阈值应该设定的低，焊接质量要求低的，灰度阈值设定 的应该高，总之是根据实际要求而定，设定灰度的原因是可通过扫描，获得焊接质量灰度 图，进而从整体上观测焊接情况。高于该阈值的灰度区域为未焊合缺陷，低于该阈值的灰度 区域为焊合区域。
[0038] 超声探伤仪所用探头2的频率满足f多nc/2d，式中：f 探头频率（MHz)，η 脉冲信号周期数（个），c一一待测金属管的声速（km/s)，d-一待测金属管壁厚（mm);
[0039] 所用探头的超声波反射镜9的镜面不是平面，而是柱形凹面，该凹面对轴线附近 的超声波声束有聚焦效果，其凹面半径与焦距的关系满足式要求。
[0040] 本发明还设计了实现所述超声检测方法的一种复合材料与金属热管钎焊质量超 声检测系统，包括超声探伤仪1，探头机构，计算机6,信号采集单元7,所述探头机构包括探 头2,波导管8和超声波反射镜9 ;如图2所示，超声波反射镜9位于波导管8的一端，其反 射镜面为柱形凹面，并与波导管轴线成45°夹角，用于深入待测金属管3内壁，波导管8的 另一端与探头2连接组成探头机构；
[0041] 首先，在计算机6中建立电压与灰度值的对应关系，并以灰度值设定焊接阈值，检 测时，超声探伤仪1对探头2激发产生超声波，超声波沿所述波导管8进入金属管3内壁， 并经超声波反射镜9反射后垂直照射待测金属管3的内壁，在超声波到达金属管3外壁与 复合材料形成的界面时被反射，反射的超声波经所述超声波反射镜9后沿波导管返回超声 探伤仪1，计算机6对信号采集单元7发出数据采集指令，信号采集单元7从超声波探伤仪 1采集返回超声波的峰值电压信号后传输至计算机6,计算机6将接收到的直流电压信号转 换为灰度值，标出所检测区域的灰度值，根据设定的灰度阈值判断焊接质量，高于设定阈值 的区域为缺陷区域，小于等于所述设定阈值的区域为焊合区域。
[0042] 所述超声检测系统还包括机械扫描装置4和运动控制单元5 ;检测时，将探头机构 固定于机械扫描机构4后，计算机6对运动控制单元5发出运动控制指令，运动控制单元5 控制机械扫描机构4的运动轨迹，计算机6同时接收控制单元5的运动轨迹信息和信号采 集单元7发送的界面反射回波峰值电压，并通过其预设的电压与灰度值对应关系，标出检 测区域的灰度值。
[0043] 所述的机械扫描机构为二维方向运动轴，实现探头机构沿待测样品金属管轴向运 动和周向转动。
[0044] 本发明用于复合材料与小直径金属热管钎焊质量超声检测装置的基本操作步骤 为：超声探伤仪1对探头施加电脉冲从而激励出超声波，超声波通过波导管8 -端的声反射 镜反射9后垂直入射于待测样品的金属管3内壁，超声波在金属管3外壁/复合材料界面 反射并沿路返回并被超声探伤仪1接收和显示。扫查时，将探头机构固定在机械扫描机构 上，由计算机6对运动控制单元5发出指令，使其控制机械扫描机构4,实现探头机构对待测 金属管3的扫描，同时，信号采集单元7同步采集超声探伤仪1接收到的直流电压信号，并 交由计算机6进行处理，计算机6利用运动控制单元5接收到的探头机构位置信息和信号 采集单元7接收到的直流电压信号进行C扫描成像。
[0045] 本发明的波导管外径壁厚与待测样品金属管内径的关系应满足表1要求：
[0046] 表1波导管外径壁厚与待测样品金属管内径的关系
[0047]
【主权项】
1. 一种复合材料与金属热管钎焊质量的超声检测方法，其特征在于，包括如下步骤： 步骤（1):建立电压值与灰度值的线性对应关系，并以灰度值设定焊接阈值； 步骤（2):将超声波由待测金属管内壁一侧垂直于内壁方向入射，超声波到达金属管 外壁与复合材料形成的界面后被反射，并经反射形成界面反射回波； 步骤（3):对界面反射回波信号的直流电压进行峰值采样，并根据所述电压值与灰度 值的对应关系标出所检测区域相应的灰度值，高于设定阈值的区域为缺陷区域，小于等于 所述设定阈值的区域为焊合区域。
2. 根据权利要求1所述的一种复合材料与金属热管钎焊质量的超声检测方法，其特征 在于：由超声发生装置产生超声波，所述超声波发生装置为超声探伤仪（1)，所述超声探伤 仪（1)的输出闸门的起始位置放在一次界面反射回波开始的位置，闸门的结束位置放在二 次界面反射回波结束的位置。
3. 根据权利要求1所述的一种复合材料与金属热管钎焊质量的超声检测方法，其特征 在于：所述电压值与灰度值的对应关系为：从〇到最高电压vmax与0到255的灰度值线性对 应，即满{
其中，y为检测电压，x为与检测电压对应的灰度值；所述最高电压 值大于界面反射回波信号的直流电压的最高峰值。
4. 根据权利要求1所述的一种复合材料与金属热管钎焊质量的超声检测方法，其特征 在于：检测时，对待测金属管（3)的内壁进行逐行扫描，每扫描一行使待测样品转动3°~ 10°角度后继续扫描，按照扫描位置与对应电压值进行C扫描灰度成像。
