基于射频/微波技术的旋转式超声波探伤装置制造方法及图纸

一种基于射频/微波技术的旋转式超声波探伤装置，属于管材、棒材超声波探伤技术领域。包括电机传动单元、转子单元、定子单元；转子单元包括空心轴、多边形花栏架、超声波发射/接收模块、旋转头内部的信号无线传输模块、电耦合铜环、超声波探头架及超声波探头；定子单元包括轴承、水套装置、导套、三抓定心装置、碳刷架和石墨碳刷、旋转头外部的信号无线传输模块、基座。优点在于，采用射频/微波信号传输技术，使得超声波检测信号和控制信号在超声波旋转头的转子单元和定子单元之间实现安全可靠、稳定高效的数字化无线传输。在提高管材/棒材超声波探伤速度的同时，保证超声检测信号在传输过程中无衰减失真，提高探伤检测的灵敏度，提高检测质量。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于管材、棒材超声波探伤
，特别是提供了一种基于射频/微波技术的旋转式超声波探伤装置，可以快速、高效的超声波检测钢管/钢棒。
技术介绍
随着生产技术的发展，管材/棒材生产企业对产品的检测效率和检测质量要求越来越高。传统的自动化超声探伤方式主要有钢管螺旋前进，探头不动的水碗式探伤方法；钢管原地旋转，上方探伤小车沿钢管轴向移动扫查的倒水碗式探伤方法等，传统的探伤方法探伤速度慢，检测效率不高。为了提高管材/棒材自动化超声探伤的检测效率，目前市场上常采用管材/棒材直线前进，超声探头围绕管材/棒材原地旋转做周向扫查的探伤方法，探头旋转式超声波探伤装置又称超声旋转头。根据超声信号的耦合方式不同，目前超声旋转头主要可分为两类，一类是滑环耦合式超声旋转头，另一类是电容耦合式超声旋转头。这两种超声旋转头装置虽然可以提高超声探伤速率，但是目前二者都存在着难以克服的缺点。滑环耦合式超声旋转头在高速旋转时存在高频摩擦噪声，会对超声检测信号造成很大干扰，影响超声探伤的信噪比；电容耦合式超声旋转头的电容耦合片容抗较大，超声波检测信号在电容耦合片中传输的过程中衰减很大，容易造成信号失真。除了上述缺点外，滑环耦合式超声旋转头和电容耦合式超声旋转头装置由于信号耦合方式所限，导致其通道数量有限，检测功能单一，无法满足企业对管材/棒材同时进行纵伤、横伤、分层/测厚等多功能探伤要求。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于射频/微波技术的旋转式超声波探伤装置，检测速度快、灵敏度高、信号无衰减失真、同时能够大量扩展检测通道数量。本专利技术提供的超声旋转头装置，采用射频/微波信号传输技术，使得超声检测信号以射频/微波的形式，以数字化无线传输方式由转子单元传输到定子单元，不存在诸如滑环耦合模式中高频摩擦噪声的干扰，也不会像电容耦合模式一样造成信号衰减失真。而且本专利技术的基于射频/微波技术的旋转式超声波探伤装置可以很容易的扩展探伤通道数量，增加探伤功能。本专利技术提供的基于射频/微波技术的旋转式超声波探伤装置，包括电机传动单元、转动单元(也称转子单元)、固定单元(也称定子单元)。所述的转子单元包括空心轴1、多边形花栏架2、超声波发射/接收模块8、旋转头内部的信号无线传输模块9、电耦合铜环7、超声波探头架及超声波探头。所述的定子单元包括轴承12、水套装置10、导套11、三抓定心装置13、碳刷架16和石墨碳刷17、旋转头外部的信号无线传输模块18、基座15。所述的多边形花栏架2和所述的电耦合铜环7分别布置固定于空心轴1的两边。多边形花栏架2用于安装和固定超声波发射/接收模块8和旋转头内部的信号无线传输模块18；电耦合铜环7用于耦合直流电源，给超声发射/接收模块8和旋转头内部的信号无线传输模块9提供直流电。