一种超声波检测任意尺寸蠕墨铸铁蠕化率的装置及其使用方法
【专利摘要】一种超声波检测任意尺寸蠕墨铸铁蠕化率的装置及其使用方法，涉及一种检测蠕墨铸铁蠕化率的装置及其使用方法。本发明是为了解决目前超声波法计算蠕墨铸铁蠕化率要测出超声波传播方向上蠕墨铸铁件的尺寸的问题。本发明由超声波信号采集器、计算机、高频信号发生器、温度控制器组成；计算机与信号发生器相连，超声波探头与超声波信号采集器的相连，超声波信号采集器与计算机相连。本发装置的使用方法：获取未放入待测件时的超声波传播时间t0，获取放入待测件后一次声波传播信号和二次声波传播信号的超声波传播时间t1和t2，计算待测件蠕化率。本发明能够快速检测蠕墨铸铁件的蠕化率，并且无需测量蠕墨铸铁件的尺寸大小。
【专利说明】一种超声波检测任意尺寸蠕墨铸铁蠕化率的装置及其使用 方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种检测蠕墨铸铁蠕化率的装置及其使用方法。
【背景技术】
[0002] 蠕化率不仅是判定石墨蠕化好坏和评定蠕墨铸铁质量与生产工艺水平的重要指 标，也是蠕墨铸铁质量控制与验收的依据。在实际生产过程中为了防止处理不足而出现的 片状石墨和因处理过剩而生产过量的球状石墨，需要能快速、准确并且简便的检测蠕化率。 金相观察法是目前最常用的蠕化率检测方法，该方法虽能准确无误的检测蠕化率，但检测 速度慢，并且费时费力。
[0003] 超声波法是一种根据超声波的声速与蠕墨铸铁蠕化率之间存在一定关系的原理 来计算蠕化率的检测方法，现有的基于该方法的检测装置中，超声波探头必须与蠕墨铸铁 件直接接触，并且要准确测出超声波传播方向上蠕墨铸铁件的尺寸，才能算出超声波在蠕 墨铸铁件内的传播速度，而现场中的蠕墨铸铁件的尺寸是经常变化的，这就给蠕化率的检 测带来了很大的困难。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是为了解决目前超声波法计算蠕墨铸铁的蠕化率的检测方法必须 要准确测出超声波传播方向上蠕墨铸铁件的尺寸的技术问题，而提供一种超声波检测任意 尺寸蠕墨铸铁蠕化率的装置及其使用方法。
[0005] 本发明的一种超声波检测任意尺寸蠕墨铸铁蠕化率的装置由恒温浸液槽1、超声 波接收探头2、待测蠕墨铸铁件3、超声波发射探头4、超声波信号采集器5、计算机6、高频信 号发生器7、超声波稱合液8、温度传感器9、温度控制器10、超声波稱合液加热兀件11和多 孔板12组成；
[0006] 所述的恒温浸液槽1内壁相对的两个面上分别设置一个超声波接收探头2和一个 超声波发射探头4,超声波接收探头2和超声波发射探头4的的轴心线重合并且超声波接收 探头2和超声波发射探头4的轴心线在多孔板12的上方，超声波接收探头2和超声波发射 探头4的水平距离为L tl，恒温浸液槽1内的底部设置有超声波耦合液加热元件11和温度传 感器9,超声波耦合液加热元件11和温度传感器9分别与温度控制器10连接，在恒温浸液 槽1内超声波耦合液加热元件11和温度传感器9的上方设置有一个多孔板12,多孔板12 是一个有多个通孔的板材，恒温浸液槽1内填充超声波耦合液8,待测蠕墨铸铁件3放置在 多孔板12上并且完全浸没在超声波耦合液8中，计算机6的信号输出控制端与高频信号发 生器7的信号输入端电气相连，高频信号发生器7的高频正弦波电压信号输出端与超声波 发射探头4的高频正弦波电压信号输入端电气相连，超声波发射探头4的电压信号输出端 与超声波信号米集器5的一个超声波电压信号输入端电气相连，超声波接收探头2的电压 信号输出端与超声波信号米集器5的另一个超声波电压信号输入端电气相连，超声波信号 采集器5的两路电压信号输出端与计算机6的两路电压信号输入端电气相连。
