测试区域进行衰减度测试，计算出测试区域的纵波 信号衰减度，记为Me; D3、调用A2步建立的晶粒度U与纵波信号衰减度Μ的关系数据库U = f (Μ)，计算出测试区 域的晶粒度计算值化，Uc = f (Me); D4、调用B2步建立的析出相量P与纵波信号衰减度Μ的关系数据库P = g(M)，计算出测试 区域的析出相量计算值Pc，I\-g(Mc); D5、调用C1步建立的临界折射纵波在零应力样中传播时间to与晶粒度U和析出相量P的 复合关系数据库，t〇 = iKU，P)，计算出测试区域的临界折射纵波在零应力拉伸样中传播时 间 tcO,tcO 二 llKUc,Pc); D6、调用C2步建立的声弹性系数k与晶粒度U和析出相量P的复合关系数据库，k= ω化， Ρ)，计算出测试区域的声弹性系数心，心=ω化。，Ρ。） D7、采集待测焊件的测试区域的临界折射纵波速度V。，并根据超声波收发换能器间的距 离L，得到临界折射纵波在测试区域的传播时间tE = L/v。； D8、根据D5步得到的测试区域的临界折射纵波在零应力拉伸样中传播时间心〇、06步得 到的测试区域的声弹性系数k。和D7步得到的临界折射纵波在测试区域的传播时间t。，计算 待测焊件测试区域的焊接残余应力2. 根据权利要求1所述的一种超声波残余应力测试方法，其特征在于:所述步骤A11中 平行材料社制或挤压方向切取拉伸样η组的组数η不小于4。3. 根据权利要求1所述的一种超声波残余应力测试方法，其特征在于:所述步骤Α11中 平行材料社制或挤压方向切取拉伸样η组，每组拉伸样包括拉伸样根的根数。不小于3。4. 根据权利要求1所述的一种超声波残余应力测试方法，其特征在于:所述步骤Α12中 对化-Nn组拉伸样进行不同条件热处理，化组拉伸样在溫度Ta°C保溫ha小时中的保溫溫度Ta °c为所测试拉伸样材料的晶粒长大溫度。5. 根据权利要求1所述的一种超声波残余应力测试方法，其特征在于:所述步骤A12中 对化-Nn组拉伸样进行不同条件热处理，化组拉伸样在溫度Ta°C保溫ha小时中的保溫时间ha 小时的保溫小时数ha为能够保证化组拉伸样得到均匀晶粒度所需的时间。6. 根据权利要求1所述的一种超声波残余应力测试方法，其特征在于:所述步骤A12中 相邻两组拉伸样保溫时间相差的小时数A ha为能够保证相邻两组拉伸样间存在10-30%的 晶粒度差异的时间。7. 根据权利要求1所述的一种超声波残余应力测试方法，其特征在于:所述步骤A22中 验证晶粒度U与纵波信号衰减度Μ的关系数据库U = f(M)是否有效设置的误差值δι%为5- 10%。8. 根据权利要求1所述的一种超声波残余应力测试方法，其特征在于:所述步骤Α32中 验证晶粒度U与临界折射纵波在零应力样中传播时间to的关系数据库?〇=φ W)是否有效设 置的误差值82%为5-10%。9. 根据权利要求1所述的一种超声波残余应力测试方法，其特征在于:所述步骤Α42中 验证晶粒度U与声弹性系数k的关系数据库k = a(U)是否有效设置的误差值δ3%为5-15%。10. 根据权利要求1所述的一种超声波残余应力测试方法，其特征在于:所述步骤Β11中 平行材料社制或挤压方向切取拉伸样W组的组数W不小于4。11. 根据权利要求1所述的一种超声波残余应力测试方法，其特征在于:所述步骤Β11中 平行材料社制或挤压方向切取拉伸样W组，每组拉伸样包括的拉伸样根数η不小于3。12. 根据权利要求1所述的一种超声波残余应力测试方法，其特征在于:所述步骤Β12中 对化-Nn组拉伸样进行不同条件热处理，化组拉伸样在溫度TVC保溫hb小时中的保溫溫度Tb °c为所测试拉伸样的析出相量改变溫度。