用于管内检测的相控阵超声检测装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及无损检测技术领域，尤其涉及一种用于管内检测的相控阵超声检测装置。该用于管内检测的相控阵超声检测装置包括通过同轴电缆依次连接的相控阵超声探头、前端电子学和相控阵超声仪器，相控阵超声仪器发出的控制信号经过前端电子学转化为激励信号，相控阵超声探头将激励信号转化为超声波并发射至待测管件内，超声波能够在待测管件的管壁上形成聚焦声束，前端电子学将超声回波信号转化为数字回波信号并输出至相控阵超声仪器。该用于管内检测的相控阵超声检测装置，能够实时地对待测管件进行体积型检查，及时检出服役中的管件出现的不良状态，提高了分辨率和灵敏度，进而提高了对于管内缺陷的检出能力和定量评价能力。

Phased array ultrasonic testing device for in pipe testing

【技术实现步骤摘要】
用于管内检测的相控阵超声检测装置
本专利技术涉及无损检测
，尤其涉及一种用于管内检测的相控阵超声检测装置。
技术介绍
管件是工业中最常见的工件之一，广泛地应用于多个领域，例如电站中的换热管、深埋地下的燃气管等。为了避免泄露、爆炸等恶性事故，对于服役中的管件的在役检查必不可少。随着工业的快速发展，管件的尺寸和材料越来越复杂，对检测方法和检测工具提出了更高的要求。在某些特殊工况下，管件无法从外部接近，需要从管件内部对管件进行体积型检查，及时发现管件中的裂纹、腐蚀等缺陷。然而现有的管件内部检测装置，存在分辨率和灵敏度较低的缺点。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题本专利技术的目的是提供一种用于管内检测的相控阵超声检测装置，解决现有管件内部检测装置存在分辨率和灵敏度较低的问题。(二)技术方案为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种用于管内检测的相控阵超声检测装置，包括通过同轴电缆依次连接的相控阵超声探头、前端电子学和相控阵超声仪器；所述相控阵超声仪器用于发出控制信号，所述前端电子学用于将所述控制信号转化为激励信号，所述相控阵超声探头用于将所述激励信号转化为超声波并发射至待测管件内，所述超声波能够在所述待测管件的管壁上形成聚焦声束，所述相控阵超声探头用于接收所述待测管件反射的超声回波信号，所述前端电子学将所述超声回波信号转化为数字回波信号，所述相控阵超声仪器接收所述数字回波信号并进行分析处理。进一步地，所述相控阵超声探头包括探头筒体以及设置在所述探头筒体外周面上的相控阵超声换能器。进一步地，所述相控阵超声换能器包括均匀环设在所述探头筒体上的多个阵元，所述阵元用于发射所述超声波并接收所述超声回波信号。具体地，所述相控阵超声换能器每次同时激发的所述阵元的数量不超过所述阵元总数的1/6。进一步地，还包括设置于所述探头筒体前端的保护凸缘，所述探头筒体的末端通过所述同轴电缆与所述前端电子学相连。具体地，所述同轴电缆包括与所述阵元一一对应的多个信号线。进一步地，还包括设置在所述相控阵超声探头与所述前端电子学之间的推进部件，所述推进部件连接在所述同轴电缆上，所述推进部件为圆球状。进一步地，所述前端电子学包括壳体、多路开关、高压脉冲发生器、FPGA控制器、收发隔离电路和模拟前端芯片，所述多路开关、高压脉冲发生器、FPGA控制器、收发隔离电路和模拟前端芯片均设置于所述壳体内；所述FPGA控制器与所述高压脉冲发生器相连，所述高压脉冲发生器与所述多路开关相连；所述多路开关与所述收发隔离电路相连，所述收发隔离电路与所述模拟前端芯片相连，所述模拟前端芯片与所述FPGA控制器相连；所述FPGA控制器与所述多路开关相连。具体地，所述多路开关通过所述同轴电缆与所述相控阵超声探头相连，所述FPGA控制器通过所述同轴电缆与所述相控阵超声仪器相连。具体地，所述相控阵超声探头为凸阵探头。(三)有益效果本专利技术的上述技术方案具有如下优点：本专利技术提供的用于管内检测的相控阵超声检测装置，将相控阵超声探头、前端电子学和相控阵超声仪器通过同轴电缆依次连接，利用相控阵超声技术进行管内缺陷检测，在进行检测时，相控阵超声探头和前端电子学能够灵活地布置在待测管件内，并通过相控阵超声探头在待测管件的管壁周向上实现聚焦声束，实时地从待测管件内部对待测管件进行体积型检查，及时检出服役中的管件出现的不良状态，提高了分辨率和灵敏度，进而提高了对于管内缺陷的检出能力和定量评价能力。附图说明图1是本专利技术实施例用于管内检测的相控阵超声检测装置的结构示意图；图2是本专利技术实施例用于管内检测的相控阵超声检测装置中相控阵超声换能器以及聚焦声束的示意图；图3是本专利技术实施例用于管内检测的相控阵超声检测装置中前端电子学的结构框图。