根据探伤工艺的设计排布，所述的探头架3沿空心轴1周向位置均匀布置固定于多边形花栏架2和电耦合铜环7之间，超声波探头4、5和6分别固定于探头架3上。所述的空心轴1两端固定于轴承12内，所述的轴承12、水套装置10、导套11、三抓定心装置13、碳刷架16、旋转头外部的信号无线传输模块18和电机系统19固定于基座15上。水套装置10用于给空心轴1内注入耦合用水；碳刷架16用于固定石墨碳刷17，石墨碳刷通过与电耦合铜环7接触，将直流电源持续、稳定的供给转子单元；导套11和三抓定心装置13可以对被检测管材/棒材起到辅助导向和固定作用；电机系统19带动转子单元转动。本专利技术提供的基于射频/微波技术的旋转式超声波探伤装置，其工作原理如下：本专利技术装置通过转子单元中的超声波发射/接收模块来激励超声波探头发射超声波信号，并接收由耦合水、管材/棒材表面及内部反射回来的回波检测信号。超声波发射/接收模块接收到的回波检测信号以有线的方式传输给旋转头内部的信号无线传输模块，旋转头内部的信号无线传输模块对接收的回波检测信号进行压缩、打包、数字调制、高频放大及加密等一系列信号处理后，以射频/微波的形式，通过无线发射装置将信号传输出去，该信号可以被放置在超声旋转头外部的信号无线传输模块接收到，由旋转头外部的信号无线传输模块对接收到的信号进行解密、数字解调及信号重构等处理，将接收到的射频/微波信号还原为原始的回波检测信号，并以有线的方式传输到上位机上进行存储、显示。上位机对转子单元处的超声波发射/接收模块和旋转头内部的信号无线传输模块所发出的控制命令，与回波检测信号的无线传输方式、路径完全一样，只不过传输方向相反。上位机发出的控制命令以射频/微波的形由旋转头外部的信号无线传输模块发射出去，并由旋转头内部的信号无线传输模块进行接收处理，再以有线的方式传输到转子单元的各执行机构。本专利技术提供的基于射频/微波技术的旋转式超声波探伤整套装置，其工作过程如下：超声检测耦合用水通过水套装置进入空心轴检测水腔内。电机传动单元与空心轴都装有皮带轮，在电机得电后，通过传动皮带带动空心轴原地旋转。被检管材/棒材由传输辊道传送到超声旋转头的入口处，在导套和三抓定心的辅助导向作用下，水平穿过空心轴的检测腔体。管材/棒材在空心轴的检测腔体内直线前进的过程中，布置在空心轴上超声波探头随着空心轴在原地高速旋转，沿管材/棒材的周向进行高速扫查。通过分别放置于超声旋转头内部和外部的信号无线传输模块，使得回波检测信号和控制命令以射频/微波的形式，在转子单元处的超声波发射/接收模块和外部上位机之间实现稳定可靠的自由通讯连接。超声探伤结果可实时的显示到上位机检测仪器上，并进行后续出具探伤报告及结果存储等。与现有技术相比，本专利技术采用射频/微波信号传输技术，使得超声波检测信号和控制信号在超声波旋转头的转子单元和定子单元之间实现安全可靠、稳定高效的数字化无线传输。本专利技术在提高管材/棒材超声波探伤速度的同时，保证超声检测信号在传输过程中无衰减失真，提高探伤检测的灵敏度，而且基于射频/微波技术的旋转式超声波探伤装置可以很容易的扩展探伤通道数量，增加探伤功能，满足企业的探伤技术要求，提高检测质量。附图说明图1是本专利技术提供的转子单元的结构示意图。其中，空心轴1、多边形花栏架2、探头架3、纵伤探头4、分层测厚探头5、横伤探头6、电耦合铜环7、超声波发射/接收模块8、旋转头内部的无线传输模块9。图2是本专利技术提供的超声波发射/接收模块8和旋转头内部的信号无线传输模块9在多边形花栏架2上的排布结构示意图。