Page 153 - 《应用声学》2021年第6期

第 40 卷 第 6 期 季昌国等： 在役枞树型叶根原位相控阵超声检测技术 949

表 1 相控阵线性探头选用参数
Table 1 Parameters of phased array linear probe

探头频率 阵元间距 阵元宽度 阵元长度 楔块物理 钢中折射
探头型号 阵元数/个 备注
f/MHz P/mm a/mm H/mm 角度/( ) 角度/( )
◦
◦
5L10B0 10 5 0.5 0.45 6 N/A N/A 纵波
5L10A25 10 5 0.5 0.45 6 25 35.7 横波
5L12A41 12 5 0.5 0.45 6 41.5 66.3 横波

2.3.2 相控阵探头在内外弧面时的分割设计 2.3.3 对垂直外弧、内弧分割面的分析
根据叶片曲面变化特点按一定间距进行分割 按照相控阵探头耦合放置位置对各剖面进行
和剖面提取，提取剖面尺寸进行 CAD 和 Civa 软件 声束中心线模拟，如图7所示。模拟结果判定依据如
模拟实验。考虑探头尽可能放置在接近叶根的部 下：(1) 声束在到达第一齿根前有无遮挡；(2) 入射
位，以叶根底面垂直向上95 mm 处作为基准面做剖 到第一齿根处的声束角度是否在探头偏转允许范
面切割，如图5所示。 围内。从图7(a)中可以看出，检测01W-A-13剖面第
一齿部位声束角度为 77 。依照该方法对外弧和内
◦
弧各32个分割面依次进行模拟，结果见表2和表3。
ܱऻΟ
01W-A-13
D

图 5 切割基准面 ЯऻΟ
Fig. 5 Reference plane for cutting (a) ۇᄰܱऻ01W-A-13Җ᭧ܦౌ˗ॷጳവલ
基准面处外弧两侧弧长各 80 mm 范围内，每
ܱऻΟ
01W-B-7
隔 5 mm 弧长做一个分割，其余的中间部位等间
距做 3 次分割，所有分割沿叶片长度方向并且垂
直于基准面处外弧，如图 6 所示。从分割剖面得到
01W-A-1∼01W-A-32共32个剖面。
ЯऻΟ
同理对内弧进行分割，所有分割沿叶片长度方 D
向并且垂直于基准面处内弧。 (b) ۇᄰЯऻ01W-B-7Җ᭧ܦౌ˗ॷጳവલ

图 7 垂直外弧、内弧分割面相控阵超声声束中心线
01W-A-26
01W-A-25 01W-A-27
01W-A-24 01W-A-28
01W-A-23 模拟
01W-A-22 01W-A-29
01W-A-21 01W-A-30
01W-A-20
01W-A-19 01W-A-31
01W-A-18 Fig. 7 Simulation of the centerline of the phased
01W-A-32
01W-A-17
01W-A-16
01W-A-15 array ultrasonic beam of the vertical outer arc and
01W-A-14
01W-A-13 inner arc segmentation plane
01W-A-12
01W-A-11
01W-A-10
01W-A-9
◦
01W-A-8 在实际检测中，当声束角度在 77 以内认定为
01W-A-7
01W-A-6
01W-A-5 可检区域；声束角度在 77 ∼ 80 之间为过渡区域；
◦
◦
01W-A-4
01W-A-3
01W-A-2
01W-A-1 当声束角度大于 80 时，由于声束偏转角过大，出现
◦
栅瓣，认定为不可检区域。因此在叶身内外弧面检
测时，可检区域与探头移动区域如表4所示。
图 6 垂直外弧分割总图 相控阵探头在叶身内外弧面检测时无法覆盖
Fig. 6 General view of vertical outer arc segmen- 叶根第一齿根全部检测区域弧长，因此还需要在出
tation 汽侧和进气侧平台上进行检测。