一种塑料管道钢质龙骨的超声定位方法技术

本发明专利技术公开一种塑料管道钢质龙骨的超声定位方法，该方法涉及一种塑料管道钢质龙骨的超声定位装置，该定位装置包括中心处理器、探头架和安装在探头架上的4个探头，探头架套置在待检测的塑料管道上，探头与塑料管道始终直接接触，探头架带动探头沿周向作螺旋运动，从而探头测出4个回波信号反馈给中心处理器，该方法根据回波信号的时间长度和纵波速度可以确定塑料管道壁厚、塑料管道与周向龙骨的距离、塑料管道与轴向龙骨的距离，将计算出的塑料管道壁厚以及周向或轴向龙骨与管道外壁的距离相减，进而判断塑料管道中周向或轴向龙骨的位置偏差，实现超声波精确定位钢质龙骨在管道中的分布，结构简单、使用方便，无需破坏管道，节约成本。

【技术实现步骤摘要】
一种塑料管道钢质龙骨的超声定位方法
本专利技术属于无损检测
，具体涉及一种塑料管道钢质龙骨的超声定位方法。
技术介绍
如图1-2所示，钢质龙骨塑料管道主要用于液体输送，其外径150毫米—500毫米，壁厚16毫米，管道壁中分布周向龙骨和轴向龙骨组成的网状龙骨结构，周向龙骨和轴向龙骨的相交处形成焊接点，周向钢质龙骨直径为3毫米，轴向钢质龙骨直径为2毫米，周向和轴向龙骨的间隔距离均为10毫米，如果在生产过程中管道的钢质龙骨位置偏离塑料管道中心位置的距离达到管壁厚度的十分之一以上，塑料管道的承压能力将大大减弱，在承受一定压力时，轻者管道鼓包变形，重者管道局部断裂。因而，在生产过程中必须对管道中钢质龙骨位置进行实时监测，以确保所生产的塑料管道在使用过程中无安全隐患。目前，该产品从研制阶段开始一直采用最原始的检验方法—锯切抽检法。从产品中随机抽取一定数量管道，用电锯沿径向切开管道以观察和手工测量截面中钢质龙骨的位置偏差是否满足安全使用要求。该检验方法对生产过程中钢质龙骨的位置偏差测量有一定效果，但塑料管道经过多次锯切以后已无法再正常使用，造成很大的浪费。因此，在生产过程中虽然严格要求(抽检率1％左右)，但在使用过程中仍然经常性发生管道变形、崩裂等严重质量事故，充分说明了目前使用的锯切抽检方法由于存在漏判而带来严重的安全隐患。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有检测技术存在的不足，提出一种塑料管道钢质龙骨的超声定位方法，实现超声波精确定位钢质龙骨在管道中的分布，方便快捷，无需破坏管道，节约成本。为了实现上述目的，本专利技术的技术方案如下：一种塑料管道钢质龙骨的超声定位方法，该方法涉及一种塑料管道钢质龙骨的超声定位装置，该定位装置包括中心处理器、探头架和安装在探头架上的4个探头，探头架套置在待检测的塑料管道上，4个探头与塑料管道始终直接接触，探头架带动探头沿周向作螺旋运动，探头与中心处理器相连，该方法具体步骤包括：S1螺旋扫描前准备：探头架从塑料管道外表面套入，电源开启；S2螺旋扫描：塑料管道开始作直线行进，同时，探头架带动探头沿塑料管道周向作螺旋扫描，探头发射纵波脉冲，并将接收到的4个具有时间长度的回波信号反馈给中心处理器，4个回波信号分别为：纯塑料管道回波信号、塑料管道与周向龙骨回波信号、塑料管道与轴向龙骨回波信号、塑料管道与焊接点回波信号；S3定性定量分析：塑料管道壁厚、周向龙骨与管道外壁的距离、轴向龙骨与管道外壁的距离，可根据以下公式确定：d＝t*v/2式中，t为回波信号的时间长度，v为纵波速度；将计算出的塑料管道壁厚以及周向或周向龙骨与管道外壁的距离相减，进而判断塑料管道中周向或轴向龙骨的位置偏差。所述探头以水为耦合介质与塑料管道进行耦合。所述S1螺旋扫描前准备还需要对每个探头进行校对。采用上述方案后，本专利技术的增益效果在于：1、超声检测对人体无辐射，使用简单方便，成本低。2、通过探头发出纵波脉冲进行反射定位钢质龙骨在管道中的分布，探头与塑料管道始终直接接触保证回波信号的一致性，实现精确定位，使探头与被检测管道表面之间的距离随凸凹不平表面状况而作出相应的调整。3、通过测出的纯塑料管道回波信号、塑料管道与周向龙骨回波信号、塑料管道与轴向龙骨回波信号、塑料管道与焊接点回波信号可得到计算相关参数，检测精度达到±0.1毫米，完全满足塑料管道钢质龙骨位置偏差的检测要求。4、若钢质龙骨塑料管道每天生产10000米，传统锯切法按1％的抽检量，50元/米计算，采用超声法进行位置偏差测量，每天可节约5000元，每年可节省180万元，具有相当客观的经济效益和广阔的应用场景。附图说明图1是本专利技术钢质龙骨分布展开示意图；图2是本专利技术塑料管道中钢质龙骨分布示意图；图3是本专利技术定位装置工作状态轴侧图；图4是本专利技术定位装置工作状态主视图；图5是本专利技术实施例中测得纯塑料管道回波信号示意图；图6是本专利技术实施例中测得塑料管道和周向龙骨回波信号示意图；图7是本专利技术实施例中测得塑料管道与轴向龙骨回波信号示意图；图8是本专利技术实施例中测得塑料管道与焊接点回波信号示意图。