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申请/专利权人：核动力运行研究所;中核武汉核电运行技术股份有限公司

摘要：本发明属于超声波无损检测技术领域，具体涉及一种超声波检测距离波幅曲线自动标定装置及方法。X轴传动轴和Y轴传动轴联结后固定在两个固定机架上，两个固定机架固定在标定试块的两端侧面，固定机架可夹住不同宽度的标定试块；伸缩压紧机构包括气缸、导轨、压力传感器和夹持器叉架，气缸和导轨的一端与夹持器叉架固定连接，气缸和导轨的另一端固定在X轴传动轴上；压力传感器固定安装于气缸和夹持器叉架中间；超声探头安装固定于夹持器叉架上，并在气缸的作用下紧密贴合在标定试块上；空压机与气缸连接；超声波探伤仪与超声探头连接，同时与超声信号处理单元连接；通用控制驱动器与X轴传动轴和Y轴传动轴连接。本发明可以满足检测标定需求。

主权项：1.一种超声波检测距离波幅曲线自动标定装置，其特征在于：X轴传动轴和Y轴传动轴联结后整体固定在两个固定机架上，两个固定机架分别固定在标定试块的两端侧面，固定机架可夹住不同宽度的标定试块；伸缩压紧机构包括气缸、导轨、压力传感器和夹持器叉架，气缸和导轨的一端与夹持器叉架固定连接，气缸和导轨的另一端固定在X轴传动轴上；压力传感器固定安装于气缸和夹持器叉架中间；超声探头安装固定于夹持器叉架上，并在气缸的作用下紧密贴合在标定试块上；空压机与气缸连接；超声波探伤仪与超声探头连接，同时与超声信号处理单元连接；通用控制驱动器与X轴传动轴和Y轴传动轴连接。