[0007] 本发明的一种超声波检测任意尺寸蠕墨铸铁蠕化率的装置的使用方法按以下步 骤进行：
[0008] -、打开温度控制器10,通过超声波耦合液加热元件11和温度传感器9将超声波 耦合液8的温度控制在为25°C ±0. 5°C ;
[0009] 二、通过计算机6控制高频信号发生器7发出高频正弦波，作为超声波发射探头4 的激励电压信号；
[0010] 三、用超声波信号采集器5采集步骤二所述的超声波发射探头4上的激励电压信 号并发送给计算机6作为初始参考信号，同时超声波发射探头4产生3MHz的超声波纵波， 超声波纵波穿过超声波耦合液8后，由超声波接收探头2接收；
[0011] 四、超声波接收压探头2将接收到的超声波纵波转换为电压信号，该电压信号被 超声波信号采集器5采集并发送给计算机6作为传播后信号；
[0012] 五、计算机6根据步骤三获取的初始参考信号和步骤四获取的传播后信号计算超 声波纵波在未放入待测蠕墨铸铁件3时在超声波耦合液8中的传播时间h;
[0013] 六、将待测蠕墨铸铁件3放在恒温浸液槽1的多孔板12上并且在超声波接收探头 2和超声波发射探头4之间，并全部浸在超声波耦合液8中；
[0014] 七、重复步骤二至步骤四，超声波纵波穿过超声波耦合液8和待测蠕墨铸铁件3的 一次声波信号以及穿过超声波耦合液8和被待测蠕墨铸铁件3往复反射两次的二次声波信 号都由超声波接收探头2接收；
[0015] 八、计算机6根据步骤七获取的初始参考信号和一次声波传播后信号以及步骤七 获取的初始参考信号和二次声波传播后信号，分别计算步骤七中超声波纵波在放入蠕墨铸 铁件3后的传播时间h和t 2 ;
[0016] 九、计算机6根据超声波接收探头2和超声波发射探头4之间的水平距离U，传播 时间V t2，由公另
【权利要求】
1. 一种超声波检测任意尺寸蠕墨铸铁蠕化率的装置，其特征在于超声波检测任意尺寸 蠕墨铸铁蠕化率的装置是由恒温浸液槽（1)、超声波接收探头（2)、超声波发射探头（4)、超 声波信号采集器巧）、计算机化）、高频信号发生器（7)、超声波禪合液巧）、温度传感器巧）、 温度控制器（10)、超声波禪合液加热元件（11)和多孔板（12)组成； 所述的恒温浸液槽（1)内壁相对的两个面上分别设置一个超声波接收探头（2)和一个 超声波发射探头（4)，超声波接收探头（2)和超声波发射探头（4)的轴也线重合并且超声波 接收探头（2)和超声波发射探头（4)的轴也线在多孔板（12)的上方，超声波接收探头（2) 和超声波发射探头（4)的水平距离为L。，恒温浸液槽（1)内的底部设置有超声波禪合液加 热元件（11)和温度传感器巧），超声波禪合液加热元件（11)和温度传感器（9)分别与温度 控制器（10)连接，在恒温浸液槽（1)内超声波禪合液加热元件（11)和温度传感器巧）的 上方设置有一个多孔板（12)，多孔板（12)是一个有多个通孔的板材，恒温浸液槽（1)内填 充超声波禪合液巧），计算机化）的信号输出控制端与高频信号发生器（7)的信号输入端 电气相连，高频信号发生器（7)的高频正弦波电压信号输出端与超声波发射探头（4)的高 频正弦波电压信号输入端电气相连，超声波发射探头（4)的电压信号输出端与超声波信号 采集器巧）的一个超声波电压信号输入端电气相连，超声波接收探头（2)的电压信号输出 端与超声波信号采集器巧）的另一个超声波电压信号输入端电气相连，超声波信号采集器 (5)的两路电压信号输出端与计算机做的两路电压信号输入端电气相连。