图中：1：同轴电缆；2：相控阵超声探头；21：探头筒体；22：相控阵超声换能器；221：阵元；3：前端电子学；31：壳体；32：多路开关；33：高压脉冲发生器；34：FPGA控制器；35：收发隔离电路；36：模拟前端芯片；4：相控阵超声仪器；5：待测管件；6：保护凸缘；7：推进部件；8：聚焦声束。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。如图1至图3所示，本专利技术实施例提供一种用于管内检测的相控阵超声检测装置，包括通过同轴电缆1依次连接的相控阵超声探头2、前端电子学3和相控阵超声仪器4。其中，相控阵超声探头2为凸阵探头，相控阵超声探头2能够在待测管件5中沿轴向进行运动，通过相控阵超声探头2能够对待测管件5的管壁进行360°检测。前端电子学3也可以在待测管件5中沿轴向进行运动，前端电子学3用于对相控阵超声探头2与相控阵超声仪器4之间的信号进行转化处理，便于信号的远距离传输。同轴电缆1用于实现相控阵超声探头2、前端电子学3和相控阵超声仪器4之间的信号传输。相控阵超声仪器4放置在待测管件5外部，用于发出控制信号以及接收数字回波信号，并对数字回波信号进行分析和处理，以获取针对待测管件5的缺陷检测结果。在进行检测时，将相控阵超声探头2放入待测管件5中，相控阵超声仪器4产生控制信号并输出至前端电子学3，前端电子学3将控制信号转化为激励信号并输出至相控阵超声探头2，相控阵超声探头2将激励信号转化为超声波并发射至待测管件5内，发射后的超声波能够在待测管件5的管壁上形成聚焦声束8，然后相控阵超声探头2再接收经待测管件5反射的超声回波信号并输出至前端电子学3，前端电子学3将超声回波信号转化为数字回波信号并输出至相控阵超声仪器4，然后相控阵超声仪器4对数字回波信号进行分析和处理。本专利技术实施例所述的用于管内检测的相控阵超声检测装置，在进行检测时，相控阵超声探头2和前端电子学3能够灵活地布置在待测管件5内，通过相控阵超声探头2在待测管件5的管壁周向上实现聚焦声束，实时地从待测管件5内部对待测管件5进行体积型检查，及时检出服役中的管件出现的不良状态，提高了分辨率和灵敏度，进而提高了对于管内缺陷的检出能力和定量评价能力。进一步来说，相控阵超声探头2包括探头筒体21以及设置在探头筒体21外周面上的相控阵超声换能器22。其中，探头筒体21为与待测管件5的形状相适配的圆柱形。其中，相控阵超声换能器22包括均匀环设在探头筒体21上的多个阵元221，每个阵元221沿探头筒体21的轴向延伸设置，并且相邻的两个阵元221之间间隙设置。通过在探头筒体21外周面上均匀布置多个阵元221，能够实现对待测管件5的管壁进行360°检测。具体来说，设置在探头筒体21上的阵元221的总数应当大于等于4。每个阵元221均可以本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于管内检测的相控阵超声检测装置，其特征在于：包括通过同轴电缆依次连接的相控阵超声探头、前端电子学和相控阵超声仪器；所述相控阵超声仪器用于发出控制信号，所述前端电子学用于将所述控制信号转化为激励信号，所述相控阵超声探头用于将所述激励信号转化为超声波并发射至待测管件内，所述超声波能够在所述待测管件的管壁上形成聚焦声束，所述相控阵超声探头用于接收所述待测管件反射的超声回波信号，所述前端电子学将所述超声回波信号转化为数字回波信号，所述相控阵超声仪器接收所述数字回波信号并进行分析处理。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于管内检测的相控阵超声检测装置，其特征在于：包括通过同轴电缆依次连接的相控阵超声探头、前端电子学和相控阵超声仪器；所述相控阵超声仪器用于发出控制信号，所述前端电子学用于将所述控制信号转化为激励信号，所述相控阵超声探头用于将所述激励信号转化为超声波并发射至待测管件内，所述超声波能够在所述待测管件的管壁上形成聚焦声束，所述相控阵超声探头用于接收所述待测管件反射的超声回波信号，所述前端电子学将所述超声回波信号转化为数字回波信号，所述相控阵超声仪器接收所述数字回波信号并进行分析处理。


2.根据权利要求1所述的用于管内检测的相控阵超声检测装置，其特征在于：所述相控阵超声探头包括探头筒体以及设置在所述探头筒体外周面上的相控阵超声换能器。


3.根据权利要求2所述的用于管内检测的相控阵超声检测装置，其特征在于：所述相控阵超声换能器包括均匀环设在所述探头筒体上的多个阵元，所述阵元用于发射所述超声波并接收所述超声回波信号。


4.根据权利要求3所述的用于管内检测的相控阵超声检测装置，其特征在于：所述相控阵超声换能器每次同时激发的所述阵元的数量不超过所述阵元总数的1/6。


5.根据权利要求2所述的用于管内检测的相控阵超声检测装置，其特征在于：还包括设置于所述探头筒体前端的保护凸缘，所述探头筒体的末端通过所述同轴电缆与所述前端...

【专利技术属性】
技术研发人员：席泽，雒晓卫，王贤刚，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京;11