全文数据：一种超声波检测距离波幅曲线自动标定装置及方法技术领域本发明属于超声波无损检测技术领域，具体涉及一种超声波检测距离波幅曲线自动标定装置及方法。背景技术反应堆压力容器为核动力装置中最为核心和关键的部件之一，其完整性对于核安全是至关重要的。随着核电站运行时间的增长，金属材料和焊缝的金属性能会逐渐降低，金属不连续性也会产生，所以法规强制要求定期对反应堆压力容器进行超声波检测，以及时发现焊缝中的危险性缺陷，使其得到尽快处理，从而维护和保障核设施的安全。在标定试块上进行超声探头距离-波幅曲线标定是执行核反应堆压力容器和其它核级部件超声检测的关键步骤，而对焊缝中缺陷记录阈值的评判标准之一就是灵敏度当量，因此对标定试块上的距离-波幅曲线标定准确性和可重复性要求很高。现阶段标定试块超声波探头距离-波幅曲线标定往往由人员手工操作，但由于不同操作人员对探头正压力、探头主声束与反射体偏转角不同等，往往造成不同人员标定的同一反射体灵敏度存在偏差。因此，执行过程中往往需要2～3人对标定结果进行多次复核，以确保距离-波幅曲线标定的准确性和可重复性，但这样无形中大大增加了人力和时间成本。因此开发一种操作便捷、准确性和可重复性高的超声波检测距离-波幅曲线自动标定方法显得十分有必要。发明内容本发明针对超声波检测距离波幅曲线标定要求，开发一种操作便捷、准确性和可重复性高的反应堆压力容器超声波检测距离波幅曲线自动标定装置及方法，以满足检测标定需求。为达到上述目的，本发明所采取的技术方案为：一种超声波检测距离波幅曲线自动标定装置，X轴传动轴和Y轴传动轴联结后整体固定在两个固定机架上，两个固定机架分别固定在标定试块的两端侧面，固定机架可夹住不同宽度的标定试块；伸缩压紧机构包括气缸、导轨、压力传感器和夹持器叉架，气缸和导轨的一端与夹持器叉架固定连接，气缸和导轨的另一端固定在X轴传动轴上；压力传感器固定安装于气缸和夹持器叉架中间；超声探头安装固定于夹持器叉架上，并在气缸的作用下紧密贴合在标定试块上；空压机与气缸连接；超声波探伤仪与超声探头连接，同时与超声信号处理单元连接；通用控制驱动器与X轴传动轴和Y轴传动轴连接。所述的X轴传动轴和Y轴传动轴通过转接板联结后整体通过销钉和螺钉固定在固定机架上。所述的X轴传动轴和Y轴传动轴均为不锈钢材质。所述的固定机架为铝合金材质。所述的固定机架通过支撑块用螺钉分别固定在标定试块的两端侧面。所述的超声探头通过框体安装固定于夹持器叉架上。所述的空压机通过气管与气缸连接。所述的超声波探伤仪通过信号传输电缆与超声探头连接，同时通过网线与超声信号处理单元连接。所述的通用控制驱动器通过电机线与X轴传动轴和Y轴传动轴连接。一种超声波检测距离波幅曲线自动标定方法，步骤如下：1通过固定机架将X轴传动轴、Y轴传动轴安装固定在标定试块上；2超声探头安装固定于夹持器叉架，开启空压机供给压缩空气，在气缸的作用下超声探头紧密贴合在标定试块表面，调节空压机气压，直至压力传感器显示探头正压力为指定值；3通用控制驱动器发出控制指令驱动X轴传动轴和Y轴传动轴带动伸缩压紧机构和超声探头在标定试块表面作栅格运动，运动的同时超声波探伤仪发出电脉冲信号激励超声探头并接收原始回波信号；4超声信号处理单元将接收到的回波信号进行实时显示和存储，栅格扫查结束后根据超声探头类型、标定试块图纸及其反射体坐标信息，在超声回波信号数据中反射体深度和横向±10％范围内获取最大幅值点，完成需要标定的反射体提取，并对提取出的反射体位置和回波幅值进行读取，设定深度信息为获取的反射体深度，增益补偿值为：基准增益+20*log80回波幅值；5重复步骤3；6超声信号处理单元对数据进行处理，判断所有标定反射体回波幅值是否在80±5％满屏波高范围内；7如果有反射体回波幅值超出80±5％满屏波高范围，则重复步骤5和6，直至所有反射体回波幅值在80±5％满屏波高范围内；8该超声探头的距离-波幅曲线标定结束；9更换下一个超声探头，由步骤2开始执行，直至所有探头标定完成；10超声波检测距离-波幅曲线自动标定结束。本发明所取得的有益效果为：本发明可营造0-6bar的气压，保证伸出时超声探头与试块表面的接触压力5～40N连续可调，并且试验过程中气缸的气压保持稳定；本发明试验系统稳固，在操作过程中设备垂直方向的窜动≤3mm，整个装置小于20kg，设备安装人数小于2人，安装时间小于5分钟；本发明装置传动轴在试块上方移动过程中，夹持超声探头沿着两个方向移动，实现在探头与试块表面恒力接触下的超声探头灵敏度标定；本发明超声波在标定试块全范围扫查覆盖数据中有效反射体自动识别，根据算法提取需求反射体的位置，增益补偿值等信息，并将结果存入超声参数文件，进行超声波检测距离-波幅曲线标定。附图说明图1为参考试块组件和扫查系统图；图2为超声波检测距离-波幅曲线自动标定连接图；图3为超声波检测距离-波幅曲线自动标定流程图；图中：1、固定机架；2、X轴传动轴；3、Y轴传动轴；4、气缸；5、导轨；6、压力传感器；7、夹持器叉架；8、超声探头；9、标定试块；10、空压机；11、超声波探伤仪；12、超声信号处理单元；13、通用控制驱动器。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。如图1、图2所示，本发明所述超声波检测距离波幅曲线自动标定装置如下：扫查装置包括固定机架1、X轴传动轴2和Y轴传动轴3。其中，固定机架1是整套系统的安装基础，X轴传动轴2和Y轴传动轴3通过转接板联结后整体通过销钉和螺钉固定在固定机架1上，X轴传动轴2和Y轴传动轴3均为不锈钢材质，固定机架1为铝合金材质。固定机架1分为两个，通过支撑块用螺钉分别固定在标定试块9的两端侧面。固定机架1可夹住不同宽度的标定试块9，X轴传动轴2和Y轴传动轴3的行程足够大，可以满足不同长度和宽度标定试块9的行程要求。伸缩压紧机构包括气缸4、导轨5、压力传感器6和夹持器叉架7。气缸4和导轨5的一端与夹持器叉架7固定连接，气缸4和导轨5的另一端固定在X轴传动轴2上；压力传感器6固定安装于气缸4和夹持器叉架7中间。超声探头8通过框体安装固定于夹持器叉架7，并在气缸4的作用下紧密贴合在标定试块9上。空压机10通过气管与气缸4连接，供给压缩空气；超声波探伤仪11通过信号传输电缆与超声探头8连接，同时通过网线与超声信号处理单元12连接；通用控制驱动器13通过电机线与X轴传动轴2和Y轴传动轴3连接，进行驱动信号传输。如图3所示，本发明所述超声波检测距离波幅曲线自动标定方法如下：1通过固定机架1将X轴传动轴2、Y轴传动轴3安装固定在标定试块9上；2超声探头8通过框体安装固定于夹持器叉架7，开启空压机10供给压缩空气，在气缸4的作用下超声探头8紧密贴合在标定试块9表面，调节空压机10气压，直至压力传感器6显示探头正压力为指定值；3通用控制驱动器13发出控制指令驱动X轴传动轴2和Y轴传动轴3带动伸缩压紧机构和超声探头8在标定试块9表面作栅格运动，运动的同时超声波探伤仪11发出电脉冲信号激励超声探头8并接收原始回波信号；4超声信号处理单元12将接收到的回波信号进行实时显示和存储，栅格扫查结束后根据超声探头8类型、标定试块9图纸及其反射体坐标信息，在超声回波信号数据中反射体深度和横向±10％范围内获取最大幅值点，完成需要标定的反射体提取，并对提取出的反射体位置和回波幅值进行读取，在软件TGC标定信息栏按照下列规则填入反射体信息{深度信息为获取的反射体深度，增益补偿值为：基准增益+20*log80回波幅值}。5重复步骤3；6超声信号处理单元12对数据进行处理，判断所有标定反射体回波幅值是否在80±5％满屏波高范围内；7如果有反射体回波幅值超出80±5％满屏波高范围，则重复步骤5和6，直至所有反射体回波幅值在80±5％满屏波高范围内；8该超声探头的TGC距离-波幅曲线标定结束；9更换下一个超声探头8，由步骤2开始执行，直至所有探头标定完成；10超声波检测距离-波幅曲线自动标定结束。