2. 根据权利要求1所述的一种超声波检测任意尺寸蠕墨铸铁蠕化率的装置，其特征在 于所述的超声波禪合液8为去离子水。
3. 根据权利要求1所述的一种超声波检测任意尺寸蠕墨铸铁蠕化率的装置，其特征在 于所述的超声波接收探头2是5P20Z直探头。
4. 根据权利要求1所述的一种超声波检测任意尺寸蠕墨铸铁蠕化率的装置，其特征在 于所述的超声波发射探头4是5P20Z直探头。
5. 根据权利要求1所述的一种超声波检测任意尺寸蠕墨铸铁蠕化率的装置，其特征在 于所述的超声波信号采集器5的型号是DP05104。
6. 根据权利要求1所述的一种超声波检测任意尺寸蠕墨铸铁蠕化率的装置，其特征在 于所述的高频信号发生器7的型号是Fhike294。
7. 如权利要求1所述的一种超声波检测任意尺寸蠕墨铸铁蠕化率的装置的使用方法， 其特征在于超声波检测任意尺寸蠕墨铸铁蠕化率的装置的使用方法按W下步骤进行： 一、 打开温度控制器（10)，通过超声波禪合液加热元件（11)和温度传感器（9)将超声 波禪合液巧）的温度控制在为25°C ±0. 5°C ; 二、 通过计算机（6)控制高频信号发生器（7)发出高频正弦波，作为超声波发射探头 (4)的激励电压信号； H、用超声波信号采集器（5)采集步骤二所述的超声波发射探头（4)上的激励电压信 号并发送给计算机（6)作为初始参考信号，同时超声波发射探头（4)产生3MHz的超声波纵 波，超声波纵波穿过超声波禪合液（8)后，由超声波接收探头（2)接收； 四、 超声波接收压探头（2)将接收到的超声波纵波转换为电压信号，该电压信号被超 声波信号采集器（5)采集并发送给计算机（6)作为传播后信号； 五、 计算机（6)根据步骤H获取的初始参考信号和步骤四获取的传播后信号计算超声 波纵波在未放入待测蠕墨铸铁件（3)时在超声波禪合液巧）中的传播时间t。； 六、将待测蠕墨铸铁件（3)放在恒温浸液槽（1)的多孔板（12)上并且在超声波接收探 头（2)和超声波发射探头（4)之间，并全部浸在超声波禪合液巧）中； 走、重复步骤二至步骤四，超声波纵波穿过超声波禪合液（8)和待测蠕墨铸铁件（3)的 一次声波信号W及穿过超声波禪合液（8)和被待测蠕墨铸铁件（3)往复反射两次的二次声 波信号都由超声波接收探头（2)接收； 八、 计算机（6)根据步骤走获取的初始参考信号和一次声波传播后信号W及步骤走获 取的初始参考信号和二次声波传播后信号，分别计算步骤走中超声波纵波在放入蠕墨铸铁 件做后的传播时间ti和t,; 九、 计算机（6)根据超声波接收探头（2)和超声波发射探头（4)之间的水平距离L。，传 播时间t。、ti、t2,由公式
算出超声波纵波在待测蠕墨铸铁件（3)内的 传播速度V ; 十、根据步骤九获取的传播速度V，由下列公式求得待测蠕墨铸铁件（3)的蠕化率VR;
【文档编号】G01N29/07GK104391043SQ201410757457
【公开日】2015年3月4日 申请日期:2014年12月10日 优先权日:2014年12月10日
【发明者】石德全, 康凯娇, 高桂丽 申请人:哈尔滨理工大学