一种用于碳纤维抽油杆无损检测的超声波换能器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种用于碳纤维抽油杆无损检测的超声波换能器，包括激励机构和固定机构，激励机构包括前盖和后盖，固定机构为固定座。前盖的上表面耦合有压电晶片，前盖的下表面设有半圆柱形的第一凹槽；后盖安装在前盖的上部，后盖的两侧分别向外延伸有第一连接装置，前盖和后盖的轴线位置均设有用于贯穿前盖和后盖的螺纹孔；固定座的上表面设有第二凹槽，第二凹槽与第一凹槽的位置相对应，且第一凹槽与第二凹槽形成用于固定抽油杆的固定孔，固定座的两侧分别向外延伸有第二连接装置，第二连接装置与第一连接装置之间连接有紧固螺栓。其结构合理，能增大接触面积，与抽油杆进行良好的耦合，固定性好，可实现抽油杆服役期间的在线监测。

An ultrasonic transducer for nondestructive testing of carbon fiber sucker rods

The utility model discloses an ultrasonic transducer for nondestructive testing of carbon fiber sucker rods, which comprises an exciting mechanism and a fixing mechanism, the exciting mechanism comprises a front cover and a rear cover, and the fixing mechanism is a fixed seat. The upper surface of the front cover is coupled with a piezoelectric wafer, and the lower surface of the front cover is provided with a semi-cylindrical first groove; the rear cover is mounted on the upper part of the front cover, and the two sides of the rear cover extend outward respectively with the first connecting device. The axial positions of the front cover and the rear cover are provided with threaded holes for penetrating the front cover and the rear cover; and the upper surface of the fixing seat is provided with the first connecting device. The second groove corresponds to the position of the first groove, and the first groove and the second groove form a fixed hole for fixing the sucker rod. The two sides of the fixing seat extend outwards respectively with a second connecting device, and a fastening bolt is connected between the second connecting device and the first connecting device. The utility model has the advantages of reasonable structure, enlarging the contact area, good coupling with the sucker rod, good fixation, and on-line monitoring of the sucker rod during service.

