一种单晶叶片壁厚的测量方法、系统、设备及存储介质与流程

本技术涉及超声波测量，尤其涉及一种单晶叶片壁厚的测量方法、系统、设备及存储介质。

背景技术：

1、单晶叶片是指采用单晶材料制造的航空发动机叶片。为了降低航空发动机重量，单晶叶片通常采用空心结构，因此叶片的壁厚就成为确保单晶叶片强度的重要参数。

2、由于叶片在制造完成后无法切割，因此现有技术多采用超声测厚技术对叶片的壁厚进行采集。但是，超声测厚技术保证测量精度的前提是超声波在材料中的传播速度保持恒定，而单晶材料具有各向异性特性，即超声波在单晶材料中的传播速度随传播方向不同存在较大波动。又由于叶片表面角度变化幅度较大，使得超声波在单晶叶片中的传播方向频繁变化，从而导致超声波以不同入射角照射单晶叶片时的传播速度存在较大误差，从而导致基于各入射角的传播速度进行单晶叶片壁厚测量时的精度降低。因此，如何提高对单晶叶片壁厚的测量精度已成为亟待解决的问题。

技术实现思路

1、鉴于上述问题，本技术提供了一种单晶叶片壁厚的测量方法、系统、设备及存储介质，以实现提高对单晶叶片壁厚的测量精度的目的。具体方案如下：

2、本技术第一方面提供一种单晶叶片壁厚的测量方法，包括：

3、对待测单晶叶片的待测区域进行超声波极扫描，获得所述待测区域的回波参数，所述回波参数包括各入射角下的回波幅值参数，所述回波幅值参数包括各方位角及其各自对应的回波幅值；

4、将所述回波参数映射至极坐标下，获得所述待测区域的声学特性图像，并基于所述声学特性图像提取所述待测区域的回波幅值衰减率的曲线，所述回波幅值衰减率为一个所述入射角在不同所述方位角下所述回波幅值的最大值与最小值的差值；

5、将所述回波幅值衰减率的曲线中与预设回波幅值衰减率对应的入射角确定为等效入射角，并将所述等效入射角代入预设声速求解公式，求得超声波在所述待测区域中的传播声速，其中，所述预设声速求解公式中的计算参数是基于各对比样件拟合确定的，所述对比样件与所述待测单晶叶片的材料相同，各所述对比样件的切割角度的集合覆盖所述待测单晶叶片各待测区域的表面角度，所述预设回波幅值衰减率是基于各所述对比样件的回波幅值衰减率的曲线确定的参数；

6、根据所述传播声速与超声波在所述待测区域的传播时间的乘积，确定所述待测区域的壁厚。

7、在一种可能的实现中，所述预设声速求解公式的获得过程，包括：

8、以所述待测单晶叶片各待测区域的表面角度，确定与所述待测区域对应的所述对比样件的切割角度，并基于所述切割角度与所述待测单晶叶片的材料相同的测试件进行等厚度切割，获得各所述对比样件；

9、对各所述对比样件：对该对比样件进行所述超声波极扫描，获得该对比样件的所述回波参数；将该对比样件的所述回波参数映射至极坐标下，获得该对比样件的所述声学特性图像，并基于该对比样件的所述声学特性图像提取该对比样件的所述回波幅值衰减率的曲线；

10、将各所述对比样件的所述回波幅值衰减率的曲线的单调递减部分中共有的所述回波幅值衰减率确定为所述预设回波幅值衰减率；基于所述预设回波幅值衰减率确定各所述对比样件的所述等效入射角；

11、将各所述对比样件的实测声速vi和所述等效入射角θi代入初始声速求解公式：

12、vi＝k×θi+c，

13、并对经过代入后的所述初始声速求解公式进行拟合，获得第一计算参数k和第二计算参数c，从而获得所述预设声速求解公式，其中，所述i是所述对比样件的序列号。

14、在一种可能的实现中，所述声学特性图像的极径表征所述入射角，所述声学特性图像的极角表征所述方位角，所述声学特性图像的灰度值表征所述回波幅值的强度。

15、在一种可能的实现中，所述切割角度为所述对比样件的切割面与所述对比样件侧壁法线的夹角。

16、本技术第二方面提供一种单晶叶片壁厚的测量系统，包括：

17、参数获得模块，用于对待测单晶叶片的待测区域进行超声波极扫描，获得所述待测区域的回波参数，所述回波参数包括各入射角下的回波幅值参数，所述回波幅值参数包括各方位角及其各自对应的回波幅值；

