本发明涉及聚变装置无损检测，尤其涉及一种适用于聚变装置曲面焊缝的柔性全聚焦设备及检测方法。
背景技术：
1、为了实现受控核聚变，研究解决人类未来能源问题，国际热核聚变反应堆（iter）计划建设核聚变反应超导托卡马克装置，用于实现可控核聚变反应堆。其中，托卡马克聚变装置主要由磁体、真空室、包层、偏滤器、低温恒温器、加热与电流驱动系统、氚增值系统、诊断系统、低温系统、水冷系统、燃料系统、电源系统以及远程操控系统等核心部件组成。但这些核心部件由于空间限制和复杂结构等原因，使得在设计、制造和装配过程中存在大量复杂焊缝结构，难以进行无损检测。
2、以聚变堆离子回旋加热装置（icrh）为例，它是实现托卡马克聚变装置等离子体加热和建立高参数约束模式稳态运行关键部件。但是由于icrh装置设计与制造较为复杂，涉及到各向异性、高声衰减、声耗散的3d部件材料，以及含小直径曲面、台阶面和交错面的复杂焊缝结构。参见图1，icrh装置的曲面结构复杂，存在较多的连接焊缝，焊接完成后，用一般的硬质探头在可达空间内无法进行全体积超声检测。
3、目前，有一种用于超声检测的柔性耦合楔块及其应用方法（cn 116735721 a），但是其仅可用于常规超声的直入射式检测的耦合，无法适用于斜入射式的全聚焦阵列超声检测的耦合，并且无对高衰减材质、异质界面和楔块形变导致的声束偏转和聚焦偏差进行自适应修正的内容，无法适用于聚变装置复杂曲面焊缝的全聚焦检测。还有一种可变曲面超声波换能器阵列结构及使用方法（cn113030280a），其主要采用机械式伸缩结构调节超声波阵列与曲面的耦合，同样无法适用于聚变装置复杂曲面焊缝的全聚焦检测。此外，还有一种柔性超声线阵换能器（cn117358560a）和一种柔性超声相控阵列换能器及其制作方法（cn103157594b），但其主要式采用薄片式结构来增加与曲面的耦合程度，无法适用于斜入射式的全聚焦阵列超声检测的耦合，同样无法适用于聚变装置复杂曲面焊缝的全聚焦检测。综上，现有的超声检测设备和检测方法均存在一定的局限性，无法对聚变装置的复杂曲面焊缝进行有效的全聚焦检测。
技术实现思路
1、本发明所要解决的技术问题是，提供一种适用于聚变装置曲面焊缝的柔性全聚焦设备及检测方法，提供耦合性好的柔性探头以及基于时间反演的自适应聚焦算法，可以有效满足聚变装置复杂曲面焊缝的全聚焦超声检测要求。
2、为解决以上技术问题，本发明实施例提供一种适用于聚变装置曲面焊缝的柔性全聚焦设备，包括全聚焦阵列探头、螺纹连接结构、金属夹持外框、夹持限位结构以及柔性楔块；
3、所述全聚焦阵列探头包括阵列超声传感器、探头定位销以及同轴线缆；
4、所述全聚焦阵列探头通过螺纹连接结构与所述金属夹持外框连接；
5、所述柔性楔块通过所述夹持限位结构与所述金属夹持外框连接，通过所述探头定位销与所述阵列超声传感器进行连接。
6、优选地，所述柔性楔块为高分子聚合物材料，所述柔性楔块的表面采用热熔切割的方式进行加工，以实现所述柔性楔块与所述阵列超声传感器的耦合匹配。
7、优选地，所述柔性楔块为立方体结构或者拟柱体结构，所述柔性楔块的倾斜角度为0°~40°。
8、优选地，所述阵列超声传感器和所述柔性楔块之间还设有声匹配层。
9、优选地，所述全聚焦阵列探头采用对称式矩形阵列分布。
10、优选地，所述全聚焦阵列探头的全聚焦超声检测模式包括双模式检测、单模式检测以及混合模式检测，所述全聚焦阵列探头的频率为0.5~10mhz，主轴阵元数量为16~128个，次轴阵元数量为2~16个，阵元宽度为0.21~3.7mm，阵元间隙为0.01~0.2mm，次轴宽度为5~25mm。
11、优选地，如上任一项所述的适用于聚变装置曲面焊缝的柔性全聚焦设备，还包括扫查器，用于记录全聚焦阵列探头的实时位置信息。
12、本发明实施例还提供一种聚变装置曲面焊缝全聚焦检测方法，应用于上述任一项所述的适用于聚变装置曲面焊缝的柔性全聚焦设备，包括：
13、将所述柔性全聚焦设备与检测系统连接，按照仪器组合性能校验方法对连接效果进行校核；
14、若校核通过，则根据检测需求对所述柔性全聚焦设备进行自主化编程，以选择全聚焦检测模式；
15、对所述柔性全聚焦设备加载基于时间反转的自适应聚焦算法；