其中，多本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于射频/微波技术的旋转式超声波探伤装置，其特征在于，包括电机传动单元、转子单元、定子单元；所述的转子单元包括空心轴(1)、多边形花栏架(2)、超声波发射/接收模块(8)、旋转头内部的信号无线传输模块(9)、电耦合铜环(7)、超声波探头架及超声波探头；所述的定子单元包括轴承(12)、水套装置(10)、导套(11)、三抓定心装置(13)、碳刷架(16)和石墨碳刷(17)、旋转头外部的信号无线传输模块(18)、基座(15)；所述的多边形花栏架(2)和所述的电耦合铜环(7)分别布置固定于空心轴(1)的两边；多边形花栏架(2)用于安装和固定超声波发射/接收模块(8)和旋转头内部的信号无线传输模块(18)；电耦合铜环(7)用于耦合直流电源，给超声发射/接收模块(8)和旋转头内部的信号无线传输模块(9提供直流电；所述的探头架(3)沿空心轴(1)周向位置均匀布置固定于多边形花栏架(2)和电耦合铜环(7)之间，超声波探头纵伤探头(4)、分层测厚探头(5)及横伤探头(6)分别固定于探头架(3)上；所述的空心轴(1)两端固定于轴承(12)内，轴承(12)、水套装置(10)、导套(11)、三抓定心装置(13)、碳刷架(16)、旋转头外部的信号无线传输模块(18)和电机系统(19)固定于基座(15)上；水套装置(10)用于给空心轴(1)内注入耦合用水；碳刷架(16)用于固定石墨碳刷(17)，石墨碳刷(17)通过与电耦合铜环(7)接触，将直流电源持续、稳定的供给转子单元；导套(11)和三抓定心装置(13)对被检测管材/棒材起到辅助导向和固定作用；电机系统(19)带动转子单元转动。...

【技术特征摘要】
1.一种基于射频/微波技术的旋转式超声波探伤装置，其特征在于，包括电机
传动单元、转子单元、定子单元；所述的转子单元包括空心轴(1)、多边形花栏架
(2)、超声波发射/接收模块(8)、旋转头内部的信号无线传输模块(9)、电耦
合铜环(7)、超声波探头架及超声波探头；所述的定子单元包括轴承(12)、水套
装置(10)、导套(11)、三抓定心装置(13)、碳刷架(16)和石墨碳刷(17)、
旋转头外部的信号无线传输模块(18)、基座(15)；
所述的多边形花栏架(2)和所述的电耦合铜环(7)分别布置固定于空心轴(1)
的两边；多边形花栏架(2)用于安装和固定超声波发射/接收模块(8)和旋转头内
部的信号无线传输模块(18)；电耦合铜环(7)用于耦合直流电源，给超声发射/
接收模块(8)和旋转头内部的信号无线传输模块(9提供直流电；
所述的探头架(3)沿空心轴(1)周向位置均匀布置固定于多边形花栏架(2)和电
耦合铜环(7)之间，超声波探头纵伤探头(4)、分层测厚探头(5)及横伤探头(6)
分别固定于探头架(3)上；
所述的空心轴(1)两端固定于轴承(12)内，轴承(12)、水套装置(10)、
导套(11)、三抓定心装置(13)、碳刷架(16)、旋转头外部的信号无线传输模
块(18)和电机系统(19)固定于基座(15)上；水套装置(10)用于给空心轴(1)
内注入耦合用水；碳刷架(16)用于固定石墨碳刷(17)，石墨碳刷(17)通过与
电耦合铜环(7)接触，将直流电源持续、稳定的供给转子单元；导套(11)和三抓
定心装置(13)对被检测管材/棒材起到辅助导向和固定作用；电机系统(19)带动
转子单元转动。
2.根据权利要求1所述的旋转式超声波探伤装置，其特征在于，该装置通过转
子单元中的超声波发射/接收模块来激励超声波探头发射超声波信号，并接收由耦合
水、管材/棒材表面及内部反射回来的回波检测信...

【专利技术属性】
技术研发人员：张建卫，徐磊，刘涛，刘光磊，范弘，孙鲁伟，杨博，童凯，
申请(专利权)人：钢研纳克检测技术有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11