权利要求：1.一种超声波检测距离波幅曲线自动标定装置，其特征在于：X轴传动轴和Y轴传动轴联结后整体固定在两个固定机架上，两个固定机架分别固定在标定试块的两端侧面，固定机架可夹住不同宽度的标定试块；伸缩压紧机构包括气缸、导轨、压力传感器和夹持器叉架，气缸和导轨的一端与夹持器叉架固定连接，气缸和导轨的另一端固定在X轴传动轴上；压力传感器固定安装于气缸和夹持器叉架中间；超声探头安装固定于夹持器叉架上，并在气缸的作用下紧密贴合在标定试块上；空压机与气缸连接；超声波探伤仪与超声探头连接，同时与超声信号处理单元连接；通用控制驱动器与X轴传动轴和Y轴传动轴连接。2.根据权利要求1所述的超声波检测距离波幅曲线自动标定装置，其特征在于：所述的X轴传动轴和Y轴传动轴通过转接板联结后整体通过销钉和螺钉固定在固定机架上。3.根据权利要求1所述的超声波检测距离波幅曲线自动标定装置，其特征在于：所述的X轴传动轴和Y轴传动轴均为不锈钢材质。4.根据权利要求1所述的超声波检测距离波幅曲线自动标定装置，其特征在于：所述的固定机架为铝合金材质。5.根据权利要求1所述的超声波检测距离波幅曲线自动标定装置，其特征在于：所述的固定机架通过支撑块用螺钉分别固定在标定试块的两端侧面。6.根据权利要求1所述的超声波检测距离波幅曲线自动标定装置，其特征在于：所述的超声探头通过框体安装固定于夹持器叉架上。7.根据权利要求1所述的超声波检测距离波幅曲线自动标定装置，其特征在于：所述的空压机通过气管与气缸连接。8.根据权利要求1所述的超声波检测距离波幅曲线自动标定装置，其特征在于：所述的超声波探伤仪通过信号传输电缆与超声探头连接，同时通过网线与超声信号处理单元连接。9.根据权利要求1所述的超声波检测距离波幅曲线自动标定装置，其特征在于：所述的通用控制驱动器通过电机线与X轴传动轴和Y轴传动轴连接。10.一种超声波检测距离波幅曲线自动标定方法，其特征在于：步骤如下：1通过固定机架将X轴传动轴、Y轴传动轴安装固定在标定试块上；2超声探头安装固定于夹持器叉架，开启空压机供给压缩空气，在气缸的作用下超声探头紧密贴合在标定试块表面，调节空压机气压，直至压力传感器显示探头正压力为指定值；3通用控制驱动器发出控制指令驱动X轴传动轴和Y轴传动轴带动伸缩压紧机构和超声探头在标定试块表面作栅格运动，运动的同时超声波探伤仪发出电脉冲信号激励超声探头并接收原始回波信号；4超声信号处理单元将接收到的回波信号进行实时显示和存储，栅格扫查结束后根据超声探头类型、标定试块图纸及其反射体坐标信息，在超声回波信号数据中反射体深度和横向±10％范围内获取最大幅值点，完成需要标定的反射体提取，并对提取出的反射体位置和回波幅值进行读取，设定深度信息为获取的反射体深度，增益补偿值为：基准增益+20*log80回波幅值；5重复步骤3；6超声信号处理单元对数据进行处理，判断所有标定反射体回波幅值是否在80±5％满屏波高范围内；7如果有反射体回波幅值超出80±5％满屏波高范围，则重复步骤5和6，直至所有反射体回波幅值在80±5％满屏波高范围内；8该超声探头的距离-波幅曲线标定结束；9更换下一个超声探头，由步骤2开始执行，直至所有探头标定完成；10超声波检测距离-波幅曲线自动标定结束。

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