【技术实现步骤摘要】
一种用于碳纤维抽油杆无损检测的超声波换能器
本技术涉及无损检测
，具体涉及一种用于碳纤维抽油杆无损检测的超声波换能器。
技术介绍
目前，超声红外热成像技术是近年迅速发展的一种无损检测技术。由于此项技术对于其他无损检测技术具有实时检测和大面积检测范围的优点，因此得到人们的广泛关注。传统的超声红外热成像技术利用超声枪与被测试件耦合，向试件内部注入大于2Kw的高能量进行激励。然而此方法由于能量过大会导致试件内部出现过多的振动，甚至破坏试件。超声枪与试件接触的部位也会由于摩擦破坏试件表面。为了解决这个问题，Bu-ByoungKang等人提出了一种利用低能量的压电陶瓷片进行激励的方法，并进行了可行性验证。利用低能量压电陶瓷片为核心制备而成的超声波换能器进行激励，可以有效避免能量过大导致的一系列问题，只需要在换能器与试件的共振频率范围内对试件进行激励即可以实现有效检测。复合材料在各个行业领域应用广泛，利用碳纤维与玻璃纤维复合材料制成的复合材料抽油杆也已应用于石油行业的工程实际中。B.Lamboul等人利用实验验证了超声红外热成像技术对于复合材料检测的有效性。超声红外热成像技术对于复合材料中的各种缺陷形式如裂纹、冲击以及分层等均具有良好的检测效果。然而，由于压电陶瓷片的空间形状的原因无法与各种试件进行良好的耦合，尤其是在对于形状不规则的试件进行检测时，由于接触面积较小很容易导致检测过程中超声波换能器滑动移位并且无法将能量有效注入试件。现有的技术亦无法实现服役期间的在线检测。
技术实现思路
本技术的目的就是针对现有技术存在的缺陷，提供一种结构合理，能增大接触面积，能与抽油杆进行良好的耦合，固定性好，并可实现抽油杆服役期间的在线监测的用于碳纤维抽油杆无损检测的超声波换能器。其技术方案是：一种用于碳纤维抽油杆无损检测的超声波换能器，包括激励机构和固定机构，所述激励机构包括前盖，所述前盖的上表面耦合有压电晶片，所述前盖的下表面设有与抽油杆表面接触的半圆柱形的第一凹槽，所述第一凹槽设置在前盖的中部与轴线相垂直的位置；后盖，所述后盖安装在前盖的上部，所述后盖的两侧分别向外延伸有第一连接装置，所述前盖和后盖的轴线位置均设有用于贯穿前盖和后盖的螺纹孔；所述固定机构为固定座，所述固定座的上表面设有与抽油杆表面接触的半圆柱形的第二凹槽，所述第二凹槽与第一凹槽的位置相对应，且所述第一凹槽与第二凹槽形成用于固定抽油杆的固定孔，所述固定座的两侧分别向外延伸有第二连接装置，所述第二连接装置与第一连接装置之间连接有用于紧固抽油杆的紧固螺栓。所述第一连接装置包括沿后盖上表面向外延伸的上延伸部和与上延伸部垂直的上支撑部，所述上支撑部位于上延伸部下方，所述上支撑部的端部垂直设有上连接耳，所述上连接耳位于前盖中部。所述第二连接装置包括沿固定座下表面向外延伸的下延伸部和与下延伸部垂直的下支撑部，所述下支撑部位于下延伸部的上方，所述下支撑部的端部垂直设有下连接耳，所述下连接耳位于前盖中部，所述下连接耳与上连接耳通过紧固螺栓连接在一起。所述螺纹孔内安装有用于连接前盖、压电晶片和后盖的连接螺栓。所述前盖为喇叭形金属块，所述后盖为圆柱形结构。所述第一凹槽的弧形面形成与抽油杆相耦合的耦合面。所述压电晶片由厚度方向极化的PZT-5压电材料制成，由两片压电陶瓷圆片堆叠而成，中间设有用于固定的晶片螺纹孔。本技术与现有技术相比较，具有以下优点：结构合理，通过耦合面能增大接触面积，能与抽油杆进行良好的耦合，固定性好，并可实现抽油杆服役期间的在线监测。附图说明图1是本技术的结构原理图；图2是本技术图1的俯视图；图中：1.前盖；2.后盖；3.压电晶片；4.第一凹槽；5.螺纹孔；6.连接螺栓；7.固定座；8.第二凹槽；9.固定孔；10.紧固螺栓；11.耦合面；21.上延伸部；22.上支撑部；23.上连接耳；71.下延伸部；72.下支撑部；73.下连接耳。具体实施方式下面是结合附图和实施例对本技术进一步说明。实施例一参照图1和图2，一种用于碳纤维抽油杆无损检测的超声波换能器，包括激励机构和固定机构，所述激励机构包括前盖1和后盖2。前盖1为喇叭形金属块，后盖2为圆柱形结构，其中，前盖1的上表面耦合有压电晶片3，前盖1的下表面设有与抽油杆表面接触的半圆柱形的第一凹槽4，第一凹槽4的弧形面形成与抽油杆相耦合的耦合面11，通过耦合面11能增大接触面积，能与抽油杆进行良好的耦合，第一凹槽4设置在前盖1的中部与轴线相垂直的位置，通过压电晶片3可在压电效应产生振动波。后盖2安装在前盖1的上部，后盖2的两侧分别向外延伸有第一连接装置，前盖1和后盖2的轴线位置均设有用于贯穿前盖1和后盖2的螺纹孔5，螺纹孔5内安装有用于连接前盖1、压电晶片3和后盖2的连接螺栓6，通过连接螺栓6可以将前盖1、压电晶片3和后盖2连接起来。固定机构为固定座7，固定座7的上表面设有与抽油杆表面接触的半圆柱形的第二凹槽8，第二凹槽8与第一凹槽4的位置相对应，且第一凹槽4与第二凹槽8形成用于固定抽油杆的固定孔9，固定座7的两侧分别向外延伸有第二连接装置，第二连接装置与第一连接装置之间连接有用于紧固抽油杆的紧固螺栓10。通过固定孔9便于抽油杆穿过，并通过第一连接装置、第二连接装置和紧固螺栓10对抽油杆进行固定。上述的第一连接装置包括沿后盖2上表面向外延伸的上延伸部21和与上延伸部21垂直的上支撑部22，上支撑部22位于上延伸部21下方，上支撑部22的端部垂直设有上连接耳23，上连接耳23位于前盖1的中部。第二连接装置包括沿固定座7下表面向外延伸的下延伸部71和与下延伸部71垂直的下支撑部72，下支撑部72位于下延伸部71的上方，下支撑部72的端部垂直设有下连接耳73，下连接耳73位于前盖1中部，下连接耳73与上连接耳23通过紧固螺栓10连接在一起。这样后盖2连带前盖1与固定座7连接在了一起，而且通过两侧的紧固螺栓10可以将抽油杆夹持在中间并利用两个螺栓进行紧固使两个部件与抽油杆在较大冲击下亦不会发生相对滑动。实施例二与实施例一基本相同，其中，压电晶片3由厚度方向极化的PZT-5压电材料制成，由两片压电陶瓷圆片堆叠而成，中间设有用于固定的晶片螺纹孔。在位于前盖1的另外两侧分别设有耳板，用于引出压电陶瓷片正负极引线，压电陶瓷片正负极分别引出引线方便连接电源。连接螺栓6贯穿前盖1和后盖2上的螺纹孔5，并贯穿压电晶片3中部的晶片螺纹孔可以将他们连接起来。检测时，将抽油杆穿过固定孔9，在与抽油杆相接触的耦合面11加以适量耦合剂以防止相对摩擦产生多余的热量，分别通过前盖1和固定座7两侧的上连接耳23、下连接耳73以及紧固螺栓10，通过紧固螺栓10将抽油杆夹持于固定孔9内，便可将此超声换能器牢固夹持于抽油杆之上。在生产过程中，将换能器用此方式夹持于活动的抽油杆上，通过引线连接信号发生器与放大器，即可对试件产生有效振动。由于压电晶片3的功率较低，因此不会对生产过程产生影响。若有缺陷存在，振动波传播到缺陷位置衰减为热量，表现为温度异常点，利用红外热像仪进行拍摄，便可在生产过程中对抽油杆进行有效检测。本技术并不限于上述的实施方式，在本领域技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本技术宗旨的前提下做出各本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于碳纤维抽油杆无损检测的超声波换能器，其特征在于：包括激励机构和固定机构，所述激励机构包括前盖，所述前盖的上表面耦合有压电晶片，所述前盖的下表面设有与抽油杆表面接触的半圆柱形的第一凹槽，所述第一凹槽设置在前盖的中部与轴线相垂直的位置；后盖，所述后盖安装在前盖的上部，所述后盖的两侧分别向外延伸有第一连接装置，所述前盖和后盖的轴线位置均设有用于贯穿前盖和后盖的螺纹孔；所述固定机构为固定座，所述固定座的上表面设有与抽油杆表面接触的半圆柱形的第二凹槽，所述第二凹槽与第一凹槽的位置相对应，且所述第一凹槽与第二凹槽形成用于固定抽油杆的固定孔，所述固定座的两侧分别向外延伸有第二连接装置，所述第二连接装置与第一连接装置之间连接有用于紧固抽油杆的紧固螺栓。