16、根据所选择的全聚焦检测模式，使用柔性全聚焦设备中的探头按照预定的栅格顺序对目标检测对象焊缝区域进行扫查；
17、结合编码器位置信息，利用所述基于时间反演的全聚焦算法对所述目标检测对象焊缝区域进行全聚焦检测数据处理，并记录全聚焦检测数据；
18、根据所述全聚焦检测数据实现三维成像，识别所述目标检测对象焊缝区域中的缺陷情况，得到检测结果。
19、进一步地，所述基于时间反演的全聚焦算法，包括：
20、选择所述阵列超声传感器中的任一阵元为发射阵元，通过所述发射阵元发出声波信号；其中，声波信号在非均匀介质传播过程中，遇到缺陷时发生散射，散射信号被阵列中的阵元接收；
21、将各个阵元接收到的散射信号进行时域上的时间反转重构，得到时间反转信号；
22、将所述时间反转信号重新发射，以使不同阵元发射的时间反转信号经过相同介质的传播后自动聚焦在缺陷点上。
23、可选地，如上任一项所述的聚变装置曲面焊缝全聚焦检测方法，还包括：
24、根据检测结果判断是否需要对所述目标检测对象的焊缝区域再次扫查；
25、若是，则降低栅格扫查间距再次对所述目标检测对象的焊缝区域进行定量复核。
26、与现有技术相比，本发明实施例提供的一种适用于聚变装置曲面焊缝的柔性全聚焦设备及检测方法，所述设备包括全聚焦阵列探头、螺纹连接结构、金属夹持外框、夹持限位结构以及柔性楔块；所述全聚焦阵列探头包括阵列超声传感器、探头定位销以及同轴线缆；所述全聚焦阵列探头通过螺纹连接结构与所述金属夹持外框连接；所述柔性楔块通过所述夹持限位结构与所述金属夹持外框连接，通过所述探头定位销与所述阵列超声传感器进行连接。所述检测方法通过对所述柔性全聚焦设备进行自主化编程，以选择全聚焦检测模式，使用柔性全聚焦设备中的探头按照预定的栅格顺序对目标检测对象焊缝区域进行扫查，并通过加载基于时间反转的自适应聚焦算法对所述目标检测对象焊缝区域实现全聚焦检测数据处理和三维成像，从而识别所述目标检测对象焊缝区域中的缺陷情况，得到检测结果。本发明提供的设备采用柔性材质代替传统有机玻璃硬质楔块，和检测探头具有较好的耦合性，可实现聚变装置复杂曲面焊缝的直入射式和斜入射全聚焦超声检测；本发明提供的基于时间反演自适应聚焦算法的检测方法，可消除因复杂曲面和柔性楔块非均质变形对全聚焦算法的影响，对声束偏转进行矫正，对散射信号进行聚焦增强，可有效满足聚变装置复杂曲面焊缝的超声检测要求。
1.一种适用于聚变装置曲面焊缝的柔性全聚焦设备，其特征在于，包括全聚焦阵列探头、螺纹连接结构、金属夹持外框、夹持限位结构以及柔性楔块；
2.如权利要求1所述的适用于聚变装置曲面焊缝的柔性全聚焦设备，其特征在于，所述柔性楔块为高分子聚合物材料，所述柔性楔块的表面采用热熔切割的方式进行加工，以实现所述柔性楔块与所述阵列超声传感器的耦合匹配。
3.如权利要求2所述的适用于聚变装置曲面焊缝的柔性全聚焦设备，其特征在于，所述柔性楔块为立方体结构或者拟柱体结构，所述柔性楔块的倾斜角度为0°~40°。
4.如权利要求3所述的聚变装置曲面焊缝的柔性全聚焦设备，其特征在于，所述阵列超声传感器和所述柔性楔块之间还设有声匹配层。
5.如权利要求1所述的适用于聚变装置曲面焊缝的柔性全聚焦设备，其特征在于，所述全聚焦阵列探头采用对称式矩形阵列分布。
6.如权利要求5所述的适用于聚变装置曲面焊缝的柔性全聚焦设备，其特征在于，所述全聚焦阵列探头的全聚焦超声检测模式包括双模式检测、单模式检测以及混合模式检测，所述全聚焦阵列探头的频率为0.5~10mhz，主轴阵元数量为16~128个，次轴阵元数量为2~16个，阵元宽度为0.21~3.7mm，阵元间隙为0.01~0.2mm，次轴宽度为5~25mm。
7.如权利要求1至6任一项所述的适用于聚变装置曲面焊缝的柔性全聚焦设备，其特征在于，还包括扫查器，用于记录所述全聚焦阵列探头的实时位置信息。
8.一种聚变装置曲面焊缝全聚焦检测方法，应用于如权利要求1至7中任一项所述的适用于聚变装置曲面焊缝的柔性全聚焦设备，其特征在于，包括：
9.如权利要求8所述的聚变装置曲面焊缝全聚焦检测方法，其特征在于，所述基于时间反演的全聚焦算法，包括：
10.如权利要求8~9任一项所述的聚变装置曲面焊缝全聚焦检测方法，其特征在于，还包括：