附图标记说明：塑料管道1、周向龙骨11、轴向龙骨12、焊接点13、定位装置2、探头21、探头架22、始发波3、一次管道内壁反射波4、二次管道内壁反射波5、周向龙骨反射波6、轴向龙骨反射波7。具体实施方式为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。一种塑料管道1钢质龙骨的超声定位装置2，包括中心处理器、探头架22和探头21，探头21的数量为4个，分别安装在探头架22上，探头架22呈圆环形，能够与塑料管道1的形状相吻合，方便套置在待检测的塑料管道1上，中心处理器(图中未示出)与探头21连接，如图3-4所示。4个探头21与塑料管道1始终直接接触，探头架22带动探头21沿周向作螺旋运动，所述的螺旋运动为塑料管道1作直线行进的同时，探头架22带动探头21沿塑料管道1周向作螺旋扫描，从而实现对塑料管道1的完全覆盖检测。在本实施例中，管道直线行进速度60毫米/分钟，探头架22正向、反向旋转速度15转/分钟。检测原理就是每一个探头21既发射初始信号又接收从被检测管道1中反射的回波信号，超声波在传播过程中若遇到阻抗不同介质构成的界面时，将会产生反射回波，反射回波的幅值大小取决于不同介质构成界面的大小，反射回波相对于始发波3的时间长度取决于不同介质构成界面在被检测管道中的位置。为了使探头21在检测过程中时始终贴紧塑料管道1的外壁，所述的探头架22与探头21之间设有弹性伸缩件(图中未示出)，比如弹簧，弹簧的一端固定在探头架22上，弹簧的一端与探头21固定，使探头21与被检测管道表面之间的距离随凸凹不平表面状况而作出相应的调整，保证回波信号的一致性。为了解决探头21旋转过程中探头信号线的缠绕问题，4个探头21呈90度相位差安装在圆环探头架22上，这样4个探头21只需沿圆周方向正向、反向交替转动90度即可完成对塑料管道1表面的完全覆盖扫描。在超声检测中使用的探头21，是利用材料的压电效应实现电能、声能转换的换能器。探头21中的关键部件是晶片，晶片是一个具有压电效应的单晶或者多晶体薄片，它的作用是将电能和声能互相转换。进一步地，所述的探头21可采用晶片直径10毫米，频率设置为2MHz的平探头21，易获取，便于实现。该定位装置2还包括为整个装置供电的电源。一种塑料管道钢质龙骨的超声定位方法，根据耦合方式的不同，本实施例中以水为耦合介质进行耦合，具体步骤包括：S1螺旋扫描前准备：探头架22以水为耦合介质，从塑料管道1外表面套入，电源开启；S2螺旋扫描：塑料管道1开始作直线行进，同时，探头架22带动探头21沿塑料管道1周向作螺旋扫描，探头21发射纵波脉冲，并将收到的4个回波信号反馈给中心处理器，4个回波信号分别为：纯塑料管道1回波信号、塑料管道1与周向龙骨11回波信号、塑料管道1与轴向龙骨12回波信号、塑料管道1与焊接点13回波信号；S3定性定量分析：塑料管道壁厚d1、周向龙骨与管道外壁的距离d2、轴本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种塑料管道钢质龙骨的超声定位方法，该方法涉及一种塑料管道钢质龙骨的超声定位装置，该定位装置包括中心处理器、探头架和安装在探头架上的4个探头，探头架套置在待检测的塑料管道上，4个探头与塑料管道始终直接接触，探头架带动探头沿周向作螺旋运动，探头与中心处理器相连，该方法具体步骤包括：S1螺旋扫描前准备：探头架从塑料管道外表面套入，电源开启；S2螺旋扫描：塑料管道开始作直线行进，同时，探头架带动探头沿塑料管道周向进行螺旋扫描，探头发射纵波脉冲，并将接收到的4个具有时间长度的回波信号反馈给中心处理器，4个回波信号分别为：纯塑料管道回波信号、塑料管道与周向龙骨回波信号、塑料管道与轴向龙骨回波信号、塑料管道与焊接点回波信号；S3定性定量分析：塑料管道壁厚、周向龙骨与管道外壁的距离、轴向龙骨与管道外壁的距离，可根据以下公式确定：d＝t*v/2式中，t为回波信号的时间长度，v为纵波速度；将计算出的塑料管道壁厚以及周向或轴向龙骨与管道外壁的距离相减，进而判断塑料管道中周向或轴向龙骨的位置偏差。

【技术特征摘要】
1.一种塑料管道钢质龙骨的超声定位方法，该方法涉及一种塑料管道钢质龙骨的超声定位装置，该定位装置包括中心处理器、探头架和安装在探头架上的4个探头，探头架套置在待检测的塑料管道上，4个探头与塑料管道始终直接接触，探头架带动探头沿周向作螺旋运动，探头与中心处理器相连，该方法具体步骤包括：S1螺旋扫描前准备：探头架从塑料管道外表面套入，电源开启；S2螺旋扫描：塑料管道开始作直线行进，同时，探头架带动探头沿塑料管道周向进行螺旋扫描，探头发射纵波脉冲，并将接收到的4个具有时间长度的回波信号反馈给中心处理器，4个回波信号分别为：纯塑料管道回波信号、塑料管道与周向龙骨回...

【专利技术属性】
技术研发人员：董晓丽，杨顺民，
申请(专利权)人：中北大学，
类型：发明
国别省市：山西,14