18、图像生成模块，用于将所述回波参数映射至极坐标下，获得所述待测区域的声学特性图像，并基于所述声学特性图像提取所述待测区域的回波幅值衰减率的曲线，所述回波幅值衰减率为一个所述入射角在不同所述方位角下所述回波幅值的最大值与最小值的差值；

19、声速求解模块，用于将所述回波幅值衰减率的曲线中与预设回波幅值衰减率对应的入射角确定为等效入射角，并将所述等效入射角代入预设声速求解公式，求得超声波在所述待测区域中的传播声速，其中，所述预设声速求解公式中的计算参数是基于各对比样件拟合确定的，所述对比样件与所述待测单晶叶片的材料相同，各所述对比样件的切割角度的集合覆盖所述待测单晶叶片各待测区域的表面角度，所述预设回波幅值衰减率是基于各所述对比样件的回波幅值衰减率的曲线确定的参数；

20、壁厚确定模块，用于根据所述传播声速与超声波在所述待测区域的传播时间的乘积，确定所述待测区域的壁厚。

21、在一种可能的实现中，所述测量系统还包括公式配置模块，所述公式配置模块在所述预设声速求解公式的获得过程被设置为：

22、以所述待测单晶叶片各待测区域的表面角度，确定与所述待测区域对应的所述对比样件的切割角度，并基于所述切割角度与所述待测单晶叶片的材料相同的测试件进行等厚度切割，获得各所述对比样件；

23、对各所述对比样件：对该对比样件进行所述超声波极扫描，获得该对比样件的所述回波参数；将该对比样件的所述回波参数映射至极坐标下，获得该对比样件的所述声学特性图像，并基于该对比样件的所述声学特性图像提取该对比样件的所述回波幅值衰减率的曲线；

24、将各所述对比样件的所述回波幅值衰减率的曲线的单调递减部分中共有的所述回波幅值衰减率确定为所述预设回波幅值衰减率；基于所述预设回波幅值衰减率确定各所述对比样件的所述等效入射角；

25、将各所述对比样件的实测声速vi和所述等效入射角θi代入初始声速求解公式：

26、vi＝k×θi+c，

27、并对经过代入后的所述初始声速求解公式进行拟合，获得第一计算参数k和第二计算参数c，从而获得所述预设声速求解公式，其中，所述i是所述对比样件的序列号。

28、在一种可能的实现中，所述声学特性图像的极径表征所述入射角，所述声学特性图像的极角表征所述方位角，所述声学特性图像的灰度值表征所述回波幅值的强度。

29、在一种可能的实现中，所述切割角度为所述对比样件的切割面与所述对比样件侧壁法线的夹角。

30、本技术第三方面提供一种电子设备，包括至少一个处理器和与所述处理器连接的存储器，其中：

31、所述存储器用于存储计算机程序；

32、所述处理器用于执行所述计算机程序，以使所述电子设备能够实现上述第一方面或第一方面任一实现方式的单晶叶片壁厚的测量方法。

33、本技术第四方面提供一种计算机存储介质，所述存储介质承载有一个或多个计算机程序，当所述一个或多个计算机程序被电子设备执行时，能够使所述电子设备实现上述第一方面或第一方面任一实现方式的单晶叶片壁厚的测量方法。

34、借由上述技术方案，本技术提供的一种单晶叶片壁厚的测量方法、系统、设备及存储介质，通过配置对待测单晶叶片待测区域进行超声波极扫描，并基于获得的回波参数确定待测区域的声学特性曲线，从而实现了对超声波以不同入射角和方位角进行探测时，待测区域的声学特性的采集。随后，通过配置将回波幅值衰减率的曲线中与预设回波幅值衰减率对应的入射角确定为等效入射角，并将等效入射角代入预设声速求解公式，求得超声波在待测区域中的传播声速，由于上述预设声速求解公式中的计算参数是基于各对比样件拟合确定的，预设回波幅值衰减率是基于各对比样件的回波幅值衰减率的曲线确定的参数，对比样件与待测单晶叶片的材料相同，而各对比样件的切割角度的集合覆盖了待测单晶叶片各待测区域的表面角度，因而确保了上述等效入射角和上述传播声速的确定精度。可见，本技术提高了对单晶叶片壁厚的测量精度。