5. 根据权利要求2所述的一种复合材料与金属热管钎焊质量的超声检测方法，其特征 在于：所述超声探伤仪（1)上设置有探头（2)，检测时，探头（2)位于金属管外，经波导管 (8)入射至金属管（3)内壁，金属管（3)的内壁处设置有与波导管（8)呈45°的超声波反 射镜（9)，超声波经所述超声波反射镜（9)反射后，垂直照射金属管（3)内壁，并经金属管 (3)的外壁与复合材料形成的界面后再次经所述超声波反射镜（9)沿入射路线返回。
6. 根据权利要求5所述的一种复合材料与金属热管钎焊质量的超声检测方法，其特征 在于：超声探伤仪（1)所用探头的频率满足f多nc/2d，式中：f 探头频率，n 脉冲f目 号周期数，c一一待测金属管的声速，d-一待测金属管壁厚。
7. 根据权利要求5或6所述的一种复合材料与金属热管钎焊质量的超声检测方法，其 特征在于：所述超声波反射镜（9)为凹面结构，用于对轴线附近的超声波进行聚焦，其凹面 半径与焦距的关系满足如下要求：
式中：F-焦距，r-柱形凹面半径。
8. 根据权利要求5所述的一种用于复合材料与金属热管钎焊质量的超声检测方法，其 特征在于：所述波导管（8)和超声波反射镜（9)的材料均为304#不锈钢。
9. 一种复合材料与金属热管钎焊质量超声检测系统，其特征在于：包括超声探伤仪 (1)，探头机构，计算机（6)，信号采集单元（7)，所述探头机构包括探头（2)，波导管（8)和超 声波反射镜（9);超声波反射镜（9)位于波导管（8)的一端，其反射镜面为柱形凹面，并与 波导管轴线成45°夹角，用于深入待测金属管（3)的内壁，波导管（8)的另一端与探头（2) 连接组成探头机构； 首先，在计算机（6)中建立电压与灰度值的对应关系，并以灰度值设定焊接阈值，检测 时，超声探伤仪（1)对探头（2)激发产生超声波，超声波沿所述波导管（8)进入金属管内 壁，并经超声波反射镜（9)反射后垂直照射待测金属管（3)的内壁，在超声波到达金属管外 壁与复合材料形成的界面时被反射，反射的超声波经所述超声波反射镜（9)后沿波导管返 回超声探伤仪（1)，计算机（6)对信号采集单元（7)发出数据采集指令，信号采集单元（7) 从超声探伤仪（1)采集返回超声波的峰值电压信号后传输至计算机（6)，计算机（6)将接收 到的所述电压信号转换为灰度值，标出所检测区域的灰度值，根据设定的灰度阈值判断焊 接质量，高于所述设的灰度阈值的区域为缺陷区域，小于等于所述设定阈值的区域为焊合 区域。
10. 根据权利要求9所述的一种复合材料与金属热管钎焊质量超声检测系统，其特征 在于：计算机（6)将电压信号转换为灰度值按式进行，其中，y为计算机（6)接收 到的所述返回超声波的峰值电压，x为与检测电压对应的灰度值；所述最高电压值大于 界面反射回波信号的直流电压的最高峰值。
11. 根据权利要求9所述的一种复合材料与金属热管钎焊质量的超声检测方法，其特 征在于：所述超声波反射镜（9)为凹面结构，用于对轴线附近的超声波进行聚焦，其凹面半 径与隹距的
关系滿足如下要求： 式中：F-焦距，r-柱形凹面半径。
12. 根据权利要求9所述的一种复合材料与金属热管钎焊质量超声检测系统，其特征 在于：所述超声检测系统还包括机械扫描装置（4)和运动控制单元（5);检测时，将探头机 构固定于机械扫描机构（4)后，计算机（7)对运动控制单元（5)发出运动控制指令，运动控 制单元（5)控制机械扫描机构（4)的运动轨迹，计算机（7)同时接收控制单元（5)的运动 轨迹信息和信号采集单元（7)发送的界面反射回波峰值电压，并通过其预设的电压与灰度 值对应关系，标出检测区域的灰度值。
【专利摘要】一种复合材料与金属热管钎焊质量的超声检测方法及系统，首先，建立电压值与灰度值的对应关系，并以灰度值设定焊接阈值；然后将声波由待测金属管内壁一侧垂直于内壁方向入射，声波到达焊接界面后被反射，形成界面反射回波；最后对界面反射回波信号的直流电压进行峰值采样，并根据所述电压值与灰度值的对应关系标出所检测区域相应的灰度值，高于阈值的区域为缺陷区域，小于等于阈值的区域为焊合区域。本发明还包括超声检测系统，包括超声波探伤仪，计算机，信号采集单元，探头，波导管和声反射镜；探头通过波导管和反射镜照射待测金属管，原路返回后，其信号被信号采集单元采集，传递给计算机，计算机将电压与灰度值关联，判断焊接质量。
【IPC分类】G01N29-04
【公开号】CN104807882
【申请号】CN201510119960
【发明人】罗明, 陈颖, 朱军辉, 张颖, 吴时红, 赵建华, 何双起, 吴永智, 李丽
【申请人】航天材料及工艺研究所, 中国运载火箭技术研究院
【公开日】2015年7月29日
【申请日】2015年3月18日