【技术特征摘要】
1.一种用于碳纤维抽油杆无损检测的超声波换能器，其特征在于：包括激励机构和固定机构，所述激励机构包括前盖，所述前盖的上表面耦合有压电晶片，所述前盖的下表面设有与抽油杆表面接触的半圆柱形的第一凹槽，所述第一凹槽设置在前盖的中部与轴线相垂直的位置；后盖，所述后盖安装在前盖的上部，所述后盖的两侧分别向外延伸有第一连接装置，所述前盖和后盖的轴线位置均设有用于贯穿前盖和后盖的螺纹孔；所述固定机构为固定座，所述固定座的上表面设有与抽油杆表面接触的半圆柱形的第二凹槽，所述第二凹槽与第一凹槽的位置相对应，且所述第一凹槽与第二凹槽形成用于固定抽油杆的固定孔，所述固定座的两侧分别向外延伸有第二连接装置，所述第二连接装置与第一连接装置之间连接有用于紧固抽油杆的紧固螺栓。2.根据权利要求1所述的一种用于碳纤维抽油杆无损检测的超声波换能器，其特征在于：所述第一连接装置包括沿后盖上表面向外延伸的上延伸部和与上延伸部垂直的上支撑部，所述上支撑部位于上延伸部下方，所述上支撑部的端部垂直设有上连接耳，所述上连接耳位...

【专利技术属性】
技术研发人员：李风，郭志永，冷传基，郑召斌，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司胜利油田分公司技术检测中心，
类型：新型
国别省市：北京,11