13. 根据权利要求1所述的一种超声波残余应力测试方法，其特征在于:所述步骤B12中 对化-Nn组拉伸样进行不同条件热处理，化组拉伸样在溫度TVC保溫hb小时中的保溫时间hb 小时的保溫小时数hb为能够保证化组拉伸样与未进行热处理的拉伸样之间存在5-15%的析 出相量差异的时间。14. 根据权利要求1所述的一种超声波残余应力测试方法，其特征在于:所述步骤B12中 相邻两组拉伸样保溫时间相差的小时数A hb为只要能够保证相邻两组拉伸样间存在具有 10-30 %的析出相量差异的时间。15. 根据权利要求1所述的一种超声波残余应力测试方法，其特征在于:所述步骤B22中 验证析出相量P与纵波信号衰减度Μ的关系数据库P = g(M)是否有效设置的误差值丫 1%为 5-10%。16. 根据权利要求1所述的一种超声波残余应力测试方法，其特征在于:所述步骤B32中 验证析出相量P与临界折射纵波在零应力样中传播时间to的关系数据库t〇 = x(P)是否有效 设置的误差值丫 2%为5-10 %。17. 根据权利要求1所述的一种超声波残余应力测试方法，其特征在于:所述步骤B42中 验证析出相量P与声弹性系数k的关系数据库k = i3(P)是否有效设置的误差值丫 3%为5- 15%。18. -种实现权利要求1所述的超声波残余应力测试方法的超声波残余应力测试设备， 包括超声换能器组、超声波集成板卡(2.0)和控制模块(3.0)，所述超声换能器组包括用于 向待测焊件的测试区域发射临界折射纵波的临界折射纵波激发探头（1.1)和用于接收临界 折射波的临界折射纵波接收探头（1.2)，其特征在于:所述超声换能器组还包括用于对待测 焊件的测试区域进行衰减度测试的纵波平探头(1.3); 所述超声波集成板卡(2.0)的具体结构是： 超声波信号激发模块(2.1 )，与临界折射纵波激发探头（1.1)和纵波平探头（1.3)连接， 用于激发临界折射纵波激发探头（1.1)发射临界折射纵波，激发纵波平探头（1.3)发射超声 波纵波信号； 超声波信号采集模块(2.2)，与临界折射纵波接收探头（1.2)和纵波平探头（1.3)连接， 用于采集临界折射纵波接收探头（1.2)接收的临界折射纵波和纵波平探头（1.3)接收的超 声波纵波信号； 数据库模块(2.3)，包括晶粒度与纵波信号衰减度的关系数据库、晶粒度与临界折射纵 波在零应力样中传播时间的关系数据库、晶粒度与声弹性系数的关系数据库，析出相量与 纵波信号衰减度的关系数据库、析出相量与临界折射纵波在零应力样中传播时间的关系数 据库、析出相量与声弹性系数的关系数据库，析出相量和晶粒度与声弹性系数复合的关系 数据库，析出相量和晶粒度与超声波零应力样中传播时间的复合关系数据库； 超声波信号处理模块(2.4)，用于处理纵波平探头（1.3)发射和接收的超声波纵波信号 和临界折射纵波接收探头（1.2)接收的临界折射纵波信号，根据纵波平探头（1.3)发射和接 收的超声波纵波信号计算出测试区域的纵波衰减度值;然后调用数据库模块(2.3)中的关 系数据库，计算测试区域的残余应力值； 所述控制模块(3.0)用于指令控制超声波集成板卡(2.0)中每一个模块。
【文档编号】G01L1/25GK105841862SQ201610201073
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2016年3月31日
【发明人】苟国庆, 朱其猛, 陈辉, 陈佳, 朱忠尹, 马传平, 覃超, 安江丽, 刘亚丽, 祝鹏飞
【申请人】苟国庆